基于CaO-SiO2-FetO-Na2O(Al2O3)渣系的中高磷铁水脱磷动力学研究

摘要

近年来铁矿石价格逐年上涨，供需矛盾突出，国内钢铁企业迫于成本压力，纷纷寻求开发利用国内铁矿石资源，因此，国内高磷铁矿的开发利用提上了日程。高磷铁矿的使用，势必造成铁水磷含量偏高。转炉双联法冶炼工艺技术在日本和宝钢的成功应用，对中高磷铁水冶炼脱磷具有一定的借鉴和启发作用，在我国高磷铁矿的开发利用方面具有良好的应用前景。
　　 为了提高脱磷效率，国内外研究者对铁水脱磷动力学进行了大量的研究，但是关于中高磷铁水脱磷动力学研究报道较少。考虑到采用常规的CaF2作助熔剂会降低脱磷渣枸溶率，影响高磷炉渣的回收利用，为保证化渣效果，本研究中添加少量的Al2O3和Na2O作助熔剂替代CaF2，研究转炉脱磷温度条件下高氧化性CaO-SiO2-FetO渣系对中高磷铁水脱磷动力学的影响，从表观脱磷速率常数kP、总传质系数kO、传质参量A·kO三方面对铁水脱磷动力学过程进行了解析，并采用修正的Robertson模型模拟中高磷铁水的脱磷过程。本文重庆市科技攻关项目(项目编号为CSTC,2008AB4018)的资助下，利用实验室条件，研究结论如下：
　　 ①添加少量2～6％的Na2O和Al2O3含量可替代CaF2，但其含量需控制在一定范围内。
　　 ② CaO基脱磷剂中2～6％的Al2O3和Na2O添加，加快了反应初期的脱磷速率。并在一定程度上提高了铁水的脱磷程度和脱磷率。Na2O的添加，抑制了后期的回磷。脱碳渣配比为20％时，脱磷效果最为理想，脱磷率可达到95％以上，其分配比LP可达184.6。
　　 ③实验炉次的kP在0.868～8.602×10-3 g/（cm2·s)之间，kP均与LP、碱度成反比；kO在0.005～0.024cm/s之间，各炉次前120s的A·kO的值在0.08～0.37cm3/s之间。随着Na2O、Al2O3的添加，kO提高。铁水及渣相中磷的扩散传质均影响中高磷铁水的脱磷速率；当LP小时渣铁混合传质的影响加大，而LP较大时，中高磷铁水脱磷主要由磷在铁液的扩散传质控制。
　　 ④建立了修正的Robertson模型，得出了渣系组成以及铁水组分对渣金界面氧活度aO*的影响规律。

目录

文摘

英文文摘

1 文献综述

2 无氟脱磷剂熔化特性研究

3 中高磷铁水脱磷实验研究

4 脱磷动力学方程的建立与解析

5 多组分耦合反应动力学模型

6 结 论

致 谢

参考文献

附 录