CO2应用于复吹提钒的模拟实验研究

摘要

CO2是冶金工业广泛使用的气体之一，可以作为反应气体、保护气体和搅拌气体。在转炉提钒工艺中，CO2作为反应气体具有弱氧化性与低放热性特点，可以减缓熔炼过程中的熔池升温速度，从而获得较好的提钒保碳效果。在课题组已成功实现CO2-O2混合喷吹进行提钒实验的背景下，本研究提出将CO2作为复吹提钒底吹气体的思路，将CO2同时作为搅拌气体和反应气体来达到提钒保碳的目的，从而为CO2应用于复吹提钒提供理论基础，具有重要的实践意义。　　本研究结合理论计算与实验室模拟顶底复吹提钒工艺的形式进行了提钒保碳工艺研究，受到了国家自然科学基金资助（51334001）。在本实验条件下，得到了如下主要结论：　　① 与混合喷吹相比，复合喷吹可以提升CO2参与反应比例约5%，缩短提钒时间约1min，降低熔池温度约3-7℃。复合喷吹时CO2最佳喷吹比例为20%，临界温度为1347-1363℃。　　② 适当增强底吹强度有利于提钒保碳，底吹CO2流量每增加10%，熔池温度降低5-7℃左右，CO2参与反应减少熔池放热约1.3857-2.0214kJ。　　③ 阶梯喷吹有利于提升提钒保碳效果，为了获得较好的提钒保碳效果，阶梯喷吹的反应初始温度不应高于1340℃，最佳初始温度为1300℃，最佳初始比例为15%。　　④ 扩大实验证明复合喷吹一定比例CO2可以较好地实现提钒保碳效果。复合喷吹有利于降低渣中全铁含量，大幅提升钒在渣金间的分配比，从而提高钒渣品位。复合喷吹的终点钒渣主要物相为Fe2VO4与Fe3O4。

目录

1 绪论

1.1.1 CO2的基本性质及一般应用

1.1.2 CO2在冶金的应用

1.2.1 氧化提钒工艺研究现状

1.2.2 碳钒转化温度的研究现状

1.2.3 氧化提钒影响因素

1.3 CO2应用于提钒的研究现状

1.4 钒渣组成及影响因素

1.4.1 钒渣的化学成分及物相组成

1.4.2 钒渣质量影响因素

1.5.1 课题研究目的和内容

1.5.2 课题创新

2 研究方案与技术路线

2.1.1 CO2参与提钒反应的热力学分析

2.1.2 CO2对铁水中钒的氧化机理分析

2.2 研究方案

2.2.1 实验方案

2.2.2 实验装置

2.2.3 实验原料

2.2.4 实验步骤

2.3 技术路线

3 复吹与混吹对提钒的对比实验研究

3.1 熔池碳钒转化温度计算

3.2 复吹CO2比例对提钒的影响

3.2.1 复吹CO2比例对碳钒氧化的影响

3.2.2 复吹CO2比例对熔池温度的影响

3.2.3 复吹不同CO2比例“提钒保碳”综合分析

3.3 不同喷吹方式对提钒的影响研究

3.3.1 不同喷吹方式下碳钒氧化情况分析

3.3.2 不同喷吹方式下熔池温度的变化情况

3.3.3 不同喷吹方式下“提钒保碳” 效果分析

3.4 本章小结

4 不同CO2喷吹模式对熔池温度的影响

4.1 CO2参与反应的热效应分析

4.2 不同底吹流量对提钒的影响及热效应研究

4.2.1 不同底吹流量对碳钒氧化的影响

4.2.2 复吹CO2参与反应的热效应分析

4.2.3 不同底吹流量下CO2的热效应分析

4.3 阶梯喷吹控制熔池温度的实验研究

4.3.1 初始喷吹比例对提钒的影响

4.3.2 不同初始温度下阶梯喷吹控温效果分析

4.3.3 对比分析熔池温度变化规律

4.4 本章小结

5 不同喷吹条件下终点半钢与钒渣分析

5.1.1 实验结果

5.1.2 成分分析

5.2.1 混合喷吹终点钒渣矿相分析

5.2.2 复合喷吹终点钒渣矿相分析

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参 考 文 献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 作者攻读硕士学位期间参加的学术活动

C. 作者攻读硕士学位期间参与的科研项目

D. 学位论文数据集

致谢