高磷赤铁矿烧结气化脱磷的试验研究

采用小球烧结方法研究不同因素对高磷赤铁矿烧结气化脱磷的影响。结果表明:气化脱磷反应主要是气固相反应的过程。在弱氧化气氛条件下,高磷赤铁矿的气化脱磷率随反应温度升高、碱度降低、恒温时间延长而增加。在脱磷剂加入量6.8%的条件下,比较适宜的气化脱磷工艺参数为配碳4%、反应温度1 250℃、碱度1.2、恒温时间30 min,此时气化脱磷率达到了23.8%。并对最终焙烧产物进行了XRD微观检测分析,证实了气化脱磷反应的发生。     

焦炭还原脱磷转炉熔渣的气化脱磷试验

 为了解决脱磷转炉熔渣中磷含量过高而不能直接实现转炉内循环利用的问题,在实验室进行了焦炭还原脱磷转炉熔渣热态试验,系统研究了不同碳当量、温度、碱度、FeO质量分数、氮气流量对气化脱磷率的影响规律。研究结果表明,试验采用2倍碳当量气化脱磷效果较好,气化脱磷率随着温度的升高而逐渐增加,1 733 K时气化脱磷率为68.6%;气化脱磷率随着碱度的降低而逐渐增加,当碱度控制为1.4时气化脱磷率可以达到45.6%;FeO质量分数在10%~30%范围变化时,气化脱磷率随着FeO质量分数的增加先升高后降低,FeO质量分数为25%时气化脱磷率最高可以达到43.5%。气化脱磷率随着氮气流量的增加先升高后降低,氮气流量为80 L/h时,气化脱磷率为45.37%。由SEM分析结果可知,脱磷炉渣中的磷主要富集在硅钙富集区域,气化脱磷反应后微区内磷分布无特殊规律。     

焦炭还原转炉熔渣气化脱磷研究

为解决炉渣中磷含量过高而不能直接转炉内循环利用的问题,通过实验室进行了相关热态试验,系统研究了不同温度、碱度、FeO含量、氮气流量对气化脱磷率的影响规律。试验结果表明:气化脱磷率随着温度和氮气流量的增加而逐渐升高,当温度和氮气流量分别控制在1 923 K和0.45 m~3/h时,气化脱磷率分别可达76.26%和64.57%;气化脱磷率随着碱度的降低而逐渐增加,当碱度控制为1.8时气化脱磷率可以达70.35%;FeO含量在16%～32%范围变化时,气化脱磷率随着FeO含量的增加先升高后降低,FeO含量为24%时气化脱磷率最高可以达到66.75%。为实现气化脱磷率在60%以上,应控制分别控制温度、碱度、FeO含量以及氮气流量分别为1 873 K、1.8、24%和0.45 m~3/h。     

影响转炉低碳钢冶炼脱磷的因素分析

对渣-钢脱磷反应影响因素进行了理论分析和试验研究.结果表明:磷在炉渣和钢水中的分配比随炉渣氧化性的增加而增加;在一定炉渣碱度范围内随着炉渣碱度的增加而增加,当碱度高到一定程度后,则随碱度的升高而下降;在一定的温度范围内随着温度的增加而增加,当温度高到一定程度后,则随温度的升高而下降.     

低FeO烧结条件下的适宜配碳量和碱度

通过微型烧结试验研究配碳量和碱度对烧结矿中FeO含量的影响程度,以及对烧结液相生成和固结强度的影响规律,探讨低FeO烧结条件下,烧结矿中适宜的配碳量和二元碱度。试验结果表明:降低配碳量或提高碱度,烧结矿中FeO含量均降低;液相流动性随配碳量增加呈先上升后下降的趋势。配碳量为4.0%时液相量达到最高值,但随碱度升高液相流动性增强;烧结矿自身粘结相强度随配碳量增加略有下降趋势,但其随碱度增加而升高。因此,低配碳量条件将引起烧结液相量不足和烧结矿冷态强度下降。通过提高碱度,可以弥补液相不足并确保烧结矿冷态强度。结合烧结杯试验结果,明确烧结料中配碳量为2.92%,碱度提高到2.1时,能实现低FeO烧结的同时获得产、质量指标优良的烧结矿。     

渣铁成分对铁水含砷量的影响

在实验室对炉渣碱度、铁水初始硫含量和温度对铁水含砷的影响进行研究。结果表明,在试验条件下,铁水含砷量随着二元碱度的增大而增高;碱度超过1.16之后生铁中砷含量变化减缓,改变碱度对生铁砷含量影响已不明显;增大炉渣碱度有利于炉渣脱砷,但不宜过大。随着生铁中初始硫含量的增加,铁水中砷含量也随之增加,说明炉渣脱砷率下降。所以,在相同条件下生铁含硫高则含砷也高,在实际生产中应尽量降低[S],控制生铁含硫在一定意义上也就控制了砷含量。在1 400~1 550℃温度范围内,炉渣脱砷率随温度的升高而降低;温度超过1 475℃后,脱砷率降低幅度变得更显著。     

含磷钢渣碳热还原脱磷及资源化利用的研究现状

摘要：针对脱磷转炉渣中磷资源高效回收及其资源化利用过程中存在的问题,系统总结了含磷钢渣除磷方式及其应用优缺点,并着重总结了不同条件（炉渣温度、炉渣碱度、钢渣中FeO质量分数、碳当量、底吹气体流量、冶炼时间等）对碳热还原气化脱磷的影响规律。同时,以应用前景较好的碳热还原气化脱磷方法为基础,提出了脱磷转炉渣在碳热还原气化脱磷过程磷的流向规律,展望了渣中磷资源回收制备磷铁及其循环利用模式。这为实现渣中磷资源高效回收及处理后残渣资源化利用提供重要研究基础和方向。     

高磷鲕状赤铁矿深度还原过程中磷的迁移规律

 针对鄂西某地高磷鲕状赤铁矿进行了深度还原技术研究,考查了还原温度、还原时间、配碳系数和CaO添加量对磷迁移规律的影响。结果表明：进入铁粉中磷的品位和回收率随着还原温度的升高和还原时间的延长而升高,随着配碳系数的增大先升高后降低,并在配碳系数为2.0时达到最大;而受CaO添加量的影响较小。还原物料的XRD和SEM分析表明大部分磷被还原为单质迁移进入了铁粉中。对高磷鲕状赤铁矿深度还原过程中磷的迁移规律进行了初步探索,为进一步研究高磷鲕状赤铁矿提供了一定的理论基础。     

小颗粒石灰石化渣脱磷热力学分析

为探索转炉喷吹石灰石粉造渣炼钢的最佳工艺条件，基于化渣脱磷基础试验，对小颗粒石灰石的化渣脱磷效果进行热力学分析。采用单变量试验方法，探究石灰石粒度、反应温度、配渣碱度及FeO含量对石灰石化渣脱磷的影响，进而得到最佳参数。结果表明，平均粒径为0.84 mm的石灰石颗粒化渣脱磷效果最佳，粒径过大或过小均会造成脱磷率降低；试验温度为1 400℃时化渣脱磷效果最佳，低于1 400℃时，化渣不充分且速度较慢，而高于1 400℃时会出现回磷现象。铁水脱磷率随碱度的升高而升高，当配渣碱度R=3.5时，熔渣状态较好，脱磷效果最佳；碱度过高时，熔渣黏度较高，泡沫渣量大，容易溢渣。铁水脱磷率随配渣FeO含量的升高而升高，FeO质量分数为20%时，熔渣状态最佳；当FeO质量分数达到30%时，反应过程中会出现溢渣现象。在试验得出的最佳工艺条件下，石灰石化渣脱磷过程前期脱磷速度快，泡沫渣状态好，渣中固溶体相种类多，终点脱磷率达到85%以上，钢中磷质量分数降到0.02%以下，可以完成脱磷任务。研究结果为开展转炉喷吹石灰石粉冶炼的工业应用提供了理论基础。     

转炉冶炼低磷洁净钢的工艺开发和实践

 转炉具备冶炼低磷钢的生产能力,但生产超低磷9Ni钢,转炉脱磷工艺仍然是主要难点和研究重点。分析了钢水温度、炉渣碱度、FeO和渣量等对转炉脱磷的影响规律,并结合现场工装设备条件,对转炉双联法、三渣法、双渣法3种脱磷模式进行试验对比。双联脱磷工艺半钢温降大、单炉周期长、生产组织难度大,三渣法操作过程复杂、终点磷控制优势不明显。双渣法冶炼周期短,通过优化转炉脱磷工艺,实现了采用双渣法冶炼工艺生产超低磷钢,简化了超低磷钢转炉冶炼流程,提高了生产效率。研究了转炉脱磷主要工艺参数,分析得出采用脱碳氧枪喷头时,供氧流量按脱碳吹炼流量的83.5%控制,可达到良好的脱磷效果并减少铁水碳的烧损;脱磷期半钢碳含量不宜控制过低,半钢碳质量分数为3.0%～3.5%时能保证前期的脱磷效果和脱碳期的热量。脱磷期温度控制在1 300～1 350 ℃,脱磷率较高也有利于炉渣熔化。炉渣碱度为1.8～2.2时,可保证较高的脱磷率和化渣效果。一次倒渣量40%以上,脱碳期终点温度按1 590～1 610 ℃控制,终渣FeO质量分数不小于20%,终渣碱度大于6,转炉终点磷质量分数可降低到0.002%以下。采用下渣检测系统和滑板挡渣操作,严格控制下渣量,出钢采用磷含量低的合金,炉后钢水增磷可控制在小于0.000 5%。通过工业试验,实现了铸机成品磷质量分数小于0.002%。     

转炉熔渣低温气化脱磷行为

 在低温下脱磷转炉熔渣中的磷质量分数过高往往是限制转炉渣循环利用的重要因素,因此如何有效降低转炉熔渣中磷质量分数成为众多钢铁企业迫切需要解决的重点问题之一。基于此,从理论分析和工业试验角度,并结合XRD、SEM-EDS和拉曼光谱等试验手段进一步分析研究了理论热力学条件、转炉渣熔点、矿相结构和炉渣结构对低温气化脱磷的影响。通过理论分析表明,较高温度、较低的FeO含量和碱度有利于低温气化脱磷反应。工业试验结果表明,当终点温度为1 350～1 360 ℃、转炉渣FeO质量分数为25%～35%、碱度控制为1.2～2.5时,气化脱磷率可以达到30%以上。当炉渣碱度小于1.25、FeO质量分数小于35%时,适当地提高炉渣碱度和FeO含量能促进炉渣熔点降低,进而有利于低温气化脱磷反应的发生。XRD和SEM-EDS分析结果表明,转炉渣主要由富磷相、基体相和RO相组成,其中Si、P、Ca质量分数高的Ca₂SiO₄-Ca₃(PO₄)₂富磷相的存在不利于低温气化脱磷反应发生,Fe、Mn等金属氧化物质量分数高的RO相和基体相的存在有利于低温气化脱磷。通过转炉渣拉曼光谱分析表明,当转炉渣硅氧四面体结构Qn(n=1,2,3)相对含量较低时,渣中聚合度降低,且Ca₃Si₂O₇相含量较少,炉渣流动性较好,此种渣结构有利于低温气化脱磷。通过本研究可以为钢铁企业实现脱磷转炉渣的二次利用提供借鉴。     

微波碳热还原转炉渣气化脱磷反应的宏观动力学

在1 100~1 350℃,1 000Pa,3倍碳当量条件下,采用微波加热方法对碳还原转炉钢渣的气化脱磷反应进行了宏观动力学分析。结果表明,微波加热条件下,气化脱磷率为31.0%~35.7%,该气化脱磷反应为二级反应,活化能为55.52kJ/mol,并得到了气化脱磷反应速率常数与温度的关系式,同时界面化学反应为可能的限制性环节。通过提高反应温度、减小钢渣及焦炭粒度、增大反应物料接触面积,可提高气化脱磷反应的速率。研究结果为探明微波碳热还原脱磷反应的机理及速率问题,实现转炉钢渣在钢铁企业内部的循环利用提供了理论依据。     

120t转炉高磷铁水冶炼高碳低磷钢生产实践

针对莱钢用高磷铁水冶炼高碳低磷钢容易出现终点碳过低和终点磷超标的问题,通过将脱磷渣碱度控制在1.5左右,实行双渣留渣工艺,提高前期底吹强度改善动力学条件,使用无氟化渣剂和增上滑板挡渣优化挡渣效果等措施,实现了高磷铁水冶炼低磷钢的高效生产。其中,终点磷质量分数可稳定控制在0.010%以下,脱磷率由89.80%提高到94.67%,终点碳质量分数控制在0.15%以上,钢水氧化性降低,钢包渣厚降低了40mm,精炼成白渣时间减少,满足了高碳低磷钢洁净度的要求,取得了良好的经济效益。     

转炉炉渣中MgO含量的控制实践

 通过对炉渣中MgO饱和度的计算及MgO含量对溅渣护炉和脱磷的影响分析,得出炉渣中MgO含量过高是造成脱磷能力降低的主要原因。采取降低炉渣中全铁含量、优化配镁方案、改进加料模式等措施,降低了炉渣的饱和度和过饱和度,满足了溅渣护炉对炉渣中MgO含量的要求的前提下提高了低磷钢的一次做成率。     

基于转炉CaO-SiO2-FeO-10%MgO渣系脱磷行为

 基于CaO-SiO2-FeO-10%MgO渣系,从热力学角度对渣钢界面的脱磷行为进行分析,归纳出磷分配比与钢液温度、碳质量分数以及炉渣成分间的表达式,并在此基础上绘制出了CaO-SiO2-FeO-10%MgO渣系的等磷分配比线,同时分析了转炉终渣氧化性、碱度以及温度对磷分配比的影响情况。研究结果表明,转炉吹炼过程磷分配比是钢液温度、碳质量分数和炉渣成分的函数,通过与实际生产数据进行验证,发现其与实际结果吻合良好。基于该预测公式,在其他条件不变情况下,随着炉渣FeO质量分数增加,磷分配比[LP]先增加后减小,当终渣FeO质量分数为18%左右时达到最大值;随着终渣碱度的增加,渣钢间磷分配比增加,当终渣超过4.0时,磷分配比增加不再明显。     

120 t顶底复吹转炉终点碳含量控制对钢水脱磷的影响

研究了120 t转炉在终点钢水平均温度1630℃,平均终渣碱度4.0时,终点[C]（0.029%~0.176%）对终点[P]和磷分配比的影响。34炉次冶炼结果表明,终点出钢磷含量随着碳含量的减小而降低,当碳含量低于0.06%时,有利于实现磷含量低于0.005%出钢;随着终点碳含量的降低,渣钢间的磷分配比增大,炉渣脱磷能力增强;在同等工艺条件下,终点碳含量越低,供氧时间越长,吹氧和碳氧反应对熔池的搅拌作用有利于进一步脱磷。     

转炉生产低磷钢的脱磷反应热力学

 为实现磷质量分数小于0.010%的低磷钢批量生产,系统研究了转炉脱磷反应热力学。分析了影响转炉渣-金间磷分配比LP的主要因素,研究了P2O5活度系数和脱磷反应氧分压的定量确定方式,以及碳、磷选择性氧化问题。研究结果表明：LP主要受氧分压、P2O5活度系数和温度的影响;P2O5活度系数采用修正的柯热乌罗夫规则离子溶液模型计算较为准确;脱磷反应氧分压受炉渣氧分压控制,炉渣氧分压主要取决于钢中碳含量、炉渣碱度和温度。对传统复吹转炉生产磷质量分数小于0.010%低磷钢的工艺条件是：终渣碱度w(CaO)/w(SiO2)≥3.0,终渣w(MgO)≤9.0%,终点碳w(［C］)≤0.065%,终点温度控制在1873～1923K范围。