高鋁高爐渣流動性及結構研究.pdf

1、鋼鐵生產中一直奉行“煉鋼就是煉渣”這樣一句格言，可見爐渣在冶煉工藝中的重要性和研究其冶金物理化學性能的必要性。近年來，隨著鋼鐵產量迅速增大，產能顯著過剩，國內鋼鐵企業(yè)之間以及國際之間的競爭日益激烈。購買和利用低品位礦石降低生產成本已經成為企業(yè)首要任務，大量低品位鐵礦石用于生產使得高爐渣中Al2O3含量升高，這已成為高爐生產中普遍面臨的問題。而基于硅酸鹽爐渣體系的高溫物理化學知識體系已經無法滿足高鋁質鐵礦資源高爐冶煉工藝的需求。基于此，為

2、保證爐渣具有合適的流動性及其他良好的冶金性能以滿足高爐高效生產，研究Al2O3含量對爐渣冶金物理化學性質和結構的影響，闡明鋁硅酸鹽型高爐渣體系性質與結構的關系，弄清Al2O3作為兩性氧化物在結構上演變的規(guī)律及對宏觀性質的影響，能為我國高爐大規(guī)模使用高鋁質鐵礦提供科學依據和技術支持。
　　本文以CaO-SiO2–9.0mass％MgO–Al2O3–1.0 mass%TiO2五元渣系為研究對象，測量不同Al2O3含量和Al2O3/Si

3、O2比值時，爐渣粘度和粘溫曲線的變化情況。實驗結果顯示爐渣中 Al2O3含量小于24%，Al2O3含量增加能使粘度增大；Al2O3含量大于24%，往爐渣中繼續(xù)增加Al2O3，粘度逐漸減小其趨勢平緩。本文從爐渣結構層面定量論證：Al2O3含量變化使得爐渣粘度出現轉折點并不是因為其表現為兩性，而是其含量的變化導致爐渣聚合結構發(fā)生變化從而導致爐渣粘度出現轉折點。實驗中用Al2O3替代 SiO2，Al2O3/SiO2比值從0.47變化到1.50

4、，實驗結果顯示隨著Al2O3/SiO2比值增大，爐渣粘度先減小后增大，分界點都為0.92。Al2O3含量從16%增加至28%的過程中，爐渣的熔化性溫度逐漸升高。Al2O3/SiO2從0.47增加至1.50的過程中，爐渣的熔化性溫度呈現先升高后降低。運用分子動力學模擬計算五元渣微觀結構。由計算可知原子間鍵長由短到長為 Si-OMg>O>Al>Si。爐

5、渣在實驗條件下，超過90%的 Al粒子為四配位 Al，5配位Al高于3配位Al，其僅占約5%，3配位Al比例小于2.5%。利用Raman光譜研究CaO-Al2O3二元渣系結構變化情況，分析CaO-Al2O3二元渣系晶體和非晶體的Raman譜峰，確定3CaO·Al2O3、CaO·Al2O3和CaO·2Al2O3晶體的 Raman特征峰分別出現在357cm-1、520cm-1和543cm-1。解析CaO-SiO2-MgO-Al2O3-TiO