含鈦高爐渣的流變特性及其泡沫化的研究.pdf

1、攀鋼高爐進(jìn)行全釩鈦磁鐵礦冶煉時(shí)，爐渣中TiO2的含量高達(dá)27％～30％，隨之就出現(xiàn)了一系列的特殊問題。在工業(yè)生產(chǎn)中，攀鋼通過調(diào)整爐渣成分，控制渣中TiO2含量在23％～24％，并提高爐內(nèi)高溫區(qū)的氧勢，從而抑制了TiO2的過還原，使高爐冶煉得以順利進(jìn)行。盡管采用這種方法攀鋼的釩鈦磁鐵礦冶煉已經(jīng)達(dá)到較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平，但也存在著釩資源回收率下降的問題。本文在實(shí)驗(yàn)室就含鈦高爐渣的流變特性及其泡沫化問題進(jìn)行了若干基礎(chǔ)研究，欲為高爐全釩鈦磁鐵礦冶

2、煉也能獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)奠定一定的理論基礎(chǔ)。 試樣以攀鋼現(xiàn)場渣的成分為基礎(chǔ)，考慮了對爐渣性質(zhì)影響比較明顯的主要組分：CaO、SiO2、MgO、TiO2和MnO，用正交設(shè)計(jì)表 安排了16個(gè)渣樣。實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行了兩組。第一組實(shí)驗(yàn)是在1500℃時(shí)，采用高溫可變轉(zhuǎn)速粘度計(jì)，測量了渣樣在8 r/min、12 r/min、16 r/min、20r/min時(shí)的粘度。根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速，求出對應(yīng)的剪切速率 ，然后根據(jù)公式 ，求出各剪切速率下的剪切應(yīng)

3、力 ，繪制各渣樣的流變特性曲線，然后作 對數(shù)曲線，回歸得到各渣樣的本構(gòu)方程，根據(jù)n的大小來判斷各渣樣的流變特性，并運(yùn)用直觀分析法分析了渣中各成分對渣樣流變特性的影響。從實(shí)驗(yàn)得到的各渣樣的本構(gòu)方程中可以看出，指數(shù)n均小于1，因此高鈦渣屬于非牛頓粘性流體中的假塑型流體，以往將高鈦渣作為牛頓流體的測試方法是不可行的，測試結(jié)果無法真實(shí)地表達(dá)非牛頓熔渣的情況；以各渣樣本構(gòu)方程的指數(shù)n為指標(biāo)進(jìn)行直觀分析得到，對渣樣流變特性影響最大的是二元堿度，其次

4、是MgO和TiO2，影響最小的是MnO。第二組實(shí)驗(yàn)是將可變轉(zhuǎn)速粘度計(jì)的轉(zhuǎn)速固定在12 r/min，分別測量各渣樣在1450℃、1475℃、1500℃、1525℃時(shí)的粘度。繪制各渣樣的粘溫曲線，并根據(jù)Arrhenius公式計(jì)算出各渣樣的粘流活化能，同樣運(yùn)用直觀分析法對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，二元堿度對高鈦渣的粘流活化能影響最大，其次是MgO和MnO，影響最小的是TiO2。這與第一組實(shí)驗(yàn)討論的結(jié)果基本一致?？v觀以上兩組實(shí)驗(yàn)，在同一轉(zhuǎn)速

5、下，爐渣組分對流變特性的影響與對粘流活化能的影響恰好相反，即本構(gòu)方程的指數(shù)n越小，非牛頓流變特性越明顯，渣的粘流活化能就越小。 攀鋼高爐含鈦爐渣的泡沫化問題是高爐實(shí)現(xiàn)全釩鈦磁鐵礦冶煉的一大障礙，本文在課題組前期研究的基礎(chǔ)上，針對高鈦渣計(jì)算出了泡沫化指數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式中的C在600～800之間。利用上述得到的泡沫化指數(shù)公式預(yù)測爐渣的泡沫化程度雖然簡單明了，但是有關(guān)高鈦渣表面性質(zhì)的數(shù)據(jù)相對缺乏，實(shí)驗(yàn)測試相當(dāng)困難，因此，本文就高鈦渣中各成分