脫磷渣中固相顆粒種類和數(shù)量對脫磷動力學(xué)的影響.pdf

1、磷是鋼中有害元素，會使鋼材產(chǎn)生“冷脆”，降低鋼材使用性能，因此，煉鋼過程中應(yīng)盡可能除磷。目前，人們對于 CaO-SiO2-FetO-P2O5渣系脫磷熱力學(xué)條件已經(jīng)進行了較為透徹的研究，但對渣系中磷元素向 CaO、2CaO·SiO2、CaO·SiO2等固相顆粒的傳質(zhì)過程及脫磷機理研究較少。本論文從脫磷動力學(xué)角度出發(fā)，對不同種類固相顆粒脫磷動力學(xué)機理進行了深入分析，分別計算了脫磷過程中渣中磷向不同種類固相顆粒傳質(zhì)的擴散系數(shù)、傳質(zhì)系數(shù)及脫磷動

2、力學(xué)方程，并對加入不同數(shù)量固相顆粒的脫磷渣在脫磷反應(yīng)過程中的脫磷速度及反應(yīng)平衡過程進行了比較分析。
　　在1400℃條件下，分別對 CaO-SiO2-FetO-P2O5渣系中 CaO、2CaO·SiO2、CaO-SiO2固相顆粒脫磷機理進行了研究，在此基礎(chǔ)上又對渣中磷向不同固相顆粒傳質(zhì)的擴散系數(shù)、傳質(zhì)系數(shù)以及動力學(xué)方程進行了計算。結(jié)果表明，不同反應(yīng)時間條件下的 CaO、2CaO·SiO2、CaO·SiO2固相顆粒剖面均出現(xiàn)分層現(xiàn)象

3、。其中，反應(yīng)后的 CaO固相顆粒剖面分為4層，分別為 CaO層、CaO-FeO層、2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶體層、渣層；2CaO·SiO2固相顆粒剖面分為4層，分別為2CaO?SiO2層、擴散層、2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶體層、渣層；CaO·SiO2固相顆粒剖面分為3層，分別為 CaO·SiO2層、擴散層、渣層。FeO的存在有利于脫磷反應(yīng)的進行，片體中磷元素主要以2CaO?SiO2-3CaO·P2O5固溶

4、體的形式存在于2CaO·SiO2中，2CaO·SiO2的存在有利于磷的富集。渣中磷向CaO、2CaO·SiO2固相顆粒的傳質(zhì)過程均有2個限制性環(huán)節(jié)，分別為磷在固溶體層中的內(nèi)擴散和磷在渣中邊界層的外擴散；對CaO固相顆粒，磷在渣中的傳質(zhì)系數(shù)和磷在固相顆粒中的擴散系數(shù)分別為β=5.87×10-7m/s和 Dc=3.16×10-11m2/s；對2CaO·SiO2固相顆粒，磷在渣中的傳質(zhì)系數(shù)和磷在固相顆粒中的擴散系數(shù)分別為β=5.68×10-7

5、m/s和Dc=3.16×10-11m2/s。渣中磷向 CaO·SiO2固相顆粒的傳質(zhì)過程有1個限制性環(huán)節(jié)，為磷在CaO·SiO2固相顆粒擴散層中的內(nèi)擴散，其擴散系數(shù)Dc=9.27×10-9m2/s。
　　在 CaO-SiO2-FetO渣系中分別加入不同數(shù)量的 CaO、2CaO?SiO2、CaO·SiO2固相顆粒進行脫磷動力學(xué)實驗。結(jié)果表明，加入不同種類及數(shù)量的固相顆粒對脫磷反應(yīng)均產(chǎn)生了一定影響，其中加入5%CaO、10%2CaO·

6、SiO2和10%CaO?SiO2固相顆粒的非均相脫磷渣脫磷效果較好；CaO固相顆粒的加入量對脫磷渣黏度及流動性的影響大于2CaO·SiO2、CaO·SiO2固相顆粒，脫磷渣的黏度隨CaO固相顆粒加入量的增加而上升；當(dāng)2CaO·SiO2、CaO·SiO2固相顆粒加入量小于10%時可以改善脫磷效果，大于10%時脫磷效果變差。脫磷反應(yīng)在前4min最為迅速，脫磷率較高，之后逐漸趨于平穩(wěn)，反應(yīng)平衡時間大約在15min至18min，比未加入固相顆粒