DOC《基于 CaO-SiO2-FeO-Na2O-Al2O3渣系的中高磷铁水脱磷实验...》

6-热电偶;

7-刚玉炉管;

8-刚玉管;

9-反应器;

10-耐火砖;

11-MoSi2发热体 1.2实验原料 所用铁水具体化学成分见表.1;

SiO

2、CaO、Fe2O

3、Na2CO

3、CaF

2、Al2O3均为化学纯,-200目. 表.1铁水的化学成分(%) Table.1.The composition of the pig iron (%) C Si P Mn 3.90 0.10 0.30 0.22 注:文中所用的 % 均为质量百分比. 1.3实验步骤 备料:称取一定质量的生铁;

按脱磷溶剂的配方称取各试剂,混合均匀(总量为生铁质量的15-18%). 实验:将称量好的生铁放入预热的MgO坩埚中,在电阻炉内按设定的程序逐步升温,当生铁熔化完毕,将温度降至1400℃进行保温,并用石英管抽取初始样,然后将脱磷熔剂按照实验方案一次性或分两次加入铁水中进行脱磷反应.加脱磷渣系后的5min,用钢棒进行搅拌.整个反应过程控制在15min内,期间每隔3min用石英管抽取一次铁水样. 2.实验结果与分析 2.1 Al2O3代替CaF2 实验条件: 常量:1400℃,渣铁比16%,脱磷渣系碱度值(ω(CaO)/ω(SiO2))为4[3],ω(Fe2O3)为60%,脱P熔剂分两次加入(第一次加入60%,剩下的40%在反应的第3分钟加入)[4],反应期间不换渣. 变量:用不同含量的Al2O3粉替代CaF2. 实验结果见表2. 表.2 Al2O3代替CaF2脱磷实验结果 Table 2.The results of dephosphorization using Al2O3 instead of CaF2?(%) 序号 No ωB/% ηp/% Al2O3 CaF2 [P]f [P]

1 0

0 0.030 0.2700 90.00

2 2

0 0.027 0.2730 91.00

3 4

0 0.019 0.2810 93.66

4 6

0 0.018 0.2820 94.00

5 0

6 0.024 0.2760 92.00 由表2可知,脱P率随着Al2O3比例的增加而提高,当ω(Al2O3)=6%时,脱磷率达到94%,终点磷浓度低至0.018%,与含6%CaF2的渣系相比,脱P率提高了2%,P的残留率低了25%;

第

2、

3、

4、5组均有加入Al2O3,与未加任何助熔剂的1组相比,脱磷率均有显著的提高. 图2. 各组铁水P含量随时间的变化 Fig.2.The phosphorus content of the hot metal at different times 图3.各组铁水脱P率随时间的变化 Fig.3.The dephosphorization rate of the hot metal at different times 图2和图3为加入Al2O3粉后,各炉次铁水中P含量随时间的变化情况.从图中可以看出,加入2%-6%的Al2O3后,150s时对应的铁水中P含量均低于No.1(无Al2O3加入)炉次,说明脱P速度、脱P率均优于No.1炉次,所以Al2O3起到了提高脱磷率的作用. 结果分析:Al2O3是中性偏酸的物质,从脱P要求高碱性来说,不利于P的脱除,但在本实验中加入Al2O3却提高了脱P率,说明Al2O3可能起到复杂的作用.其既能增加熔渣的容磷含量,又能降低脱磷产物的活度;

另一方面,它的存在可与其他氧化物形成低熔点物质[5],降低炉渣的熔点,也使粘度有所降低[2],改善了炉渣的流变特性和聚集性能,使渣具有更强的反应性能. 2.2 Na2O代替CaF2对脱磷的影响 该实验方法同2.1,只是用不同配比的Na2O代替CaF2. 实验结果见表3. 表3.用Na2O代替CaF2脱磷实验结果(质量分数) Table .3.The results of dephosphorization using Na2O instead of CaF2 (%) 序号 No ω B/% η p/ % Na2O CaF2 [P]f [P]

1 0

0 0.030 0.2700 90.00

2 2

0 0.029 0.2710 90.33

3 4

0 0.021 0.2790 93.00

4 6

0 0.019 0.2810 93.66

5 0

6 0.024 0.2760 92.00 由表.3可知:用Na2O代替CaF2脱P时,达到的脱P效果与用Al2O3时相似,脱P率也随着Na2O质量比的增加而增大,当Na2O添加量为6%时,终点脱P率达到93.66%. 图.4 各组铁水P含量随时间的变化 Fig.4. The phosphorus content of the hot metal at different times 图.5 各组铁水脱P率随时间的变化 Fig.5. The dephosphorization rate of the hot metal at different times 图4和图5为加入Al2O3粉后,各炉次铁水中P含量随时间的变化情况.由图可知,加入Na2O后各时间段铁水中P含量明显低于No.1炉次,脱磷程度提高,脱磷率达到90%以上,脱磷速度明显优于No.1炉次,且后期回磷没有Al2O3渣系的严重.因为Na2O是低熔点的强碱性氧化物,添加一定的Na2O,使渣中O2-活度升高[6],促使渣中的P2O5与O2-结合转化为 PO43-而稳定存在,增加了炉渣的磷容量;