含氟稀土渣的粘度(包头矿综合利用基础研究之一)

D0I:10.13374/j.issm1001-053x.1982.01.002 北京钢铁学院学报 1982年第1期 含氟稀土渣的粘度 (包头矿综合利用基础研究之一) 杨永宜董一诚宋建成 炼铁教研室 贾荫隆沈苏赵玉华 摘 要 本文包括对包头含氟稀土炉渣粘度的研究，分别测定了不同碱度，不同含氟 量，不同炭化硅与碱金属含量，特别是不同稀土氧化物含量的炉渣粘度。研究结果 与生产实践情况基本上一致：即增加炉渣中稀土与炭化硅含量，使炉渣度升高，但 是增加炉渣中氟化钙与碱金属含量，使炉渣粘度降低，不过碱度对稀土炉渣的影狗 存在一个最低值范围，当炉渣碱度低于或高于这个范围时都使粘度升高。上述研究 结果，对于高炉治炼稀土合金，高炉治炼稀土富渣（即包钢的二流程）与电炉冶炼 稀土硅铁合金都有一定的参考价值。 一、研究内容 电炉或高炉冶炼包头矿生成的稀土炉渣中主要含有CaO,SiO2,A1zOs,F(CaF,), RxOy,SiC以及KO,NazO等组元。在生产中成份变化较大的主要是炉渣碱度(CaO/ SiOz比值)，氟(CaFz),稀土氧化物(RxOy),炭化硅(SiC)以及碱金属(K2O,NaO) 等五个主要成份。为了能更好地了解其中一种成份变化后对粘度产生的影响，即单因素的影 响，故在配制炉渣时，保持其他成份不变，为此共测定了五个系列的炉渣粘度，它们是： (1)改变炉渣碱度对粘度的影响， (2)改变渣中CaF2含量对粘度的影响： (3)改变渣中RxOy含量对粘度的影响， (4)改变渣中SiC含量对粘度的影响， (5)KzO,NazO对炉渣粘度的影响。 炉渣试样采用化学纯原料配制，五个系列32个炉渣，其化学成份列于表1。为了与生产中的 实际炉渣对比，将首钢018试验高炉冶炼稀土硅铁合金时的炉渣，挑选了一些化学成份与上 述合成渣相当的炉渣，列于表2表，也进行了粘度测定。生产中的天然渣均有化学成份分 析，合成渣的绝大部份也做了化学分析，检验结果与原配制的合成渣成份基本接近，因此凡 已检验过的均采用已检验的化学成份，少数未检验的炉渣仍然采用配制时计算的成份，并在 渣号的右上角用(*)号注明。 本文1981年6月18百收到。铁76,77,78班同学参加了本研究的部份测定工作。 11

北 京 钢 铁 学 院 学 报 年 第 期 含 氟 稀 土 渣 的 粘 度 包 头矿 综合 利 用 基础研 究之 一 炼铁教研 室 杨永 宜 贾 荫 隆 盆 一 诚 沈 苏 宋趁成 赵玉 华 摘 要 本文 包括对 包头含 氟 稀 土 炉渣 枯 度 的研 究 ， 分 别 测 定 了不 同碱度 ， 不 同 含 氟 量 ， 不 同炭化 硅 与碱金 属含 量 ， 特别是 不 同稀土 氧化 物含量 的炉渣 粘度 。 研 究结果 与生产 实践 情况 基 本上 一 致 即 增加 炉渣 中稀 土 与炭化 硅含量 ， 使 炉渣度 升 高， 但 是 增加 炉渣 中氟化钙 与碱 金属含量 ， 使 炉渣粘度 降低， 不过碱度 对稀 土 炉渣 的影响 存在一 个最低值 范 围 ， 当炉渣碱度低 于 或 高于这 个范 围 时都使枯度升 高 。 上 述研 究 结果 ， 对于 高炉冶炼稀土 合金 ， 高炉冶炼稀土 富渣 即 包钢的二 流 程 与 电炉冶炼 稀土 硅 铁合 金 都 有一 定 的参 考价值 。 研 究内 容 电炉或高炉冶 炼包头矿生成 的稀土炉 渣 中主要 含有 ， ， ， 劝 ， ， 以 及 ， 等组 元 。 在 生 产 中成 份变 化较 大 的主 要是 炉 渣碱度 比值 ， 氟 ， 稀 土氧化物 ， 炭 化硅 以 及碱 金 属 ， 等五个 主要 成份 。 为 了能 更好地 了解其 中一 种 成份 变化后对 粘度产 生 的影 响 ， 即单 因 素 的影 响 ， 故在 配制炉渣 时 ， 保持 其他成份 不 变 ， 为此 共测定 了五个系 列 的炉渣粘度 ， 它们 是 改变炉 渣碱度对粘度 的影 响 改变 渣 中 含量对粘度的影 响 改变 渣 中 含量 对粘度 的影 响， 改 变渣 中 含量 对粘度 的影 响 ， 对炉渣 粘度 的影 响 。 炉 渣试 样采用 化学 纯原 料配制 ， 五个系 列 个炉渣 ， 其 化学成 份 列 于 表 。 为 了与 生产 中的 实际 炉渣对 比 ， 将首钢 试验高炉冶炼稀土 硅铁 合 金时 的炉 渣 ， 挑选 了一 些 化学成 份 与 上 述 合成 渣相 当 的 炉渣 ， 列 于表 表 ， 也进 行 了 粘度 测定 。 生产 中的天 然 渣均有 化学 成份分 析 ， 合成 渣 的绝大部份也做了化学分析 ， 检验 结果 与原 配制 的合成 渣成份 基 本接近 ， 因此凡 已检验 过 的均采用 巳检验 的化学成 份 ， 少数未检验 的炉 涟 仍然采 用 配 制 时计算 的成份 ， 并在 渣 号的右 上 角用 哟 号注 明 。 ‘ 本文 年 月 百 收到 。 铁 ， ， 班 同学参加 了本研 究 的部份 测定 工 作 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1982．01．002

表1一1 炉渣试样的化学成份分析 炉 渣 成 份 系列 渣号 CaO SiO2 A1203 CaF RxOy SiO (RO) 0 38.90 42.30 17.30 0.0 0.0 0.0 0.91 改变渣中稀 10* 35.00 35.00 10.00 20.00 0.0 0.0 1.00 11 32.80 30.45 8.92 16.80 5.0 0.0 1.07 120 30.00 30.00 10.00 20.00 10.0 0.0 1.00 25.78 28.35 9.29 17.42 15.30 0.0 0.91 土含 18.90 23.50 9.99 18.25 19.75 0.0 0.80 15 22.50 22.50 10.00 20.00 25.00 0.0 1.00 16◆ 20.00 20.00 10.00 20.00 30.00 0.0 1.00 变更氟化钙含量 25◆ 41.50 41.50 5.00 0.0 12.00 0.0 1.00 26 31.84 36.60 5.14 10.25 6.99 0.0 0.86 27◆ 31.50 31.50 5.00 20.00 12.00 0.0 1.00 28 24.62 26.75 4.99 27.67 6.18 0.0 0.92 30 23.32 40.43 5.11 15.99 6.90 0.0 0.57 25.34 36.10 5. 40 17.63 6.28 0.0 0.70 改变炉渣碱度 31.50 31.50 5.00 20.00 12.00 0.0 1.00 34.74:26.20 5.51 18.04 6.38 0.0 1.32 3 39.43 20.35 5.40 16.80 12.44 0.0 1.92 42.18 18.55 4.77 17.01 12.85 0.0 2.27 36 42.99 15.35 5.25 17.80 12.65 0.0 2.80 37 50.40 12.60 5.00 20.00 12.00 0.0 4.00 、 41◆ 31.50 31.50 5.00 20.00 12.00 0.0 1.00 变更渣中炭化硅含量 42 29.00 29.00 5.00 20.00 12.00 5.00 1.00 27.63 32.00 5.00 17.20 12.57 10.00 0.86 24.00 24.00 5.00 20.00 12.00 15.00 1.00 27.17 26.75 5.00 16.20 12.00 20.00 1.01 16.50 16.50 5.00 20.00 12.00 30.00 1.00 47* 11.50 11.50 5.00 20.00 12.00 40.00 1.00 12

表 一 炉渣试样 的 化学成份 分析 炉 潘 成 份 系列 渣 号 炉 渣 成 份 ”“八甘甘人︸︸﹄ 八了︿甘，工甘 … 八性︶︸︺自︸︸月 八八口甘甘人︸ 上，，︸占 …… 自︸曰夕今自， ︵月日八八甘内子︸ 八口曰八甘﹄ 口日八甘甘，曰︸﹃︸ … ， 曰门︸了﹄ ” 八口 上，工去，上 八︵︸ “目八匀户晓一﹄︸﹃ 八匀八，工甘 … ， 八叮“︶口尸﹃甘﹄‘﹃︸ 挑”八甘︸甘一八亮︸﹄ 八自曰，任，月 八目公，︺产 … 自八‘，八八︸自目一﹄︸氏︸ 几任匕内曰口八人，‘ 份朴 ，人甘‘玉，上，土‘几，︸ 渣变改中 八八 八八勺自︸﹄ ”︸ … 八，甘曰 ﹄ ”︸ 卜内︸ 勺八几 … ，曰任 召卜︺创八，，主 口 甘生︸︵ ﹄内尸 勺自 … 变 八，块曰月 二任‘二， 钙化量更氟含 ︺八门勺︸︹一了叮八自“，︼甘行‘了﹃ … 自，自任上，上月︸ 曰，连工匕任土了，月﹃ 叮勺工甘甘甘，上︶碑︸ … 内任勺，自工月 甘八认工工 口勺任﹄工卜」﹄卜口一︸月 … 自八勺日，丹内﹁ 月匕八六了口︸八任目，力月 任八自，占勺‘ 任一明月月 … 曰几份任自一，月月 任山自︸五几 碱炉度变渣改 日己八︸﹃﹃︹ 上︸‘︸﹃ … 土二，盖，，，‘ 八甘八八 八日︸﹃︸ … 日勺八卜门工口甘︸甘﹁ 乙二‘上，孟﹄ 甘︸﹃ 厅曰︸甘了︸︸ … ‘占上‘上，土‘‘上 自曰，自，曰 、 曰八‘，甘八︹﹄ 日甘八︸︸﹄ … ︸ 八甘︹一甘亮 曰自‘今自二，厅‘丹甘︸几 月甘甘﹄︸ … ， … 行勺”口一氏︸﹄ 日勺八甘工﹄︸ 」﹄勺卜合户︸一一 … 自曰口叮几‘工 自任︸八几‘工 甘 … 胜、 勺」民八一︸﹃﹄ 厅八几﹄︸了 … ， 才 月任内‘了月 ‘ 山曰占， 炭渣量更化硅变中含

表1一2 合碱金属炉渣的化学分析 炉渣 化学 成份 系列渣号 CaO SiO2 A1203 MgO F RxOy K2O (RO) B二 ”,” 0826.53 29.28 9.99 7.89 7.40 3.07 0.73 ：0.84 0.90 碱 B 09,28.77 28.40 9.99 7.89 7.40 3.07 0.71 1.04 1.01 属 B一 渣 10 28.72 26.27 9.99 7.89 7.40 3.07 0.61 0.84 1.07 B- 11 31.13 24.96 9.99 7.89 7.40 3.07 0.69 1.00 1.25 道 S- 39.70 103 36.24 11.0 12.00 0.032 0.18 1.09 表2 首钢018试验高炉冶炼稀土硅铁的炉渣成份 成份 F 渣号 Cao SiO2 A1203 RxOy SiC (RO) 27790 27.45 36.81 19.26 0.74 27797 34.47 34.25 13.50 1.00 27798 29.89 44.18 9.72 0.67 27791(1) 29.89 44.76 9.72 0.66 27791(2) 44.76 44.76 9.72 1.00 27791(3) 53.76 44.76 9.72 一 1.20 27790特1 27.12 48.89 9.45 13.0 0.55 27790特2 27.12 48.89 9.45 26.0 0.55 27790特3 27.12 48.89 9.45 33.0 0.55 二、炉渣粘的测定方法 采用柱体旋转法测定炉渣粘度，钢丝扭角大小与炉渣的粘度及测头的转速成正比，当转 速恒定时，则只与炉渣粘度成正比，其关系式如下： 中=衣nn 式中中一钢丝扭角 1/K一式中比例常数 门—一粘滞系数，即粘度 n一测头转速 心n=K电 n 式中中/n,实际上是在n转速下转过中角所需时间，即t=中/n,所以n=K·t其中K可 13

表 一 含碱 金属 炉渣 的化学 分析 炉 渣 化 学 成 份 系列 渣号 ’ 一 行 任月 ︸ … ” 一 … ” 一 ‘ 一 ， ‘ 一 一 … 。 ‘ 一 ‘ ， 、 门 ‘ 乃‘了才 碱金属炉含渣 首七 一 同 可工王’ ， 们勺 工 口 一 ‘自勺， 一匕挑勺性︵一八口月 丹八甘份了几， 表 首 钢 试验高 炉冶炼稀 土 硅 铁 的炉 渣成 份 渣 号 汾 … 一 一 一 通八甘八才匕工︸﹄‘ 行曰，八︸︸匕叹」︸︸ 匕︸ … ，︸土‘日甘︹八甘︸﹄︸ …… 汀， 自移二口自曰，，曰︸ 八 丹曰月了才丛 甘 … 。 ，︸口口 特 特 特 东 门 任往任件往月‘‘‘月︸ 住只八厅月了︸了人孟 八八一自了自 … 任八任︻ 口 厅 ‘ ‘，口通︸匕二目， 二 、 炉 渣 粘 的测 定方法 采 用 柱体旋 转法 测定 炉渣 粘度 ， 钢 丝 扭 角大小 与炉 渣 的粘度及 测头 的转速 成 正 比 ， 当转 速 恒定时 ， 则只 与炉渣 粘度成 正 比 ， 其关 系式 如下 。 资 一 式 中小－ 钢丝 扭 角 月 月 式 中比例 常数 粘滞 系数 ， 即 粘度 测头转速 小 式 巾小 ， 实际 上是 在 转速 下 转过 小角所 需时 间 ， 即 二 小 ” ， 所 以 月 · 其 中 可

用已知粘度的液体标定后求出，因此只需测出 测头转角中角所需时间后即可计算出粘度，而 (泊) 本试验中转过中角所需时间采用电感脉冲的方 ￥苏联消米克教授测定位 法由数字领率计测得，准确程度在6/1000秒之 。木实验第一次测定值 Go 。本实验第二次湖定伯 内，读数可到1/1000秒。 50 为了检查试验数据的准确程度，特配制了 标准渣，即表1一1中的“0”号渣： 40F Ca0=38.90 Si02=42.30 20 A120g=17.30 这是苏联肖米克教授多次测定用作标准粘度的 炉渣。我们用上述设备两次测定的数据肖米克 1300 1400℃ 教授所测数值的比较列于图1，从图1可以看出 1500 1G00℃ 我们所测结果与肖米克的数据基本是接近的， 误差相当于5%左右。因此是可以应用的。 图1测定值准确性比较 三、测定结果及其分布 五个系列32个炉渣试样以及9个天然渣样的粘度测定结果均列于表3与表4。 表3-1 渣中稀士含量变化时，不同温度下的粘度值 渣号 温度℃ 1600 1550 1500 1480 1440 1400 1380 1360 1340 1320 0 粘度（泊） 2.9 3.8 8.3 10.7 15.7 19.8 21.92 32.57 39.25 45.80 温度℃ 1500 1450 1400 1350 1300 1280 1260 1240 1 粘度（泊） 3.6 2.2 3.9 3.6 4.7 4.1 4.5 112 温度℃ 1450 1400 1370 1300 1280 1265 12 粘度（泊） 1.6 1.8 1.6 3.8 32.0 70.5 温度℃ 1550 1500 1440 1400 1360 1350 1340 13 粘度（泊） 0.47 1.64 2.34 3.3 10.827.0 69.0 温度℃ 15001425 1380 1365 14 粘度（泊） 1.2 2.8 2.1 63.4 温度℃ 1560 1500 1480 14701460 15 粘度（泊）0.25 0.24 0.80 1.40168.0 温度℃ 1520 1510 1500 1495 1485 1480 16 粘度（泊） 17.5 5.5 71.5 26.5 63.5 84.0 14

、了， 泊 扑︸自﹃ ︺六 用 巳知粘度 的液体标定后求 出 ， 因此只 需测出 测头 转角 令角所需时间后 即可 计 算 出粘度 ， 而 木试验 中转过 小角所需时 间采用 电 感脉 冲的方 法 由数 字频率计 测得 ， 准确程度在 秒之 内 ， 读数可 到 秒 。 为了检查试 验数据 的准确程 度 ， 特配 制 了 标准渣 ， 即表 一 中的 “ ” 号渣 二 这 是 苏联 肖米克教授 多次测定用作标准 粘度 的 炉渣 。 我 们用 上述设 备两 次测定 的数据 肖米克 教 授所 测数值 的比较 列 于 图 ， 从 图 可 以 看 出 我们所 测 结果 与 肖米克 的数据 基本是接近 的 ， 误 差相 当于 左右 。 因此 是可 以 应 用 的 。 】 ℃ ℃ 图 测定值 准确性 比较 三 、 测定 结果及 其分 布 五个系列 个炉渣试 样 以 及 个天然渣 样的粘度测定 结果 均列 于表 与表 。 表 一 渣 中稀 土 含量变化时 ， 不 同温度下 的 枯度值 渣号 温度 ℃ 粘度 泊 一 ， 一 任户任一 一只︺一自︸亡 工八︸︸一 自 勺上， 温度 ℃ 粘度 ，白 … 温度 ℃ 粘度 ，白 。 温度 ℃ 粘度 泊 温度 ℃ …一 粘度 泊 … 一 ‘ …惹霆 ‘ ， 温度 ℃ … … ， … 一 粘度 泊 一 一

表3-2 渣中氟化钙含量变化时，不同温度下的粘度值 渣号 温度℃ 1450 1400 1380 1360 1340:1320, 1310 1300 25 粘度（泊） 3.7 6.6 9.0 10.0 13.5 20.0 29.0 63.0 温度℃ 1440 1390 1360 2340 1320 1290 1285 26 粘度（度）1.82 2.36 2.43 3.0 3.5 31.5 67.5 温度℃ 1450 1400 1360 1305 1280 1270,1260 27 粘度（泊） 0.92 0.96 1.82 1.70 18.2 33.381.7 温度℃ 1450 1400 1350 13001 1270 12571250 28 粘度（泊） 1.8 0.2 0.85 1.02 13.6 19.6 24.8 表3一3 渣中炭化硅含量变化时， 不同温度下的粘度值 渣号 温度℃ 1450 1400 1360 1305 1280 1270 1260 41 粘度（泊） 0.92 0.96 1.82 1.70 18.2 33.3 81.7 温度℃ 1450 1400 1360 1320 1300 1280 1260! 125012401235 42 粘度（泊） 7.9 10.6 7.9 7.6 7.9 6.6 7.9 20.742.380.0 温度℃ 1450 1430 1400 1360 1320 1300 1290 1280 12701260 43 粘度（泊） 15.9 12.2 149 17.8 19.3 20.8 27.8 42.260.579.0 温度℃ 1450 1430 1400 1380 1360 1350 1330 45 粘度（泊）19.4 19.4 20.0 17.8 19.4 27.9 130 温度℃ 1520 1500: 1480 1460 1440 1420 1400 138013601310 1300 46 粘度（泊） 25.0 23.0 22.0 22.022.0 22.5 23.0 26.029.030.0 88.0 表3一4 炉渣中碱度变化时，不同温度下的不同粘度 渣号 温度℃ 1430 1340 13001260 1200 1160 1120 1110 1100 1090 30 粘度（泊） 3.0 3.7 4.2 6.2 9.312.318.3121.0 35.4 41.4 温度℃ 1480 1460 142013801350113001250 1220 12101200 31 粘度（泊）2.7 2.7 3.3 3.43.7 5.4i 6.9 10.217.742.6 温度℃ 1450!1400 1360 13051280,1270:1260 32 粘度（泊） 0.900.9 1.8 1.7 18.2 33.381.7 温度℃ 1440:1400 136013201280 1275 1270 33 粘度（泊） 0.90 1.02 1.831.712.76 12.0 31.51 15

表 一 温度 ℃ 粘度 泊 温度 ℃ 粘 度 度 温 度 ℃ 粘度 泊 温度 ℃ 粘度 泊 渣 中氟化钙 含量 变 化时 ， 不 同温度下 的粘度谊 一 ’ ‘ · … · 渣 号 一 任 。任任一月 一︸︸﹄丹勺八了任尸户月 一，曰日自甘﹄︹︸ ，人八︸，，土甘吐左 表 一 严 度 ℃ 粘 度 泊 渣 中炭 化硅 含量 变 化 时 ， 不 同温度下 的粘度值 渣 号 温 度 ℃ 粘度 泊 温度 ℃ 一︸，尹上们钊 一曰﹄ 叮‘ 一卜工 ︸一 一‘ 匕一八 一八一﹄ 。 一八，，曰 自一，妇口︸ 匕一八一 一 列︸ 粘度 泊 · ’ 温度 ℃ 一 粘度 泊 一 · · · 温度 ℃ 粘度 泊 表 一 · ’ 一 炉渣 中碱 度变 化时 ， 不 同温度下 的不 同粘度 渣 号 一濡 度 ℃ … “ 粘度 泊 ” · …温度 ℃ ‘ ‘ … 粘度 “ 白， · 一 ’ · ’ … 。 。 …“ · “ 温度 ℃ 粘度 泊 温度 ℃ 粘度 泊 ’ 一

续上表 温度℃ 1500 1450 1400 1360 1320 130012601285 12801275 34 粘度（泊） 0.90 0.90 1.5 2.07 6.4 12.6 18.3 27.5 31.8 35.6 温度℃ 1520 1490 1450 1400 1380 1360 1350 13401338 35 粘度（泊）1.56 1.57 1.80 2.1 7.8 7.9 10.2012.5745.5 温度℃ 1540 1500 1450 1420 1400 1360 1350 1345 36 粘度（泊） 1.2 1.4 1.3 1.29 1.30 11.4 21.3 45.0 温度℃ 1550 1520 1500 1460 1450 1410 1120 14901380 1360 37 粘度（泊）6.9 11.1:9.6 11.7 13.2 15.0 19.4 24.329.1 38.2 表3一5 含碱金属炉渣的粘度 渣号 温度℃ 13001250 11801100 1080 1060 B一08粘度（泊）4.99 5.82 23.6 23.8i37.0 70.78 温度℃1430 14001350 1300 1240 1200:1140 1100 1070 1030 B-09 粘度（泊）6.6 5.6 7.23 8.38 8.1 8.9 9.4 10.5 12.3080.0 温度℃ 1350 1300 1250 1200 1150 1100 1060 1050 B-10 粘度（泊）7.73 11.87 7.48 9.78 13.50 16.0 21.0 41.0 温度℃ 1350 1300 1250 1200 1150 1100 1090 1085 B-11 粘度（泊） 4.26 5.40 7.5 9.17 11.9 14.85 26.0 80.0 温度℃ 1350 1300 1250 1230 S-103 粘度（泊）4.386.18 7.35 凝固 表4一1 018试验高炉渣中稀土含量变化时，不同温度下的粘度值 渣号 温度℃ 1540 1520 1500 1450 1440 14001380 1360 135013201310 27790 粘度（泊） 33.5 35.0 39.0 41.0 43.5 45.5,45.5 47.5 15.565.0.83.0 温度℃，1500 1450 1400 1350 1300 1250 1230 1220 27797 粘度（泊）21.8 27.2 28.0 32.4 39.0 52.0 83.0 177.0 温度℃ 1540 1500 1450 1400 1380 1350 1399 1260122012001190 27798 粘度（泊）10.616.0 19.0 20.5 26.5130.2 23.2 32.539.050.083 16

续 上表 温 度 ℃ ， 粘度 泊 一 一 温度 ℃ 粘度 泊 一 温度 ℃ 粘度 泊 温度 ℃ 粘度 泊 ， 。 ” “ “ … “ “ … “ ” ” ‘ 。 ‘ “ …‘ ‘ ‘ · …‘ · ” …‘ · “ …‘ · “ …“ · “ ‘ · ” ， · 一 · 奚 表 一 含碱 金属 炉渣 的粘度 渣 号 温度 ℃ 一 一 粘度 泊 · … · 温度 ℃ 一 粘度 泊 温度 ℃ …韦片度 ‘矛白’ 温度 ℃ 一 …粘度 白 温度 ℃ 一 · ‘ · ‘ 」 一 一 。 · … 。 一 一 一 ， 、 ， 一 · 枯度 旧 凝 固 表 一 试 验 高炉渣 中稀土 含量 变化时 ， 不 同温度下 的粘度 值 渣 号 温度 ℃ 粘度 泊 温度 ℃ 粘度 泊 ， 。 温度 ℃ 粘度 泊 一 一 ·

表4一2 018高炉渣中炭化硅含量变化时，不同温度下的粘度 渣号 温度℃ 1560 1520 1500 1480 1460 1410 1380 1350 1330 1300 27790特：粘度（泊） 6.4 15.2 16.0 17.5 21.0 24.0 24.0 24.0 40.0 48.0 温度℃ 1570 1520 1500 1450 1400 1370 1360 1350 1345 1330 27790特2 粘度（泊） 16.0 17.0 22.5 27.5 38.8 42.5 50.0 55.0 73.0,84.0 温度℃ 1560 1520 1500 1480 1460 1450 1430 1420 1400 1370 27790特 粘度（泊） 35.5 42.0 43.5 46.5 53.0 56.5 60.0 66.0 76.0 96.0 表4一3 018高炉炉渣碱度变化时， 不同温度下的粘度 渣号 温度℃ 1525 1500 1480 1460 1450 1400 1380 1320 1300 1260 27791①粘度（泊） 18.2 20.2 24.0 30.1 32.5 330 39.0 41.1:45.0 67.0 温度℃ 1510 1500 1480 1430 1420 1410 1400 1350 1320 1310 27791② 粘度（泊） 19.2 19.2 17.6 17.6 18.4 20.4 22.4 32.0 35.2168.8 温度℃ 1520 1510 1460 1440 1400 1380 1360 1355 1350 27791③ 粘度（泊） 28.8 27.2 32.0 32.0 32.0 32.9 43.248.0 56.0 1. 改变炉渣中稀土氧化物时，炉渣粘度的变化情况 此系列炉渣号从10一16，渣中Rx0y含量分别为0,5%，10%，15.3%，19.75%，25% 及30%，而渣中碱度(CaO/SiOz),A1,0,CaF2等含量基本上固定不变，共测定了L个 合成渣与018高炉三个白然渣样，测定的结果列于表3一1与表4一1，并绘制成粘度一温度 图，表示于图2与图3。 ) (泊) 0 70 1-即277910 60 60 2-即27791① 3-即27791⊙ 50 50 0 1山2 40 30 2 1 3 20 10 1200℃13ig11w41.0('【60ny 1200°01300℃1400℃1500 图2 稀土氧化物含量对炉渣粘度 图3 稀土硅铁合金治炼时，渣中含 的影响 量对炉渣粘度的影响 17

表 一 高炉渣 中炭 化硅 含量变 化 时 ， 不 同温度下 的粘度 尤赢…默二… ” …… ’ …… · ‘ …… …… 。一…髦二………… 。 。一 ……………… …默二…… ’ … ……………… … 表 一 高炉炉 渣碱 度 变化时 ， 不 同 温 度下 的粘度 查号 温度 ℃ 一 ① 粘度 泊 一 。 … 。 · 一 · ’ 一 · ’ 温度 ℃ 粘度 泊 温 度 ℃ 韦片度 泊 ② · 一 ·· 一 · · 一 ③ ’ 改 变炉渣 中稀 土 叙化 物 时 ， 炉渣 粘 度 的 变化情况 此 系列 炉 渣 号从 一 ， 渣 中 含量 分另 为。 ， ， ， ， ， 及 ， 而 渣 中碱度 ， ， 等 含量 基 本 上 固定 不 变 ， 共 测定 了七 个 合成 渣 与 高炉三 个 自然 渣样 ， 测定 的结果 列 于表 一 与表 一 ， 并 绘 制 成 粘度－ 温度 图 ， 表 刁飞于 图 与 图 。 二 ①④ 马兰 ‘，‘月‘卜 ‘。、产， ‘ 了胜、 勺 内口兮璐几匀‘才 匕 图 、 〕 “ 、 ‘、 ， 飞‘ ‘’ 。 班 “ 稀的影土 响氧化 物含 量对 炉 渣 枯度 图 稀量 对土 硅炉铁渣合粘金度 冶的炼影 响时 渣 中含

从图2与图3可以看出：①随着温度的升高粘度是不断降低的，②随着渣中RxOy的升 高，粘度是逐渐增加的，③含稀土氧化物的炉渣基本上是短渣。合成渣与自然渣它们二者的 变化规律基本上是近似的。其特点主要是由于RxOy难熔质点所造成，。同时从图2还可以 看出，如果只改变RxOy含量而其他成份不变，以及SiC=0,虽然RxOy含量高达30%， 高炉仍可操作。 2.改变CaF2含量炉渣粘度的变化 这个系列四个合成渣样，渣号为25,26,27与82，CaF2含量分别为0,10.25%，20%与 27.67%,粘度的测定结果见表3一2，并表示于图4，从图4可以看出含氟炉渣的特点是： (泊) 2CaO.SiO 70 A(2130 2085 60 1900 CaCaQ 3CaO.Sio S=SiO 50f C:S- 1400 350 40 28/27 2625 1300以 125o323a 12302 1253 300 CaF Cao 4325 1 1350° 10 1375 1380 Cao CaF 《25729 (1388+2) 1200C1300C1400°C1500C 图4氟化钙含量对炉渣粘度的彩响 图5CaF2-CaO一SiO:体系相图 Si02(1713) 1705 1700 1705 1600 1136 1500Si0, Cao.Sio 100- 1450 1160 1300 164 2CaO.SiO 1250- 1210 1200 1290 2050 3CaO.2S 2070 16 1750° AO-SiO 1290 1650° 2050 3Ca0-SiO T12 1200 25 CaO 1750165)1350 1350 CaO CaF2 (2570) (1418) 图6CaF2一CaO一SiO2体系相图 18

从 图 与 图 可 以 看 出 ① 随 着 温度 的升高粘度 是 不断 降低 的 ， ② 随着 渣 中 的 升 荡 ， 粘度是逐 渐增加 的 ， ③含稀土 氧 化物 的炉渣基本 上是短 渣 。 合成 渣与 自然 渣 它们二者 的 变化规律 基本 上是近 似 的 。 其特点主要 是 由于 难熔质点所造成 ， 。 同 时从 图 还可 以 看出 ， 如果只 改 变 含量而 其 他成 份 不变 ， 以 及 二 ， 虽然 含量 高达 ， 高炉仍可 操作 。 改 变 含 炉渣 钻 度的 变化 这个系列 四 个合成渣样 ， 渣号为 ， ， 粘度的测定 结果 见表 一 ， ， 与 ， 并 表示于 图 ， 含量分别 为。 ， 纬 ， 与 从图 可 以看出含 氟炉渣 的 特 点是 自》 · ， 勺 全 愁 一丫呱 乞 、 ’ 。 臃 ‘ 炸油 ， 一 戈 曝孙娜 琳 甲、 二 、 下 幻 图 氟化钙 含 量 对 炉渣枯度 的影 响 图 一 一 体系相 图 了 幻 肪 。 。 乏旦 ， 一 ︾闷小、、 几 · 。 人 、 ‘泌 弋二 。逻 令 、 卜、 、 、、 冲 一 卜 如。 性 、 。 。 》 、 戏矛 弋。 · 矽 今 淤鬓 了的 盆 ， 图 一 一 体 系相图

(1)随温度的升高炉渣粘度降低，(2)随渣中CF:含量的增加炉渣粘度不断降低，(3)含 氟炉渣基本上是短渣。粘度变化的特点与生产实际及试验室观察是一致的。 含氟炉渣为什么粘度小？主要原因一是氟化物的熔点低，二是氟岗子与氧离子相似，能 破坏复杂硅氧长链结构。图5表示含氟化物的三元相图，2CaO.SiO2-CaF2一CaO体系中， 最低熔点共晶混合物只有l230℃，特别是在CaO一CaF2一SiO2体系中，共晶混合物最低 熔点只有1104℃与1106℃，见图6。 3.改变炉渣碱度时粘度的变化情况 不同碱度炉渣变化见表3一4与表4一3，图7与图8，可以看出：①随炉渣碱度升高，粘度 变化总趋势是增加，但先略降低后升高，碱度大约在1.5~2.0时，枯度是较小的。②随炉渣 温度升高粘度不断降低，③高碱度含氟炉渣基本上也属短渣。高炉冶炼稀土硅铁合金时，在 炉缸中先还原出含硅大于27%的硅铁，然后以硅铁作还原剂再还原稀土。硅还原需要酸性 渣，而稀土还原又需要碱性渣，二者是矛盾的，我们在实践中采用先酸后碱，酸碱搭配，以 及循环加料分段造渣的办法具有一定的效果。 CaO熔点高(2572℃)，因此渣中随CaO增加时粘度是升高的，主要原因与一般碱性渣 粘度大的原因是一致的，CO含量增加时渣中难熔物相增加，图5与图6也部份地能说明这种 规律。 ( 0 1-2779A 2·2771: GO 50 40 43 4546 0 30 30 20 20 10 0 e60.0 1200℃1300℃1H00C1500元 1200℃1：n31i3,1in160℃ 图7碱度对炉渣粘度的影响 图8稀土硅铁合金冶炼时，不同 碱度的炉渣对粘度的影响 4.增加渣中SiC含量时，炉渣粘度的变化情况 渣样41一46SiC分别为0,5%，10%，15,20%与30，见表1一1与表2，粘度的测定结果 列于表3一3与表42，粘度一温度关系图表示于图9与图10，随渣中SiC含量的增加，炉渣粘度 明显升高，当渣中SiC含量高达30%时，炉渣的粘度在1400℃1500℃时高达25泊以上，对于 这种炉渣高炉是难以操作的。为了与自然渣进行比较，将首钢018高炉27790号炉渣，其中含 C量为8%，即相当于SiC含量为26%，再将这样的炉渣加入31克精矿粉去炭后，渣中含C 量下降为4%，即相当于13%的SiC,另外再将这种炉渣加炭，即再加入SiC约8.5克后，渣 19

随温度的升高炉渣 粘度 降低 ， 随 渣 中 含量 的 增 加 炉渣 粘度 不断 降低 ， 含 氟炉渣 基 本 上是 短 渣 。 粘度 变 化 的特 点与 生产 实际 及试 验 室 观 察是一 致 的 。 含氟炉 渣为什 么粘度小 主要 原 因一 是 氟化物 的熔点低 ， 二是 氟离子 与氧 离子 相 似 ， 能 破坏 复杂硅 氧长链 结 构 。 图 表示 含氟化物 的三 元 相 图 ， · 一 一 体系 巾 ， 最 低熔点共晶 混合 物只 有 ℃ ， 特 另 是 在 一 一 体系 中 ， 共品 混合 物最低 熔点只 有 ℃ 与 ℃ ， 见 图 。 改 变炉渣玻 度时粘度的变化情况 不 同碱度炉 渣变 化 见 表 一 与表 一 ， 图 与 图 ， 可 以 看 出 ① 随 炉 渣碱 度 升 高 ， 粘度 变化总趋势是 增加 ， 但 先 略降低 后 升高 ， 碱 度大 约 在 时 ， 粘度是 较 小 的 。 ② 随 炉渣 温度升 高粘度不断 降低 ， ③ 高碱 度 含氟炉渣基本 上也属 短 渣 。 高炉冶炼稀 土 硅 铁合 金时 ， 在 炉缸 中先还原出 含硅 大于 的硅 铁 ， 然后 以 硅 铁作 还原 剂再 还 原稀 土 。 硅还 原 需要 酸性 渣 ， 而 稀 土 还原 又 需 要碱 性 渣 ， 二 者是 矛 盾 的 ， 我们 在 实践 中采用 先 酸后 碱 ， 酸碱 搭 配 ， 以 及循环加 料分 段造 渣 的办法 具有一定 的效 果 。 熔点 高 ℃ ， 因此 渣 中随 增加 时 粘度是 升高 的 ， 主 要原 因 与一 般碱 性 渣 粘度 大 的原 因是一 致 的 ， 含量增加 时 渣 中难熔 物相 增加 ， 图 与图 也部 份 地能 说 明这 种 规律 。 的加阳拍 企，卜 。 住 丝 八乃 八八 卫二厂 ﹄卜 、 了 一 一 ‘ 一 “ 。 二 补 、 · 不汤一不俪甲不布 。 图 碱度对炉渣粘度 的影 响 图 稀 土 硅 铁合 金 冶 炼 时 ， 不 同 碱 度 的炉渣对 枯度 的影 响 绷 加滋 中 含， 时 ， 炉渣 粘度 的变 化情况 渣样 一 分别 为 ， ， ， ， 与 ， 见 表 一 与表 ， 粘 度 的 测定 结果 列 于 表 一 与 表 ， 粘度一温度关系 图 表示 于 图 与图 ， 随 渣 中 含量 的增加 ， 炉渣粘度 明 显升高 ， 当渣 中 含量高达 时 ， 炉渣 的粘度 在 。 ℃ ℃时 高达 泊以 上 ， 对于 这 种 炉渣高 沪是 难 以 操作 的 。 为 了与 自然 渣进 行 比较 ， 将首钢 高炉 号炉 渣 ， 其 中含 量为 ， 即相 当于 含量为 再将这 样 的 炉 渣加入 克精矿 粉去炭后 ， 渣 中 含 量下降为 ， 即 相 当于 的 ， 另外再将这 种 炉渣加 炭 ， 即 再 加 入 约 克后 ， 渣

中金SiC高达33%，然后分别测定粘度，其结果见表4一2与图10，可以看出，测定结果与合 成渣的测定结果所表现的规律是一致的。 在冶炼硅铁合金时，随着铁中含Si量的增加，渣中SiC也逐渐升高，高炉生产硅铁时，出 S高达20%厅，高炉炉渣就难以流动了，在电炉中冶炼硅铁，由于一般都是采用“无渣法” 操作，因此SiC含量的影响不大，但是在刊矿热炉冶炼后期，电极附近熔化区（坩埚）常常由于 SiC太高，逐渐缩小后，最后被迫停炉。 (n) 60 0 40 3 31 2 10 1-72779051 4o后达● 2一2779012 3一27790什3 11000124.7-11100℃1500℃ 120u℃130u1100℃1：n(°i00℃ 图9碳化硅含量对炉渣 图10稀土对硅铁合金治炼时，不同碳化 粘度的影响 硅(SiC)含量的炉渣对粘度的影响 SiC的熔点，有的资料介绍高达2400℃以上，渣中这样高熔点的物相增加后粘度无疑是 增加的。根据显做镜察观，SC大部份在渣中成粒状，有一部份则成条状，片状与环状不 等，有一些星环状围在残炭的周边，见图1]，这就显示了一些SiC被炭颗粒还原的情况， SiC颗粒大小很不均匀，大的可达0.5 毫米，而小的只有0.01芒米，有的还 星单晶存在，有的是细粒集合体，丽 大的集合体可达毫米以上，环状以及 包襄着炭粒的SiC和集介体状SiC, 它们对粘度的影响更大。 5.含有K2O,N:0的稀土炉 渣粘度变化情况 包头高炉得到的稀妒汽金有-· 定的碱金属，K2O'jNa2(),之I人 约在1.0一2.0%之间，为了篇清楚御 纳氧化物对稀土炉渣：度的影响，因 此根据包头稀土炉渣的化学成份，我 们配制了含碱金属的稀土合成渣，其 图11SiO的岩相照片 化学成份与生产实际的成份比较接 20

巾含 高达 ， 然后 分别 测定 粘度 ， 其 结果 见 表 一 与 图 。 ， 可 以 着 出 ， 测定 结果 与合 成 渣 的测定 结果所 表现 的规律 是一 致 的 。 在 冶炼硅铁合 金 时 ， 随着铁 中含 最 的增加 ， 渣 中 也逐 渐 升高 ， 高炉生产 硅 铁时 ， 当 高达 后 ， 高炉炉 渣就 难 以 流 动 了 ， 在 电炉中冶炼硅铁 ， 由于 一 般都是 采用 “ 无 渣 法” 操作 ， 因此 含量 的影 响 不 大 ， 但 是 在矿 热 炉冶炼后 期 ， 电极 附近 熔 化 区 柑涡 常常 由于 太高 ， 逐 渐缩 小后 ， 最 后 被迫 停 炉 。 劣 粼杨二乞 丛 日 卜入 仑又三 一 班口 艺一 周二 了 一 即 了了 ‘ 卜 “ ‘卜，‘ 、 ， ， ’ 。 “ ’ 舀 。 “ 图 碳化 硅 含量 对 炉渣 枯度 的影 响 图 稀 土 对硅 铁合 金 冶 炼 时 ， 不 同碳化 硅 含量 的炉渣对枯度 的影 响 的 嗜点 ， 有 的 资料介绍高达 。 ℃ 以 上 ， 渣 中这 样高熔点 的物 相增 加后 粘度无 疑 是 增加 的 。 根据 显微 镜察 观 ， 大部份 在 渣 中成 粒状 ， 有一 部份 则 成 条状 ， 片状 与 环状 不 等 ， 有一些 呈环状 围在残 炭 的周 边 ， 见 图 ， 这 就 显示 了一 些 被 炭 颗 粒还 原 的倩 况 ， 颗粒 大小 很不 均 匀 ， 大 的可 达 毫米 ， 而 小 的只 有 偌米 ， 有 的还 呈 单晶存在 ， 有 门 吸细 粒集合 沐 ， 而 大 的 集 合 体可 达 ’ 毫 米 以 仁 ， 环状 以 及 包裹 着炭 粒 的 和 集合 体状 ， 它们 对 粘度 的影 响 更 大 。 含 有 ， 。 二 的稀 土 炉 渣 粘 度 变 化情 况 包头 高炉得 到 的 稀 护 浓 含有一 定 量 的碱 金 属 ， 丈 ‘ ’ ‘ 之 和 大 约 在 。 之 间 ， 为一 ‘ 搞清楚 钾 钠 氧 化物对稀 土 炉渣 拈度 的影 响 ， 因 此 根据 包头稀土 炉渣 的 化学 成份 ， 我 们 配 制 了 含碱 金属 的稀 土合 成 济 ， 其 化学成份 与 生产 实际 的 成 份 比 较接