含碳铬矿球团在竖炉内的还原.pdf_大学文库

针对我国贫铬的国情，作者提出了竖炉中用含碳球团冶炼碳素铬铁或不锈钢母液的新工艺思想。在研究含碳铬矿球团低温性能、软化温度和直接还原的基础上‘4)，又进行了竖炉含碳球团治炼铬铁的试验。 1试验方法和装置将铬矿、还原剂（无烟煤等）分别磨至100 ~200日，配入2%~3%的皂土和其它添加剂后，加入粘结剂混合均匀，在机械压球机上造p16mm的合碳铬矿球团，经烘干后，便得到能满足竖炉要求的球团。试验用主要原料的化学成分见表1。生球在200℃温度下，经3~ 4h烘干，得到的铬矿成品球的化学成分和物理 13 性能见表2。图1为试验用竖炉的断面图。主要由竖炉本体，预热系统和供风、供氧系统等组成。空气压缩机提供的空气和氧气汇流排提供 15 73 的氧气，经流量计，阀门控制进人预热器，使 2 风温达到600℃后，鼓人竖炉。竖炉治炼热态试验装置的设备概要和操作参数见表3。实验步骤是预先对鼓入竖炉的空 500 气加热至600℃，待竖炉内有一定热量后，点 -—800- 火加人焦炭和造渣剂，产生大量的热量加热竖 1.料斗，2。球阀，3。姻道，1。竖炉外光 5。纤维毡，9。耐火与保温材斜，7。上石墨圳州炉内部，温度不断上升至较高温度后，添加焦 8。下石型坩埚，9。流视孔，10，热风日，炭、生铁和造渣剂进行化铁工艺操作。化铁顺 11.预热溢，12.空气入日，13。双铂能热电俩，利，并达到温度要求之后，改为加人50%的含14.NiCr一Ni·A1热电偶，15.取炉气样1i, 碳铁矿球团进行炼铁操作。经过一段时间的治 16。熔体出口陈，鼓入10%的氧气与空气混合，调整风量，图1试验用竖炉的示意图提高风的富氧率，并改变加料制度，开始进行 Fig.I Schmatic diagram of the furnace experimental shaft 竖炉治炼铁合金的试验。表1主要试验原料的化学成分(%) Table 1 The Compositions of the main materials (% 原林 Cr203 MgO Si02A1203 FeO Cao PS灰分挥发分固定碳西线铬矿 50.15 17.91 6.90 9,18 12,86 0.8 菲律宾铬矿 11,78 18.40 9.50 8.67 13.34 0.700.006 无烟棋 0.87 45,78 35.46 11.26 4.19 0,1814.688.2476.02 TFe 焦炎 0.19 17.0133.12 5,I9 5.05 0.5511.98 85.96 石灰 89.6 硅石 97,85 ·109·

试验方法和装置将铬矿、还原剂无烟煤等分别磨至一目，酉己人一的皂土和其它添加剂后，加人粘结剂混合均匀，在机械压球机上制造拟的合碳铬矿球团，经烘干后，便得到能满足竖炉要求的球团。试验用主要原料的化学成分见表。生球在 ℃ 温度下，经一烘干，得到的铬矿成品球的化学成分和物理性能见表。图为试验用竖炉的断面图。主要由竖炉本体，预热系统和供风、供氧系统等组成。空气压缩机提供的空气和氧气汇流排提供的氧气，经流量计，阀门控制进人预热器，使风温达到 ℃ 后，鼓入竖炉。竖炉冶炼热态试验装置的设备概要和操作参数见表。实验步骤是预先对鼓入竖炉的空气加热至 ℃ ，待竖炉内有一定热量后，点火加人焦炭和造渣剂，产生大量的热量加热竖炉内部，温度不断上升至较高温度后，添加焦炭、生铁和造渣剂进行化铁工艺操作。化铁顺利，并达到温度要求之后，改为加人的含碳铁矿球团进行炼铁操作。经过一段时间的冶炼，鼓人的氧气与空气混合，调整风量，提高风的富氧率，并改变加料制度，开始进行竖炉冶炼铁合金的试验。目，，叫〕脚户嘴箱诱裳钊甲巨刊朴冬脸针对我国贫铬的国情，作者提出了竖炉中用含碳球团冶炼碳素铬铁或不锈钢母液的新工艺思想。在研究含碳铬矿球团低温性能、软化温度和直接还原的基础上〔 ’ ，又进行了竖炉含碳球团冶炼铬铁的试验。、、声一一卜。。卜一月叫料斗，球－阀，一烟道，纤维毡，。耐火与保温材料，下石墨钳祸，窥视孔，。预热器，空气入「， · 一热电偶，熔体出口图试验用竖炉的示意图竖炉外壳上石墨钳锅热风口，双铂错热电禹，取炉气样一，表主要试验原料的化学成分士】原料西藏铬矿牙卜律宾铬布、无烟煤写灰分挥发分囚定碳。 ‘ ‘ 。。。。丁。。。。崖。。。吕。。焦石硅炭灰石

调整炉渣成分和碱度，确保排渣和还原反应的进行。竖炉内壁的温度沿高度变化情况见图，其虚线为理论推算值。图示出渣中和的含量极低，似乎与金属中的铬含量关系不大。均大于，但随着金属中铬含量的增加，其回收率有一下降的趋势。图是温度对〔〕，含量的影响。可见，温度对两者的影响较大，可通过供热，造渣等操作的调整，将控制在。以下。不供入富氧空气时，山于炉内温度较低，比冶炼铬铁，即供人窗氧操作时高许迈多，达左右。〔〕的多少反映了炉内温度的高低，随着热风富氧率和焦比的增加，炉内温度升高，有利硅的还原。〔〕与〔〕的关系见图。〔〕随〔〕的提商而明显下降。造成上述规律的原因是硅、碳等元素的存在，能改变〔〕在金属液中的活度，提高活度系数，因此，有利脱硫的进行。另外，依图便知，〔〕越高，温度相应提高，这样就有利熔渣粘度的降低，同时也增加了硫在渣中的溶解能力。一又一铬的回收率一，了一－一一一一。广 · 了 ’ 广 ‘ 」卜一甲︺子川洲一一一州一、寸一一一月唁一州。广一从仁下了 ‘ 〕划了川〔丁口芝丁飞，二， “ 匕温度对〔〕、含里的影，‘ 七〔〕、比 …、 … 六王口一厂〕二落，。一、一一一叹火〔幼，图金属中〔幻与〔〕的关系二。、乌爪二八 … ‘ 蕊丁。，。土。厂一户一丁气一。】扩。亡。〔万〕。〔二图金属中〔幻与〔〕的关系〔〕〔〕图示出了五与碳含私钩关系。碳含卜贷随〔幻的捉高而显著下降，这与冶炼硅铬合金廿、呈现的规律 “ 二一致。 · 通 ·

讨论熔渣与金属液界面的化学反应根据现有的热力学数据，可以计算出开始还原的理论温度，结合图的温度变化规律，可知在竖炉上中部已经开始发生铬的直接还原反应，作者已对铬矿的直接还原性能进行过研究 “ 〕。铬在酸性渣或低碱度还原性气氛内是以干形式存在，可用表示。本试验竖炉冶炼条件下，金属液一熔渣界面发生的反应，可拟定按下述诸式进行。〔〕二〔〕个〔〕〔〕个一、〔〕二〔、〕，〔〕二〔〕一爹〔〕〔〕，一音〔〕〔〕一二一、一 “ 一 ” 、一产、一尸、一 “ ‘ 〔〕十〔〕个、二，、。〔加一一乙式中为碱性氧化物。依图、知，渣中可控制在。。以下，即反应式的氧化铁墓本上被还原。因此，反应、妇及式的平衡没有讨论的意义。两相中铬和硫的分配应分别由和式的平衡关系来决定。但是，依图知，体系发生了式的反应，从热力学原理分析可知，一个体系不能仅对一个组分平衡，而是对其内所有组分都平衡，并且，当这些组分反应的速度不相同时，速度最慢的一个反应将是整个体系的控制环节。因此，反应体系的氧势随反应的进行而逐步下降，使和的分配由、式决定。。格的还原与分配从渣中在界面发生还原的同时，也发生式的还原反应，铬的分配比就不能以式确定。由于的还原速度要比的还原速度慢得多，因而氧势较高的在初期将以较快的速度被碳还原，直到的氧势降低至接近的氧势时，的还原不能再比的还原快，仅能保持与还原速度相同。〔〕一〔〕平衡仁 ‘ 刀 “ 二、、〕专〔一。仁朽

〔。。。〔〕一〔〕平衡、石石尸乙 ‘ 刀 “ 一。〔〕〔。。县犷吕。 ‘ 县犷依上述两式可得到反应式的平衡。。。。一。， · 羞吕。孟了。一，。，。若、〔〕及〔〕的活度系数不随熔体组成显著变化，则上式简化为〔〕 ‘ 。、。〔〕 ’ 、可见，铬的分配比与硅分配比有直接的关系。碱度的影响提高碱度有利于的增加和。。。大幅度下降，从而显著提高铬在金属液的分配。若碱度继续提高至高碱度渣，铬便难以的形态存在，转变为呈酸性的，此时，已不满足式的关系，反而降低了铬在金属液的分配。前田和佐野〔 ’ 研究一一一系熔渣中铬的平衡时，得出对。的影响规律，在零至固相域，即高碱度范围内，随增加，。逐步下降，当一，弓︼下土﹄刁几︵仆﹄，︺一户︸一七仑息︹驴的低碱度区域内，与式所示规律相同，即。随增加，呈明显上升趋势。铬矿含、较高，并以复杂氧化物尖晶石存在，使熔点较高。加入石灰可降低两者的含量，另加人硅石有利溶解尖晶石，改善渣的流动性。鉴于上述对碱度影响的讨论，认为竖炉冶炼的碱度控制在。一之间是较合理的。〔〕的影响在熔渣组成基本不变时，从式可知，增加〔〕，能够降低铬在渣液两相间的分配比，提高铬的收得率。这样，便从理论上解释了图所示的试验结果。片山博〔〕在研究碳饱和铬铁液和一一渣系的铬分配时，依反应式，得出如下分配式矛沪口沪产 … 〔尺红曰沁〕扣吸图〔〕对〔〕的影响 · · 一 ‘ 〔 ‘ 〕，昙 ‘ 石不下〕一万。。十一。。一。、。、 ·