李晋岩等：A山203和二元碱度对炼钢炉渣中磷酸盐富集机理的综合影响 ·671 0.10 0.0020 计算的ns 山计算的n 0.08 000X8888888 0.0015 0.06 0.0010 04 0.0005 0.02 0000000001 0 0 0 10 20 30 0 10 20 30 AL,0,质量分数/% A1,0,质量分数/% 图21673K时Ca0-Si02-f0-fe20,-,03-Al,03渣系中A山20，质量分数与计算的平衡物质的量ne2s(a)和nc2(b)之间的关系 Fig.2 Relationships of the mass percentage of lfromto%against the calculated equilibrium amount of substance s(a)r(b) for the Cao-Si02-FeO-Fe203-P20s-Al2O3 steelmaking slags at 1673 K 炉渣中各生成物的含量与温度变化密切相关：(1)温 含有AL,0,的六元炼钢炉渣冷却后容易生成钙铝黄长 度高于1613K(1340℃)时，No.3炉渣存在Ca0、Si02、 石C,AS相.表2给出六组炼钢炉渣的熔点及取出温 Fe0、Fe203和AL0,五种简单氧化物，而P20,以C,P 度.可看出，六组炼钢炉渣的熔点T在1593~1668K, 形式存在：(2)温度低于1613K时，炉渣中的简单氧化 FactSage计算得到的适宜的水淬取出温度T净知在1358 物逐步减少，同时析出Fe30,和CzAS相；(3)可推断 ~1493K之间.因此，2.1节中述及的六组炼钢炉渣升 No.3炉渣的熔点为1613K;(4)温度低于1513K 温的目标温度为1773K(1500℃)，而降温过程的终点 (1240℃)时，No.3炉渣中简单氧化物进一步减少，B- 温度为1373K(1100℃). C,S相析出：(5)温度为1497K(1224℃)时，No.3炉 表2 FactSage计算的六组炼钢炉渣熔点、C,S相存在的温度范围和 渣中自由的简单氧化物几乎全部消失，Fe0,、C,AS和 实验采用的取出温度点 BC,S析出达到最大值：(6)温度低于1358K(1085 Table 2 Estimated melting point,temperature range of C2S phase for- mation for steelmaking slags calculated by FactSage software,and adopt- ℃)时，生成的BC,S相开始分解. ed temperature for quenching slag samples 40r No. 熔点/K 生成C2S相的温度范围/K 日-AL01-Si0, -Ca0 ◆-FeO 取出温度/K Fe;03-B-CS Ca,Al SiO,Fe,0. 1 1593 1373~1468 1373 30 ◆-Ca,0间★-Ca,(P02s2 2 1643 1373~1435 1373 3 1613 1358~1497 1373 20 4 1643 1373~1383 1373 5 1673 1373~1493 1373 6 1668 1373w1478 1373 3 结果与讨论 13001400150016001700180019002000 温度K 3.1水淬渣样的矿相确定 图3利用FactSage软件计算得到的温度由1300K到2000K变 为了确定水淬渣样的矿相结构，对表1所示六组 化时No.3炼钢炉渣中可能存在的组元质量分数的变化 实验的水淬渣样进行的X射线衍射检测结果如图4 Fig.3 Change in mass percentage of possibly formed components in No.3 steelmaking slag calculated by FactSage software when the tem- 所示 perature increases from 1300 K to 2000 K No.1水淬渣样（图4(a),二元碱度B为1.3， (Al,03)为0，主要矿相为Fe,0,、磷酸盐富集相nC,S- 虽然分子与离子共存理论和基于拟化学模型 C,P固溶体及部分Ca,Fe,(Si0,),基质相 的FactSage6.3软件2-对治金炉渣的基本观点不尽 No.2水淬渣样（图4(b),二元碱度B仍保持为 致，但两种热力学计算结果均表明，本研究所设计的 1.3,(Al203)由No.1的0增加至10%，其基质相李晋岩等: Al2O3 和二元碱度对炼钢炉渣中磷酸盐富集机理的综合影响 图 2 1673 K 时 CaO--SiO2 --FeO--Fe2O3 --P2O5 --Al2O3 渣系中 Al2O3 质量分数与计算的平衡物质的量 nC2AS ( a) 和 nCAS2 ( b) 之间的关系 Fig． 2 Ｒelationships of the mass percentage of Al2O3 from 0 to 30% against the calculated equilibrium amount of substance nC2AS ( a) or nCAS2 ( b) for the CaO--SiO2 --FeO--Fe2O3 --P2O5 --Al2O3 steelmaking slags at 1673 K 炉渣中各生成物的含量与温度变化密切相关: ( 1) 温 度高于 1613 K ( 1340 ℃ ) 时，No． 3 炉渣存在 CaO、SiO2、 FeO、Fe2O3 和 Al2O3 五种简单氧化物，而 P2O5 以 C3P 形式存在; ( 2) 温度低于 1613 K 时，炉渣中的简单氧化 物逐步减少，同时析出 Fe3O4 和 C2AS 相; ( 3) 可推断 No． 3 炉 渣 的 熔 点 为 1613 K; ( 4 ) 温 度 低 于 1513 K ( 1240 ℃ ) 时，No． 3 炉渣中简单氧化物进一步减少，β-- C2 S 相析出; ( 5) 温度为 1497 K ( 1224 ℃ ) 时，No． 3 炉 渣中自由的简单氧化物几乎全部消失，Fe3O4、C2AS 和 β--C2 S 析出达到最大值; ( 6) 温度低于 1358 K ( 1085 ℃ ) 时，生成的 β--C2 S 相开始分解． 图 3 利用 FactSage 软件计算得到的温度由 1300 K 到 2000 K 变 化时 No． 3 炼钢炉渣中可能存在的组元质量分数的变化 Fig． 3 Change in mass percentage of possibly formed components in No． 3 steelmaking slag calculated by FactSage software when the tem￾perature increases from 1300 K to 2000 K 虽然分子与离子共存理论［9--11］和基于拟化学模型 的 FactSage 6. 3 软件［12--14］对冶金炉渣的基本观点不尽 一致，但两种热力学计算结果均表明，本研究所设计的 含有 Al2O3 的六元炼钢炉渣冷却后容易生成钙铝黄长 石 C2AS 相． 表 2 给出六组炼钢炉渣的熔点及取出温 度． 可看出，六组炼钢炉渣的熔点 Tm在 1593 ～ 1668 K， FactSage 计算得到的适宜的水淬取出温度 T冷却 在 1358 ～ 1493 K 之间． 因此，2. 1 节中述及的六组炼钢炉渣升 温的目标温度为 1773 K ( 1500 ℃ ) ，而降温过程的终点 温度为 1373 K ( 1100 ℃ ) ． 表 2 FactSage 计算的六组炼钢炉渣熔点、C2 S 相存在的温度范围和 实验采用的取出温度点 Table 2 Estimated melting point，temperature range of C2 S phase for￾mation for steelmaking slags calculated by FactSage software，and adopt￾ed temperature for quenching slag samples No． 熔点/K 生成 C2 S 相的温度范围/K 取出温度/K 1 1593 1373 ～ 1468 1373 2 1643 1373 ～ 1435 1373 3 1613 1358 ～ 1497 1373 4 1643 1373 ～ 1383 1373 5 1673 1373 ～ 1493 1373 6 1668 1373 ～ 1478 1373 3 结果与讨论 3. 1 水淬渣样的矿相确定 为了确定水淬渣样的矿相结构，对表 1 所示六组 实验的水淬渣样进行的 X 射线衍射检测结果如图 4 所示． No． 1 水淬渣样( 图 4 ( a) ) ，二元碱度 B 为 1. 3， ( Al2O3 ) 为 0，主要矿相为 Fe3O4、磷酸盐富集相 nC2 S-- C3P 固溶体及部分 Ca3Fe2 ( SiO4 ) 3 基质相［5］． No． 2 水淬渣样( 图 4( b) ) ，二元碱度 B 仍保持为 1. 3，( Al2O3 ) 由 No． 1 的 0 增 加 至 10% ，其 基 质 相 · 176 ·