·488 北京科技大学学报 第33卷 气喷吹条件下溅后渣中Fe,O3的质量分数增幅较大 状磁铁矿共同析出，另外还有少量的金属硫化物 (增加5.24%)；而氨气喷吹改质渣条件下Fe203含 夹裹在基体中，其中磁铁矿晶粒大小为20~50 量增幅较小，仅为0.68%.说明空气喷吹可氧化渣 μm,体积分数约为15%；②溅后渣的物相主要为 中Fe0生成Fe,O3.炉渣由溅渣前的FeO-SiO2系变 铁镁橄榄石和磁铁矿等，其中磁铁矿晶粒大小为 化成为Fe0-fe203Si02-Mg0系. 10~20μm,约占30%.溅后渣高熔点相铁镁橄榄 2.2.2溅渣前后炉渣物相变化 石由溅前渣低熔点相铁橄榄溶解部分MgO而形 XRD结果表明：溅前渣中物相为Fe,SiO,和 成，同时被置换出的FeO氧化成为高熔点磁铁矿， FeO4,溅后渣中主要物相为铁镁橄榄石(Fe, 块状磁铁矿受到气体冲击作用破碎成为粒度细小 Mg),SiO,和磁铁矿Fe3O,·SEM照片如图2所示. 而均匀的“骨架”分布在基体铁镁橄榄石中.另 结合渣中物相的能谱分析结果，可以看出：①溅前渣 外，在溅后渣中还发现块状未充分溶解的Mg0,如 的物相主要为铁橄榄石，片状铁橄榄石共品体和柱 图2(c)所示. 1,3一铁橄使石：2一磁铁矿：4一金属硫化物：5一铁镁橄榄石 图2溅渣前后炉渣SEM照片.(a)溅前渣；(b)溅后渣：(c)溅后渣中未熔Mg0 Fig.2 SEM images of slags before and after slag splashing:(a)before slag splashing:(b)after slag splashing:(c)undissolved Mgo in slag after slag splashing 2.2.3溅渣前后炉渣熔化温度变化 1500 溅渣前后的炉渣熔化温度对比情况如图3所 ☐镶原清 1460 1450 回原渣+空气 示.可以看出，溅后渣半球点温度分别为1416、 1400 四四改质清+空汽14斯 1314和1293℃，均高于正常吹炼最高炉温 国改质清+氢气 21350 130 (1250℃).与溅前渣相比，溅后渣半球点温度均有 较大幅度提高，增幅分别达232、130和109℃.空气 61250 喷吹镍原渣实验的溅后渣半球点温度最高，由表3 1200 可知，此炉渣的Mg0和FezO3含量最高，说明渣中 I184 1150. 142 增加Mg0或磁铁矿均可提高炉渣熔化温度.文 1100 献[89]认为，炉渣黏度随Mg0和FezO3增加而增 软熔点 车球点 流动点 大，适当提高黏度有助于炉渣与耐火砖的黏结，溅渣 图3溅渣前后炉渣熔化性能对比 Fig.3 Comparison of slag melting prosperities before and after slag 实验后观察到坩埚内壁有明显黏渣 splashing 为研究Mg0和Fe,O3对炉渣熔化温度的影响， 分别在实验室向镍转炉原渣（表1）中添加不同含量 镁铬铝尖晶石组成：反应层的物相组成和结构为脱 Mg0和在生产现场取不同Fe,0,含量的镍转炉渣 溶镁铬铁尖晶石呈细小、弥散态分布于镁铁固溶体 (渣中Mg0质量分数相近，为1%~2%)，测定其熔 中，尖晶石周围多数伴有气孔存在：挂渣层主要由铁 化温度，结果如图4所示.可以看出，增加渣中Mg0 镁橄榄石和磁铁矿晶粒组成. 和FezO3含量，可显著提高炉渣的半球点温度，这与 不同气体溅渣条件下坩埚壁物相结构特点有明 热力学计算结果相吻合 显的差异：)空气喷吹镍原渣条件下，在原砖层和反 2.3溅渣层结构及物相组成 应层之间存在一个明显的渗透层带，物相组成主要 坩埚壁溅渣层的物相如图5所示.结合炉渣的 为铁镁橄榄石和镁铁固溶体；空气喷吹改质渣条件 能谱分析结果可以看出，坩埚壁沿径向分为原砖层、 下，反应层十分发达：反应层附近的挂渣层中，磁铁 反应层和挂渣层三个层带.原砖层主要由方镁石和 矿的粒度和数量较多.②氨气喷吹改质渣条件下，北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 气喷吹条件下溅后渣中 Fe2O3 的质量分数增幅较大 ( 增加 5. 24% ) ; 而氮气喷吹改质渣条件下 Fe2O3 含 量增幅较小，仅为 0. 68% ． 说明空气喷吹可氧化渣 中 FeO 生成 Fe2O3 ． 炉渣由溅渣前的 FeO--SiO2 系变 化成为 FeO--Fe2O3 --SiO2 --MgO 系． 2. 2. 2 溅渣前后炉渣物相变化 XRD 结果表明: 溅前渣中物相为 Fe2 SiO4 和 Fe3O4，溅 后 渣 中 主 要 物 相 为 铁 镁 橄 榄 石 ( Fe， Mg) 2 SiO4和磁铁矿 Fe3O4 ． SEM 照片如图 2 所示． 结合渣中物相的能谱分析结果，可以看出: ①溅前渣 的物相主要为铁橄榄石，片状铁橄榄石共晶体和柱 状磁铁矿共同析出，另外还有少量的金属硫化物 夹裹在基体中，其中磁铁矿晶粒大小为 20 ～ 50 μm，体积分数约为 15% ; ②溅后渣的物相主要为 铁镁橄榄石和磁铁矿等，其中磁铁矿晶粒大小为 10 ～ 20 μm，约占 30% ． 溅后渣高熔点相铁镁橄榄 石由溅前渣低熔点相铁橄榄溶解部分 MgO 而形 成，同时被置换出的 FeO 氧化成为高熔点磁铁矿， 块状磁铁矿受到气体冲击作用破碎成为粒度细小 而均匀的“骨架”分布在基体铁镁橄榄石中． 另 外，在溅后渣中还发现块状未充分溶解的 MgO，如 图 2( c) 所示． 图 2 溅渣前后炉渣 SEM 照片 . ( a) 溅前渣; ( b) 溅后渣; ( c) 溅后渣中未熔 MgO Fig． 2 SEM images of slags before and after slag splashing: ( a) before slag splashing; ( b) after slag splashing; ( c) undissolved MgO in slag after slag splashing 2. 2. 3 溅渣前后炉渣熔化温度变化 溅渣前后的炉渣熔化温度对比情况如图 3 所 示． 可以看出，溅后渣半球点温度分别为 1 416、 1 314 和 1 293 ℃，均 高 于 正 常 吹 炼 最 高 炉 温 ( 1 250 ℃ ) ． 与溅前渣相比，溅后渣半球点温度均有 较大幅度提高，增幅分别达 232、130 和 109 ℃ ． 空气 喷吹镍原渣实验的溅后渣半球点温度最高． 由表 3 可知，此炉渣的 MgO 和 Fe2O3 含量最高，说明渣中 增加 MgO 或磁铁矿均可提高炉渣熔化温度． 文 献［8--9］认为，炉渣黏度随 MgO 和 Fe2O3 增加而增 大，适当提高黏度有助于炉渣与耐火砖的黏结，溅渣 实验后观察到坩埚内壁有明显黏渣． 为研究 MgO 和 Fe2O3 对炉渣熔化温度的影响， 分别在实验室向镍转炉原渣( 表 1) 中添加不同含量 MgO 和在生产现场取不同 Fe2O3 含量的镍转炉渣 ( 渣中 MgO 质量分数相近，为 1% ～ 2% ) ，测定其熔 化温度，结果如图 4 所示． 可以看出，增加渣中 MgO 和 Fe2O3 含量，可显著提高炉渣的半球点温度，这与 热力学计算结果相吻合． 2. 3 溅渣层结构及物相组成 坩埚壁溅渣层的物相如图 5 所示． 结合炉渣的 能谱分析结果可以看出，坩埚壁沿径向分为原砖层、 反应层和挂渣层三个层带． 原砖层主要由方镁石和 图 3 溅渣前后炉渣熔化性能对比 Fig． 3 Comparison of slag melting prosperities before and after slag splashing 镁铬铝尖晶石组成; 反应层的物相组成和结构为脱 溶镁铬铁尖晶石呈细小、弥散态分布于镁铁固溶体 中，尖晶石周围多数伴有气孔存在; 挂渣层主要由铁 镁橄榄石和磁铁矿晶粒组成． 不同气体溅渣条件下坩埚壁物相结构特点有明 显的差异: ①空气喷吹镍原渣条件下，在原砖层和反 应层之间存在一个明显的渗透层带，物相组成主要 为铁镁橄榄石和镁铁固溶体; 空气喷吹改质渣条件 下，反应层十分发达; 反应层附近的挂渣层中，磁铁 矿的粒度和数量较多． ②氮气喷吹改质渣条件下， ·488·