·1372· 北京科技大学学 报 第34卷 程中温度和碱度R(Ca0/SiO2)等因素对钒的平衡 表1实验生铁成分（质量分数） 分配比的影响，而且主要集中在偏碱性渣系中B-日 Table 1 Chemical composition of metal for experiment 实际上由于工艺需求等各方面因素，通过转炉提钒 C Si Mn i 工艺获得的钒渣中Ca0质量分数很低（一般低于 4.36 0.2 0.21 0.3 0.17 4%),而F0质量分数则较高（在40%左右），具有 低碱度高氧化性的特点.目前针对转炉提钒工艺的 1.2实验方法 钒在半钢与钒渣间分配行为的研究鲜有文献报道. 将100g生铁置于三氧化二铝坩埚中，外套石墨 在转炉提钒过程相关热力学分析中，往往涉及 坩埚放入硅钼炉内，使生铁完全熔化：生铁熔化后， 钒渣中Fe0和V,O,等组分的活度值.以往的研究 称取30g草酸亚铁（折合12gFe0)由石英管加入坩 中对此主要是参考其他文献中已有数据，以实验值 埚内，并开始计时；待反应进行20min时，取预先配 进行估算或直接在标准态下进行分析.本文将运用 置的终渣30g,由石英管加入坩埚内：反应进行到 共存理论建立钒渣的活度计算模型，并据此计算分 25min时，连同坩埚一起取出快速冷却，从冷却后的 析转炉提钒终点钒渣成分以及温度对渣中FO、 坩埚中取出半钢：测定半钢中V含量. V20,活度及活度系数的影响，并在此基础上通过理 各组预先配置的终渣成分如表2所示，其中 论计算和实验分析讨论终点钒渣成分以及温度对终 M2号渣为基准渣，其余各组渣均是在基准渣成分 点半钢钒含量和钒在渣金间分配比的影响. 基础上进行成分调整所得.各渣号中字母为化学元 素符号，代表渣中相应组分含量是研究中由人为设 1 实验材料及方法 定的因变量，除此外其余组分含量则按基准渣中各 1.1实验原料和装置 相应组分间的比例变化.如V1号渣是先将V,0,质 实验是在高温硅钼炉内进行的.实验用的主要 量分数设定为5.00%，然后将其余各组分按Mn2号 装置和原料有钼杆、石英管、氧化铝坩埚、石墨坩埚、 渣中各组分间的比例进行调整，使所有组分质量分 含钒生铁和钒渣（用化学纯药品配制）.生铁成分见 数相加为100%.各组渣均由化学纯药品按相应比 表1. 例配置，并经机械搅拌以使其充分混匀. 表2不同终渣组分（质量分数） Table 2 Components in different final slags 渣号 V203 Fe0 MnO TiOz Si02 Mgo Ca0 Cr203 n 5.00 48.58 8.64 12.95 16.19 3.24 2.16 3.24 V2 10.00 46.02 8.18 12.27 15.34 3.07 2.05 3.07 V3 15.00 43.47 7.73 11.59 14.49 2.90 1.93 2.90 4 20.00 40.91 7.27 10.91 13.64 2.73 1.82 2.73 Fel 16.36 25.00 10.91 16.36 20.45 4.09 2.73 4.09 Fe2 14.18 35.00 9.45 14.18 17.73 3.55 2.36 3.55 Fe3 12.00 45.00 8.00 12.00 15.00 3.00 2.00 3.00 Fe4 9.82 55.00 6.55 9.82 12.27 2.45 1.64 2.45 Mnl 12.39 46.47 5.00 12.39 15.49 3.10 2.07 3.10 Mn2 12.00 45.00 8.00 12.00 15.00 3.00 2.00 3.00 Mn3 11.61 43.53 11.00 11.61 14.51 2.90 1.93 2.90 Mn4 11.22 42.07 14.00 11.22 14.02 2.80 1.87 2.80 Til 12.82 48.07 8.55 6.00 16.02 3.20 2.14 3.20 Ti 12.27 46.02 8.18 10.00 15.34 3.07 2.05 3.07 Ti3 11.73 43.98 7.82 14.00 14.66 2.93 1.95 2.93 Ti4 11.18 41.93 7.45 18.00 13.98 2.80 1.86 2.80 Sil 12.99 48.71 8.66 12.99 8.00 3.25 2.16 3.25 Si2 12.28 46.06 8.19 12.28 13.00 3.07 2.05 3.07 Si3 11.58 43.41 7.72 11.58 18.00 2.89 1.93 2.89 Si4 10.87 40.76 7.25 10.87 23.00 2.72 1.81 2.72北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 程中温度和碱度 R( CaO/SiO2 ) 等因素对钒的平衡 分配比的影响，而且主要集中在偏碱性渣系中［5--6］． 实际上由于工艺需求等各方面因素，通过转炉提钒 工艺获得的钒渣中 CaO 质量分数很低( 一般低于 4% ) ，而 FeO 质量分数则较高( 在 40% 左右) ，具有 低碱度高氧化性的特点． 目前针对转炉提钒工艺的 钒在半钢与钒渣间分配行为的研究鲜有文献报道． 在转炉提钒过程相关热力学分析中，往往涉及 钒渣中 FeO 和 V2O3 等组分的活度值． 以往的研究 中对此主要是参考其他文献中已有数据，以实验值 进行估算或直接在标准态下进行分析． 本文将运用 共存理论建立钒渣的活度计算模型，并据此计算分 析转炉提钒终点钒渣成分以及温度对渣中 FeO、 V2O3 活度及活度系数的影响，并在此基础上通过理 论计算和实验分析讨论终点钒渣成分以及温度对终 点半钢钒含量和钒在渣金间分配比的影响． 1 实验材料及方法 1. 1 实验原料和装置 实验是在高温硅钼炉内进行的． 实验用的主要 装置和原料有钼杆、石英管、氧化铝坩埚、石墨坩埚、 含钒生铁和钒渣( 用化学纯药品配制) ． 生铁成分见 表 1． 表 1 实验生铁成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of metal for experiment % C Si Mn V Ti 4. 36 0. 2 0. 21 0. 3 0. 17 1. 2 实验方法 将 100 g 生铁置于三氧化二铝坩埚中，外套石墨 坩埚放入硅钼炉内，使生铁完全熔化; 生铁熔化后， 称取 30 g 草酸亚铁( 折合 12 g FeO) 由石英管加入坩 埚内，并开始计时; 待反应进行 20 min 时，取预先配 置的终渣 30 g，由石英管加入坩埚内; 反应进行到 25 min时，连同坩埚一起取出快速冷却，从冷却后的 坩埚中取出半钢; 测定半钢中 V 含量． 各组预先配置的终渣成分如表 2 所示，其中 Mn2 号渣为基准渣，其余各组渣均是在基准渣成分 基础上进行成分调整所得． 各渣号中字母为化学元 素符号，代表渣中相应组分含量是研究中由人为设 定的因变量，除此外其余组分含量则按基准渣中各 相应组分间的比例变化． 如 V1 号渣是先将 V2O3 质 量分数设定为 5. 00% ，然后将其余各组分按 Mn2 号 渣中各组分间的比例进行调整，使所有组分质量分 数相加为 100% ． 各组渣均由化学纯药品按相应比 例配置，并经机械搅拌以使其充分混匀． 表 2 不同终渣组分( 质量分数) Table 2 Components in different final slags % 渣号 V2O3 FeO MnO TiO2 SiO2 MgO CaO Cr2O3 V1 5. 00 48. 58 8. 64 12. 95 16. 19 3. 24 2. 16 3. 24 V2 10. 00 46. 02 8. 18 12. 27 15. 34 3. 07 2. 05 3. 07 V3 15. 00 43. 47 7. 73 11. 59 14. 49 2. 90 1. 93 2. 90 V4 20. 00 40. 91 7. 27 10. 91 13. 64 2. 73 1. 82 2. 73 Fe1 16. 36 25. 00 10. 91 16. 36 20. 45 4. 09 2. 73 4. 09 Fe2 14. 18 35. 00 9. 45 14. 18 17. 73 3. 55 2. 36 3. 55 Fe3 12. 00 45. 00 8. 00 12. 00 15. 00 3. 00 2. 00 3. 00 Fe4 9. 82 55. 00 6. 55 9. 82 12. 27 2. 45 1. 64 2. 45 Mn1 12. 39 46. 47 5. 00 12. 39 15. 49 3. 10 2. 07 3. 10 Mn2 12. 00 45. 00 8. 00 12. 00 15. 00 3. 00 2. 00 3. 00 Mn3 11. 61 43. 53 11. 00 11. 61 14. 51 2. 90 1. 93 2. 90 Mn4 11. 22 42. 07 14. 00 11. 22 14. 02 2. 80 1. 87 2. 80 Ti1 12. 82 48. 07 8. 55 6. 00 16. 02 3. 20 2. 14 3. 20 Ti2 12. 27 46. 02 8. 18 10. 00 15. 34 3. 07 2. 05 3. 07 Ti3 11. 73 43. 98 7. 82 14. 00 14. 66 2. 93 1. 95 2. 93 Ti4 11. 18 41. 93 7. 45 18. 00 13. 98 2. 80 1. 86 2. 80 Si1 12. 99 48. 71 8. 66 12. 99 8. 00 3. 25 2. 16 3. 25 Si2 12. 28 46. 06 8. 19 12. 28 13. 00 3. 07 2. 05 3. 07 Si3 11. 58 43. 41 7. 72 11. 58 18. 00 2. 89 1. 93 2. 89 Si4 10. 87 40. 76 7. 25 10. 87 23. 00 2. 72 1. 81 2. 72 ·1372·