第11期 张二华等：SO还原对高炉风口前理论燃烧温度的影响 1407° 80的孔.在每个孔内放入试样（纯氧化物或合成 渣).首先将温度升至1400℃后，恒温2m?再用 最大容许电流快速达到实验温度，恒温12m加后断 电降温.实验过程中，炉膛内一直通入氩气.经冷 却后，将渣样取出进行称量.每个试样进行三次平 行实验，其平均值作为最后的结果.另外，对渣样进 56 行X射线衍射分析和化学成分分析.实验中所用含 碳合成渣的配比见表1 0.7 0.9 1.1 1.3 15 熔渣三元碱度rCaO+MgOvr(Sio,) 表1含碳合成渣的配比（质量分数） TableI Conposition of qua temary catbonaceous synthetic sags 图2熔渣碱度对失重率的影响 % Fg 2 Effect of the basicity of synthetic slag a the rate ofweight bse 试样号 1 2 3 4 5 碳粉 180180180180180 由图2可见，在碱度较低的酸性渣系中，失重率 S02 38635831.929.9288 的变化主要取决于S的还原.随熔渣碱度增加， M 4646465.4 54 CO量增加，C0与A!Q或S0可形成一些复合 Co 24327.631.9340357 化合物，如2C0S0AO和C0A0S0, A19 145140136127121 这就使得SO和AQ不易被还原，从而导致失重 wC04M80)/WS0,)0750911.141.32143 率降低.随着CO增加，在碱度为1.14时，失重率 达到最低值，而后随着碱度的提高，失重率上升，表 实验所用的氧化物均为分析纯试剂.单质氧化 明多元渣系在高温条件下的还原反应是较复杂的. 物还原时，氧化物和石墨粉配比的质量分数分别为： 由上述实验可知，在高温条件下，纯SQ极易 S083.3%、C167%:M)76.9%、C23.1%: 被还原.但是，SO与其他氧化物混合成四元合成 A1Q73.6%、C26.4%.混合均匀后放入坩埚内. 渣后，由于复合氧化物的形成，会影响S0的还原. 1.2实验结果和讨论 高炉风口前多种物质间的反应更为复杂，形成 图1为单质氧化物在反应后还原率与温度的关 的复合化合物也不易被判断.同时，影响SQ还原 系图. 的因素极多，通过模拟实验来确定S还原量比较 100 困难.因此，采用高炉风口前不同位置取样的方法， 通过分析渣中SQ变化来确定风口前SQ的还 原率. 60 0 ●-Si0 2高炉风口前S0的还原 ●-Mg0 20 +A山，0 2.1风口前不同位置试样中渣成分的变化 180018501900195020002050 采用钻孔式取样法在2000i高炉进行风口取 温度℃ 样，即在高炉休风后立即取样，用特制芯管从风口插 图1氧化物被碳还原的还原率与温度的关系 入，取出风口前到中心水平方向不同位置的试样，包 Fg 1 Reltins of the reducton rate of ox ides reduced by carbon o 括炉腹焦、回旋区焦、鸟巢焦和炉芯焦。 取样管直径为280m四长为6四等分12个槽 从图1可见，在本实验条件下纯S0在1850℃ 间距为0.5四在高炉休风后，立即用气锤将取样管 以上可被碳完全还原.纯M)要在1900℃以上才 沿风口水平方向打入高炉中心，取出风口前水平方 可被碳完全还原.SQ和M)都是等摩尔配碳， 向上不同位置的试样.将取样管拔出后，用y冷 SO被还原后都形成了S①气体.在高温反应时，随 却.对每个槽内试样中渣的成分进行分析，结果如 炉内排出的气体中有许多白色的细小颗粒，这是被 图3所示. 还原的SO和M的冷凝后产物. 从图3可见，试样中渣成分在距风口前20m 图2为1950℃合成四元渣与过量碳反应的 外变化幅度减小，而在风口前1.5m内变化非常明 结果 显.其原因是喷吹煤粉灰分中带入SQ和A)Q.使第 11期 张二华等:SiO2还原对高炉风口前理论燃烧温度的影响 80 mm的孔.在每个孔内放入试样 (纯氧化物或合成 渣 ) .首先将温度升至 1 400 ℃后, 恒温 2 min, 再用 最大容许电流快速达到实验温度, 恒温 12 min后断 电降温.实验过程中, 炉膛内一直通入氩气.经冷 却后, 将渣样取出进行称量.每个试样进行三次平 行实验, 其平均值作为最后的结果 .另外, 对渣样进 行 X射线衍射分析和化学成分分析.实验中所用含 碳合成渣的配比见表 1. 表 1 含碳合成渣的配比 (质量分数 ) Table1 Compositionofquaternarycarbonaceoussyntheticslags % 试样号 1 2 3 4 5 碳粉 18.0 18.0 18.0 18.0 18.0 SiO2 38.6 35.8 31.9 29.9 28.8 MgO 4.6 4.6 4.6 5.4 5.4 CaO 24.3 27.6 31.9 34.0 35.7 Al2O3 14.5 14.0 13.6 12.7 12.1 w( CaO+MgO) /w( SiO2 ) 0.75 0.91 1.14 1.32 1.43 实验所用的氧化物均为分析纯试剂.单质氧化 物还原时, 氧化物和石墨粉配比的质量分数分别为 : SiO2 83.3%、 C 16.7%;MgO 76.9%、 C 23.1%; Al2O3 73.6%、C26.4%.混合均匀后放入坩埚内 . 1.2 实验结果和讨论 图 1为单质氧化物在反应后还原率与温度的关 系图. 图 1 氧化物被碳还原的还原率与温度的关系 Fig.1 Relationsofthereductionrateofoxidesreducedbycarbonto temperature 从图 1可见, 在本实验条件下纯 SiO2在 1 850℃ 以上可被碳完全还原, 纯 MgO要在 1 900 ℃以上才 可被碳完全还原.SiO2和 MgO都是等摩尔配碳, SiO2被还原后都形成了 SiO气体.在高温反应时, 随 炉内排出的气体中有许多白色的细小颗粒, 这是被 还原的 SiO和 Mg的冷凝后产物. 图 2 为 1 950 ℃合成四元渣与过量碳反应的 结果. 图 2 熔渣碱度对失重率的影响 Fig.2 Effectofthebasicityofsyntheticslagontherateofweight lose 由图 2可见, 在碱度较低的酸性渣系中, 失重率 的变化主要取决于 SiO2的还原 .随熔渣碱度增加, CaO量增加, CaO与 Al2 O3或 SiO2可形成一些复合 化合物, 如 2CaO·SiO2·Al2 O3和 CaO·Al2 O3·SiO2 [ 8] , 这就使得 SiO2和 Al2 O3不易被还原, 从而导致失重 率降低.随着 CaO增加, 在碱度为 1.14时, 失重率 达到最低值, 而后随着碱度的提高, 失重率上升, 表 明多元渣系在高温条件下的还原反应是较复杂的 . 由上述实验可知, 在高温条件下, 纯 SiO2极易 被还原 .但是, SiO2与其他氧化物混合成四元合成 渣后, 由于复合氧化物的形成, 会影响 SiO2的还原 . 高炉风口前多种物质间的反应更为复杂, 形成 的复合化合物也不易被判断.同时, 影响 SiO2还原 的因素极多, 通过模拟实验来确定 SiO2还原量比较 困难 .因此, 采用高炉风口前不同位置取样的方法, 通过分析渣中 SiO2变化来确定风口前 SiO2的还 原率 . 2 高炉风口前 SiO2的还原 2.1 风口前不同位置试样中渣成分的变化 采用钻孔式取样法在 2 000 m 3高炉进行风口取 样, 即在高炉休风后立即取样, 用特制芯管从风口插 入, 取出风口前到中心水平方向不同位置的试样, 包 括炉腹焦 、回旋区焦 、鸟巢焦和炉芯焦. 取样管直径为 280mm、长为 6 m, 等分 12个槽, 间距为 0.5 m.在高炉休风后, 立即用气锤将取样管 沿风口水平方向打入高炉中心, 取出风口前水平方 向上不同位置的试样 .将取样管拔出后, 用 N2冷 却.对每个槽内试样中渣的成分进行分析, 结果如 图 3所示 . 从图 3可见, 试样中渣成分在距风口前 2.0 m 外变化幅度减小, 而在风口前 1.5 m内变化非常明 显.其原因是喷吹煤粉灰分中带入 SiO2和 Al2 O3, 使 · 1407·