·1456· 北京科技大学学报 第33卷 几炉实验中最低的.究其原因是该炉在终点碳的质 1700 一一温度 170325 -o-1C 1650 T685℃ 量分数为0.016%时的温度是1610℃，远低于该碳 2.0 600气： 含量条件下脱碳保铬需要的临界转化温度.同理， 1600 1.5 第二炉的温度1650℃也低于该碳含量下的脱碳保 1550 1.0 铬温度，所以保铬率较低.第五炉实验的终点温度 1500 1500℃ 是1688℃，但保铬率仅为16.36%.主要是因为治 1450 0.5 1420 炼前期和中期钢液升温较慢，铬大量氧化，后期通过 ≥6min 1400 2m映.4min. 0 降低枪位给钢液升温，在碳氧化的同时铬也大量氧 0 4681012 吹炼时间/mim 化.从表3中也可以看出第五炉的铬氧化速率是最 图3温度和[C与吹氧时间的关系 大的.温度低不利于脱碳保铬，但并不是温度越高， Fig.3 Relations of temperature and carbon content to oxygen blowing 脱碳保铬效果就越好.如第一炉实验由于吹氧时间 time 过长，温度也达到1750℃，但碳的质量分数氧化到 双零，铬的质量分数较低，仅为0.081%，这主要是 1700 一o一温度 1.2 因为当碳含量氧化到一定程度，由铬氧化来提高钢 -ICr] 1650 1.1 液温度.因此，在控制熔池温度的同时，应该控制合 1600 1.0 适的碳含量. 1550 09 通过上述脱碳保铬热力学分析和转炉热态实验 1500 0.8 结果可知，转炉热态模拟实验治金过程中温度起着 0.7 1450 决定性作用.为达到脱碳保铬的目的，在实际生产 0.6 1400 中，铁水入炉温度要高，吹炼过程快速造渣，通过降 0.5 2 46 8 10 12 低枪位或增大顶吹氧气强度的方法快速升温钢液， 吹炼时问/min 在达到出钢要求的碳含量时温度要控制在1680~ 图4温度和[C]与吹氧时间的关系 1700℃.碳含量越低，对应的脱碳保铬临界转化温 Fig.4 Relations of temperature and chromium content to oxygen blo- 度就越高，因此只有在碳和温度都控制在合适的范 wing time 围内，脱碳保铬才能达到最好的效果 表3铬的氧化速率及保铬率 Table 3 Oxidation rate and keeping ratio of chromium 3结论 氧化速率/(%·min1) 吹炼终点 炉号 (1)治炼温度和一氧化碳分压是脱碳保铬的两 0~12 min 0~3 min 3~9min 9~12 min 保铬率/% 平均值 个主要影响因素，冶炼温度高于脱碳保铬转化温度， 10.25 并且一氧化碳分压越低越有利于脱碳保铬 2 0.133 0.055 0.003 0.060 14.46 (2)实验过程顶吹氧气强度为3.0~3.3m3· 0.107 0.037 0.007 0.047 37.17 min-lt-l,底吹氮气强度为0.02~0.05m3min-1. 4 0.117 0.040 0.023 0.055 3.76 t1.枪位采用高一低一高的操作模式，冶炼时枪位 5 0.139 0.050 0.081 0.085 16.36 高度控制在75~120mm. (3)转炉热态模拟实验的治炼温度决定脱碳保 分钟内最大，平均为0.12%min1;在第9~12分钟 铬的效果.吹炼起始温度高，治炼过程升温快，终点出 内最小，即低温有利于铬的氧化，高温则限制铬的 钢温度控制在1680~1700℃时脱碳保铬效果显著 氧化. 设定实验终点钢水中铬含量与初始铁水中铬含 参考文献 量的比值为脱碳保铬的保铬率，则吹炼终点保铬率 [Xiao Z M.Status of exploitation of laterite type nickel ore and ap- 的大小反映了实验保铬的效果.五炉实验中的第三 plication of high pressure acid leaching technology in the word. 炉实验终点温度为1685℃，终点碳的质量分数为 China Min Mag,2002,11(1):56 (肖振民.世界红土型镍矿开发和高压酸浸技术应用.中国矿 0.042%时，铬的质量分数为0.42%，保铬效率为 业，2002,11(1)：56) 37.2%,是本实验中保铬率最大的一炉.第四炉终 2]Feng Q M,Shao Y H,Ou L M,et al.Kinetics of nickel leaching 点铬的质量分数为0.035%时，保铬率为3.76%，是 from roasting-dissolving residue of spent catalyst with sulfuric acid.北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 图 3 温度和［C］与吹氧时间的关系 Fig． 3 Relations of temperature and carbon content to oxygen blowing time 图 4 温度和［Cr］与吹氧时间的关系 Fig． 4 Relations of temperature and chromium content to oxygen blo￾wing time 表 3 铬的氧化速率及保铬率 Table 3 Oxidation rate and keeping ratio of chromium 炉号 氧化速率/ ( %·min － 1 ) 0 ～ 3 min 3 ～ 9 min 9 ～ 12 min 0 ～ 12 min 平均值 吹炼终点 保铬率/% 1 — — — — 10. 25 2 0. 133 0. 055 0. 003 0. 060 14. 46 3 0. 107 0. 037 0. 007 0. 047 37. 17 4 0. 117 0. 040 0. 023 0. 055 3. 76 5 0. 139 0. 050 0. 081 0. 085 16. 36 分钟内最大，平均为 0. 12% min － 1 ; 在第 9 ～ 12 分钟 内最小，即低温有利于铬的氧化，高温则限制铬的 氧化． 设定实验终点钢水中铬含量与初始铁水中铬含 量的比值为脱碳保铬的保铬率，则吹炼终点保铬率 的大小反映了实验保铬的效果． 五炉实验中的第三 炉实验终点温度为 1 685 ℃，终点碳的质量分数为 0. 042% 时，铬的质量分数为 0. 42% ，保铬效率为 37. 2% ，是本实验中保铬率最大的一炉． 第四炉终 点铬的质量分数为 0. 035% 时，保铬率为 3. 76% ，是 几炉实验中最低的． 究其原因是该炉在终点碳的质 量分数为 0. 016% 时的温度是 1 610 ℃，远低于该碳 含量条件下脱碳保铬需要的临界转化温度． 同理， 第二炉的温度 1 650 ℃ 也低于该碳含量下的脱碳保 铬温度，所以保铬率较低． 第五炉实验的终点温度 是 1 688 ℃，但保铬率仅为 16. 36% ． 主要是因为冶 炼前期和中期钢液升温较慢，铬大量氧化，后期通过 降低枪位给钢液升温，在碳氧化的同时铬也大量氧 化． 从表 3 中也可以看出第五炉的铬氧化速率是最 大的． 温度低不利于脱碳保铬，但并不是温度越高， 脱碳保铬效果就越好． 如第一炉实验由于吹氧时间 过长，温度也达到 1 750 ℃，但碳的质量分数氧化到 双零，铬的质量分数较低，仅为 0. 081% ，这主要是 因为当碳含量氧化到一定程度，由铬氧化来提高钢 液温度． 因此，在控制熔池温度的同时，应该控制合 适的碳含量． 通过上述脱碳保铬热力学分析和转炉热态实验 结果可知，转炉热态模拟实验冶金过程中温度起着 决定性作用． 为达到脱碳保铬的目的，在实际生产 中，铁水入炉温度要高，吹炼过程快速造渣，通过降 低枪位或增大顶吹氧气强度的方法快速升温钢液， 在达到出钢要求的碳含量时温度要控制在 1 680 ～ 1 700 ℃ ． 碳含量越低，对应的脱碳保铬临界转化温 度就越高，因此只有在碳和温度都控制在合适的范 围内，脱碳保铬才能达到最好的效果． 3 结论 ( 1) 冶炼温度和一氧化碳分压是脱碳保铬的两 个主要影响因素，冶炼温度高于脱碳保铬转化温度， 并且一氧化碳分压越低越有利于脱碳保铬． ( 2) 实验过程顶吹氧气强度为 3. 0 ～ 3. 3 m3 · min － 1 ·t － 1 ，底吹氮气强度为 0. 02 ～ 0. 05 m3 ·min － 1 · t － 1 ． 枪位采用高—低—高的操作模式，冶炼时枪位 高度控制在 75 ～ 120 mm． ( 3) 转炉热态模拟实验的冶炼温度决定脱碳保 铬的效果． 吹炼起始温度高，冶炼过程升温快，终点出 钢温度控制在1680 ～1700 ℃时脱碳保铬效果显著． 参 考 文 献 ［1］ Xiao Z M． Status of exploitation of laterite type nickel ore and ap￾plication of high pressure acid leaching technology in the word． China Min Mag，2002，11( 1) : 56 ( 肖振民． 世界红土型镍矿开发和高压酸浸技术应用． 中国矿 业，2002，11( 1) : 56) ［2］ Feng Q M，Shao Y H，Ou L M，et al． Kinetics of nickel leaching from roasting-dissolving residue of spent catalyst with sulfuric acid． ·1456·