转炉钢渣碳热还原的热力学模拟分析

作     者：张博康 罗果萍 郝帅 柴轶凡 ZHANG Bokang;LUO Guoping;HAO Shuai;CHAI Yifan

作者机构：内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 山东钢铁集团有限公司山钢研究院山东济南250000 

出 版 物：《中国冶金》 (China Metallurgy)

年 卷 期：2024年第34卷第2期

页      面：42-51页

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2020YFC1909105) 内蒙古自治区科技重大专项计划资助项目(2021ZD0016) 内蒙古自治区高等学校碳达峰碳中和研究专项(STZX202231)。 

主　　题：转炉钢渣 碳热还原 热力学计算 平衡产物 物相组成 

摘      要：为研究转炉钢渣碳热还原平衡产物的物相种类和含量随还原温度、碱度及配碳量(即焦渣比)的变化规律,使用FactSage7.1热力学软件计算并进行分析。研究表明,在焦渣比一定的情况下,随着还原温度的升高,平衡物相组成中残C含量呈现下降趋势,Fe_(3)C和P_(2)气体含量则呈现升高趋势,表明高温有利于铁氧化物和磷灰石的还原,特别是有利于气化脱磷;随着还原温度的升高,平衡物相组成中Fe_(3)P/Fe_(2)P含量减少,Mn_(2)P和P_(2)(g)含量增多,表明还原温度对含磷物相的稳定顺序有较大影响,温度升高其稳定性增强的顺序为Fe_(3)P→Fe_(2)P→Mn_(2)P→P_(2)(g),高温有利于气化脱磷。在焦渣比和还原温度一定时,随着混合料碱度的升高,平衡物相组成中Fe_(3)C含量均呈现升高趋势,表明提高碱度有利于铁氧化物的还原;随着混合料碱度的升高,平衡物相组成中硅酸盐液相含量呈现降低趋势,碱度为1.8时所生成的液相量最多;混合料碱度在1.8到2.2之间时,有利于α-C_(2)S的生成及产物的自粉化,碱度为2.0时α-C_(2)S含量最多。焦渣比的变化对转炉钢渣碳热还原平衡产物的物相种类和含量影响不大。热力学计算表明,利于钢渣微粉化的温度范围为1450~1500℃,碱度范围为1.8~2.2,焦渣比范围为10∶90~15∶85,该条件范围利于α-C_(2)S的生成且钢渣粉化效果最好。