含钛烧结矿软熔成渣行为和终渣流动性研究

作     者：兰东 

作者单位：辽宁科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：汪琦

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0806[工学-冶金工程] 080601[工学-冶金物理化学] 

主      题：含钛烧结矿 软熔性能 粘度 熔化性温度 

摘      要：我国钒钛磁铁矿资源丰富,储量巨大,主要分布在四川的攀枝花、河北的承德以及安徽的马鞍山。一些钢铁企业依托这一丰富的资源,将其生产为含钛高碱度烧结矿进行高炉冶炼。含钛烧结矿与普通烧结矿相比,其含铁品位低,组成和结构与普通烧结矿存在很大差异。传统观点认为含钛烧结矿软熔性能差,冶炼时高炉的透气性变差,燃料比增加,但实际生产中,冶炼钒钛矿的高炉利用系数并不比某些冶炼普通矿的高炉利用系数低,这与我们以往的认识相违背。为了深入探究出现这种情况的原因,本文展开了对含钛烧结矿软熔成渣行为和终渣流动性的研究。本文首先对含钛烧结矿软熔成渣过程进行研究,通过熔滴实验得出含钛烧结矿软熔过程的温度、压差和收缩率曲线,并对其在熔滴特征温度下的中断试样进行X射线衍射和扫描电镜分析,了解含钛烧结矿的成渣行为。然后以现场高炉终渣的成分为基础,采用分析纯试剂配制含钛高炉渣来模拟实际高炉终渣,通过测试不同成分的炉渣粘度并分析其性能,研究碱度及Ti O2、Mg O、Al2O3的含量对终渣粘度及熔化性温度的影响,分析成分对终渣的流动性和稳定性的影响规律,以达到为高炉冶炼钛矿提供基础的理论数据补充的目的。实验结果表明:含钛烧结矿软熔温度较低,最大压差为547k Pa,低于典型的普通高碱度烧结矿。软熔过程渣中矿相主要为Fe O,黄长石和钙钛矿,共晶温度低是软熔温度较低的主要原因。其压差曲线表现出二次陡升特点,可能是渣相熔化温度与金属铁熔点相差过大造成的。终渣的粘度在高温时很低,为0.2Pa·s左右,并且随Ti O2含量的增加,炉渣的粘度逐渐降低。终渣的熔化性温度在1340°C-1390°C之间,比普通炉渣高100°C左右,随Ti O2含量的增加,终渣的熔化性温度和粘流活化能先增大后减小。随着渣中Mg O含量的增加,终渣的高温粘度有所降低。Mg O的含量对低温时的粘度具有显著影响,Mg O含量越高,炉渣粘度越大。碱度对炉渣的高温粘度影响不大,炉渣粘度随碱度的增大有少许减小。而低温时,炉渣碱度对炉渣粘度影响十分明显,碱度越大,炉渣粘度越大。碱度对炉渣的熔化性温度影响显著,炉渣的熔化性温度随碱度的增大而明显升高。