mno基無(wú)氟復(fù)合造渣劑在沙鋼轉(zhuǎn)爐冶煉中應(yīng)用的試驗(yàn)研究(馬鞍山中冶科技公司、沙鋼集團(tuán)股份有限公司)(編輯修改稿)
2024-07-20 19:05 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （Al2O3）生成的低熔點(diǎn)化合物種類(lèi)化合物名稱(chēng)錳尖晶石薔薇輝石錳橄欖石錳鋁榴石錳鈣長(zhǎng)石錳堇青石化學(xué)式MnOAl2O3MnOSiO22MnOSiO23MnOAl2O33SiO2MnOAl2O32SiO22MnO2Al2O35SiO2熔點(diǎn) /℃1560129113451195～1400～1415眾所周知，（FeO）能顯著降低爐渣的熔點(diǎn)，因此提出這樣一個(gè)問(wèn)題：為了前期化渣，單純提高（FeO）含量就可以了，為何還要強(qiáng)調(diào)提高（MnO）含量？所以，（MnO）能加速前期化渣的獨(dú)特作用，有必要深入探討： 隨（MnO）的增加，2CaO SiO2析出區(qū)不斷縮小，見(jiàn)圖3[3]。根據(jù)圖3可見(jiàn)，圖中存在一個(gè)類(lèi)似“鼻子”的2CaO SiO2析出區(qū)。若在CaOSiO2FeO三元相圖中有一爐渣成分（A點(diǎn)），處在2CaO SiO2析出區(qū)，但隨著MnO不斷提高，2CaO SiO2析出區(qū)不斷縮小，當(dāng)MnO高于B點(diǎn)成分時(shí)，爐渣成分點(diǎn)就穿出2CaO SiO2析出區(qū)，進(jìn)入全液相區(qū)。當(dāng)然增加FeO含量，在其超過(guò)C點(diǎn)后也能使?fàn)t渣成分點(diǎn)穿出2CaOSiO2析出區(qū)。根據(jù)1600℃的數(shù)據(jù)，%[3]，%[3]，也即在圖3中“鼻子”，因此為了使?fàn)t渣成分穿出2 CaOSiO2析出區(qū)，增加MnO的作用遠(yuǎn)大于增加FeO的作用，從這個(gè)角度而言，至少FeO不能等量代替MnO。 圖3 CaOSiO2FeO MnO四元系的2CaO SiO2析出區(qū)（1600℃） 在初期渣中，增加（MnO）含量，使?fàn)t渣粘度下降，見(jiàn)圖4[4]。冶煉前期產(chǎn)生大量離子半徑較大的（SiO）硅氧復(fù)合陰離子（ ）和（PO）磷氧復(fù)合陰離子（ ），這些離子移動(dòng)時(shí)，需要的粘流活化量比較大，因此爐渣粘度較大。而向爐渣加入離子半徑較小的Mn2+（）等陽(yáng)離子，會(huì)破壞龐大的復(fù)合陰離子團(tuán)，使?fàn)t渣粘度下降。參考?jí)A性氧化渣粘度與成分關(guān)系的近似計(jì)算式可見(jiàn)[4]，（Fe2O3）降低爐渣粘度的作用大于（MnO），而（MnO）的作用大于（FeO）。氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉前期爐渣中（FeO）含量為（Fe2O3）含量的3倍左右。若按上式近似計(jì)算式估算，在冶煉前期，（MnO）降低爐渣粘度的作用不低于∑（FeO）的作用。爐渣向石灰氣孔內(nèi)的滲透深度可由分析沿毛細(xì)管運(yùn)動(dòng)的液體方程進(jìn)行推導(dǎo)，理論研究表明，滲透深度隨爐渣粘度的下降而增加。綜上所述，在氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉前期，（MnO）的增加，提高爐渣向石灰氣孔內(nèi)滲透的作用，不低于∑（FeO）的作用。 在氧氣轉(zhuǎn)爐所有情況下，進(jìn)入爐渣的石灰都經(jīng)過(guò)初期結(jié)構(gòu)相—開(kāi)始結(jié)晶的自由鈣鎂橄欖石（CaMgSiO4，其中含有少量MnO和FeO）—的形成和變化階段。根據(jù)德國(guó)G特呂曼等人的數(shù)據(jù)，上述鈣鎂橄欖石是鎂橄欖石（2MgOSiO2）、錳橄欖石（2MnOSiO2）、鐵橄欖石（2FeOSiO2）和硅酸二鈣（2CaOSiO2）的混合結(jié)晶。因此吹煉初期，石灰一進(jìn)入爐渣就產(chǎn)生了2CaOSiO2。初期渣相變是由于Fe2+和Mn2+代替了原硅酸鹽類(lèi)中的Ca2+。但為了促進(jìn)初期渣的相變，必須要有（MnO）的存在[5]。因?yàn)樽兓牡谝环N產(chǎn)物—原硅酸鹽—是在Mn2+參與下被形成的，隨后的相變產(chǎn)物才是氧化鐵的復(fù)雜化合物。由此可見(jiàn)，為了促進(jìn)初期渣的相變，不能用增加（FeO）來(lái)代替（MnO）的特殊的作用。 采用MnO基復(fù)合造渣劑，轉(zhuǎn)爐冶煉中期不易返干的機(jī)理如下：（FeO）+[C]=[Fe]+CO △G。=[6]（cal/mol） （1）（MnO）+[C]=[Mn]+CO △G。=[4]（cal/mol） （2）在轉(zhuǎn)爐進(jìn)入碳氧反應(yīng)激烈期（一般溫度≥1480℃），式（1）的△G。（負(fù)值）是式（2）的△G。（負(fù)值），因此在次情況下，首先是（FeO）被大量還原，而（MnO）僅被少量還原。實(shí)踐也證實(shí)了這一點(diǎn)。根據(jù)資料[7]，鈣質(zhì)造渣路線在冶煉中期返干
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