mno基無氟復(fù)合造渣劑在沙鋼轉(zhuǎn)爐冶煉中應(yīng)用的試驗研究(馬鞍山中冶科技公司、沙鋼集團股份有限公司)(編輯修改稿)
2025-07-20 19:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 （Al2O3）生成的低熔點化合物種類化合物名稱錳尖晶石薔薇輝石錳橄欖石錳鋁榴石錳鈣長石錳堇青石化學(xué)式MnOAl2O3MnOSiO22MnOSiO23MnOAl2O33SiO2MnOAl2O32SiO22MnO2Al2O35SiO2熔點 /℃1560129113451195～1400～1415眾所周知，（FeO）能顯著降低爐渣的熔點，因此提出這樣一個問題：為了前期化渣，單純提高（FeO）含量就可以了，為何還要強調(diào)提高（MnO）含量？所以，（MnO）能加速前期化渣的獨特作用，有必要深入探討： 隨（MnO）的增加，2CaO SiO2析出區(qū)不斷縮小，見圖3[3]。根據(jù)圖3可見，圖中存在一個類似“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），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點成分時，爐渣成分點就穿出2CaO SiO2析出區(qū)，進入全液相區(qū)。當(dāng)然增加FeO含量，在其超過C點后也能使?fàn)t渣成分點穿出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的作用遠大于增加FeO的作用，從這個角度而言，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（ ），這些離子移動時，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+（）等陽離子，會破壞龐大的復(fù)合陰離子團，使?fàn)t渣粘度下降。參考堿性氧化渣粘度與成分關(guān)系的近似計算式可見[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管運動的液體方程進行推導(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，進入爐渣的石灰都經(jīng)過初期結(jié)構(gòu)相—開始結(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+代替了原硅酸鹽類中的Ca2+。但為了促進初期渣的相變，必須要有（MnO）的存在[5]。因為變化的第一種產(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，為了促進初期渣的相變，不能用增加（FeO）來代替（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)爐進入碳氧反應(yīng)激烈期（一般溫度≥1480℃），式（1）的△G。（負值）是式（2）的△G。（負值），因此在次情況下，首先是（FeO）被大量還原，而（MnO）僅被少量還原。實踐也證實了這一點。根據(jù)資料[7]，鈣質(zhì)造渣路線在冶煉中期返干
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