【正文】 出鋼，盡量避免下渣；適當(dāng)提高脫氧前堿度；出鋼后向鋼包渣面加一定量石灰，增加爐渣堿度；盡可能采取鋼包脫氧，而不采取爐內(nèi)脫氧；加入鋼包改質(zhì)劑。 還原脫磷還原條件下進(jìn)行脫磷近年來也很受關(guān)注，要實現(xiàn)還原脫磷，必須加入比鋁更強(qiáng)的脫氧劑，使鋼液達(dá)到深度還原。通常加入Ca，Ba或CaC2等強(qiáng)還原劑。還原脫磷反應(yīng)：3[Ca]+2[P]===3(Ca2+)+2(P3)3[Ba]+2[P]===3(Ba2+)+2(P3)3CaC2(s)+2[P]===3(Ca2+)+2(P3)+6[C] 還原脫磷加入強(qiáng)還原劑的同時，還需加入CaF2，CaO等熔劑造渣。還原脫磷一般是在金屬不宜用氧化脫磷的情況下使用，如含鉻高的不銹鋼，采用氧化脫磷會引起鉻的大量氧化。還原脫磷后的渣應(yīng)立即去除，否則渣中P3又會被重新氧化成PO43而造成回磷?！?】 3 鋼渣在微波場中還原脫磷微波技術(shù)在加熱高電介質(zhì)耗損原料方面是一種簡單而有效的方法, 在冶金還原領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。相較于傳統(tǒng)加熱還原工藝需要較高的溫度和損耗, 具有體積性加熱、選擇性加熱、非接觸性加熱、即時性等加熱特性的微波場在較低溫度下能夠提供更多的熱量。因為通過渣料表面點(diǎn)位與微波能的強(qiáng)烈作用, 物料表面點(diǎn)位選擇性被很快加熱至很高溫度。鐵氧化物是一種高微波響應(yīng)材料, 而且如果Fe3+ /(Fe2++ Fe3+)的比率在一個合適的范圍內(nèi), 鋼渣能得到有效加熱, 碳質(zhì)微粒物質(zhì)具有良好的微波吸收特性, 有利于迅速加熱原料。實驗表明鋼渣為微波的良吸收體, 如圖3所示, 當(dāng)時間達(dá)到15~ 20min時, 純渣料及各配碳量條件下的結(jié)構(gòu)示意圖圖3 物料的微波升溫曲線 圖1 微波冶金試驗爐物料溫度均達(dá)到1000e 并呈線性穩(wěn)定增加。還原結(jié)果如圖表4所示, 溫度對還原反應(yīng)的影響很大, 隨著溫度的上升, 脫磷率穩(wěn)定增加。1400e %。當(dāng)溫度達(dá)到1200e 時, 渣料中出現(xiàn)大量直徑小于1mm的金屬顆粒, 并且呈均一彌散分布。由此證明微波體無溫度梯度的加熱方式使其中不同位置的物料獲得均一穩(wěn)定的加熱特性。當(dāng)溫度達(dá)到1300e 時, 渣料中即出現(xiàn)易從渣相分離出的直徑在10~ 20 : Ca3(PO4)2 + 5C= 3CaO+ 1 /2P4 + 5CO 該反應(yīng)在超過1000e 時能自發(fā)進(jìn)行, 傳統(tǒng)工藝中溫度達(dá)到1400e 才能迅速反應(yīng)。微波場中當(dāng)溫度達(dá)到1200e 脫磷率就已經(jīng)達(dá)到85% 以上。所實驗表明, 較傳統(tǒng)加熱工藝, 微波促進(jìn)鋼渣脫磷, 使得還原脫磷反應(yīng)在低溫下得以實現(xiàn)。圖4 溫度對脫磷率的影響實驗表明Ceq對還原反應(yīng)的影響顯著。在微波場中升溫到1300e 保溫20min檢測發(fā)現(xiàn), 隨著碳當(dāng)量的增加, 渣中鐵和磷含量降低, 脫磷率增加。如圖6，當(dāng)Ceq= 1時, 即體系中的還原劑剛好夠還原鋼渣氧化物所用, 由于體系開放, 部分碳質(zhì)還原劑在空氣環(huán)境下微波輻射氧化消耗, 使得還原劑的有效參與率降低,從而導(dǎo)致脫磷率較低。隨著Ceq增加, 當(dāng)Ceq= 3時, 碳還原反應(yīng)劇烈, CO氣泡從坩堝界面和料面不斷冒出,遇空氣燃燒劇烈, 此時的脫磷率達(dá)到8619%。實驗發(fā)現(xiàn)配碳量較高情況下氣化脫磷占總脫磷率比重很大。主要由于高還原劑條件下產(chǎn)生大量CO氣體, CO上升過程將更多P(g)帶出, 促進(jìn)了磷的氣化逸散。此外,微波加熱在1300e 下即可較充分的發(fā)生還原反應(yīng), 此溫度尚未產(chǎn)生宏觀熔池, 為固固相反應(yīng), 料柱松散, 磷蒸汽逸散阻力小, 易被CO氣體攜帶出體系。上述結(jié)果表明, 鋼渣的還原效果很大程度上還是受還原劑的影響, 碳當(dāng)量越高, 鐵和磷在渣鐵間的分配比越小, 金屬聚集阻力和磷的氣化阻力越小, 即高碳當(dāng)量有利于磷的還原和遷移。但過高的碳當(dāng)量在反映出其對于體系升溫有負(fù)面影響。所以選擇合適的過量碳當(dāng)量是必要的。本次實表明, 2~ 3倍碳當(dāng)量既能返祖快速升溫啟動和促進(jìn)脫磷反應(yīng), 又能避免碳資源的浪費(fèi)。為研究保溫時間對還原效果的影響, 在1300e , 3Ceq條件下, 分別設(shè)定保溫時間0 min、10 min、20m in、30 min進(jìn)行對比實驗, 結(jié)果如圖7。實驗證明, 保溫時間越長, 渣相中出現(xiàn)Fe2C合金球直徑越大, 可回收金屬量越大, 脫磷率也越高。這說明適當(dāng)延長保溫時間, 能提供更長時間和更多熱量促進(jìn)金屬球的聚集長大,利于合金采集和回收。(1)實驗結(jié)果表明, 轉(zhuǎn)爐鋼渣為微波的良吸收體可在20m in被迅速加熱至1000e 以上。微波加熱能促進(jìn)鋼渣的還原反應(yīng), 實現(xiàn)鋼渣在1400e 以下的低溫還原脫磷。平均脫磷率達(dá)85% 以上, 最優(yōu)可達(dá)9115%。(2)微波碳熱還原鋼渣反應(yīng)生成的Fe2C合金球, 最大直徑可達(dá)18mm, 易從渣中提取。其余呈均一彌散分布于殘渣中, 直徑大多在3mm以下, 需篩分與渣相分離。(3)在1100e ~ 1400e 低溫范圍內(nèi), 鋼渣脫磷率隨溫度升高而增大, 1100e 時脫磷率達(dá)到80% , 1400e時脫磷率增高至8715%。適當(dāng)增加保溫時間, 更利于還原反應(yīng)的進(jìn)行。(4)鋼渣的還原效果很大程度受還原劑影響。金屬收得率和脫磷率隨著碳當(dāng)量Ceq的增加而增加,1Ceq時脫磷率67%, %?！?】 4 預(yù)熔脫磷劑進(jìn)行鐵水脫磷的實驗(CaO)/w(Fe2O3)對預(yù)熔脫磷劑脫磷效果的影響根據(jù)脫磷的主要反應(yīng)式(式(1))可知, 脫磷劑中Fe2O3 在鐵水中的溶解氧[ O] 能將鐵水中的[ P] 氧化為P2O5 , 但P2O5 不穩(wěn)定, 必須和堿性氧化物(CaO)反應(yīng)生成穩(wěn)定的磷酸鹽渣(4CaOP2 O5 或3CaOP2 O5), 才能使鐵水中的磷脫除掉。通過實驗欲找到一個能使鐵水中磷含量降到最低的w(CaO)/w(Fe2O3)比值, 以達(dá)到最佳的脫磷效果。2[ P]+5(FeO)+4(CaO)=4(CaO)+(P2O5)+ 5[ Fe](1)為此, 在1350℃下固定w(CaF2)為10%不變,改變預(yù)熔脫磷劑中w(CaO)和w(Fe2 O3)的比值進(jìn)行脫磷實驗, 脫磷劑加入量為鐵水量的10%, 處理時間為10 min, 結(jié)果如圖2 所示?？煽闯? 在w(CaO)/w(Fe2O3)~ 之間時, 隨比值增大脫磷率逐漸上升, 當(dāng)w(CaO)與w(Fe2O3) 左右時, 脫磷率最大, %, 這主要是由于w(CaO)/w(Fe2O3)約為1 時, 使鐵水中[ P] 與[ O] 充分結(jié)合生成的P2O5 能被CaO 完全固定為4CaOP2O5 或3CaOP2 O5 , 實現(xiàn)較好的脫磷效果。而在w(CaO)/ w(Fe2 O3)~1．25 之間時, 隨比值增大脫磷率逐漸下降。圖2w(CaO)/ w(Fe2O3)對脫磷率的影響 助熔劑含量對預(yù)熔脫磷劑脫磷效果的影響固定w(CaO)/w(Fe2O3)=, 改變助熔劑CaF2 的含量在6% ~ 15% 之間變化進(jìn)行脫磷實驗。處理10 min 的結(jié)果如圖3 所示, 可以看到在CaF2 含量為6% 時, 脫磷率相對較低, 進(jìn)一步增加CaF2 的含量, 當(dāng)w(CaF2)為10% 時, 脫磷率最大,% , % %, 這主要因為CaF2 與CaO 能形成低熔點(diǎn)化合物, 經(jīng)預(yù)熔處理后脫磷劑熔點(diǎn)和粘度得到了降低 ,使脫磷反應(yīng)的動力學(xué)條件得到了明顯改善。當(dāng)w(CaF2)進(jìn)一步增加為15%時, 脫磷率有一定程度的降低, %。由于在脫磷劑加入量一定的情況下, 當(dāng)助熔劑量多時, 氧化劑和固定劑的相對加入量就會減少, 因此, 脫磷效果反而不好。且預(yù)熔脫磷劑中CaF2 大于15% 時將對爐襯產(chǎn)生明顯的侵蝕。圖3 預(yù)熔脫磷劑中CaF2 含量對脫磷效果的影響 為適應(yīng)鐵水中初始磷含量的波動對脫磷反應(yīng)效果的影響, 對初始磷含量不同的鐵水用相同配比關(guān)系的預(yù)熔脫磷劑進(jìn)行了實驗研究。在1 300℃, 加入量為10%的條件下, 分別選用初始磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．21%、%、% 的生鐵進(jìn)行實驗, 結(jié)果如圖4 所示?？梢钥闯鲭S初始磷含量的增大脫磷率略有增大, %時, 經(jīng)過10 min 9%, %。% 時, % 的較低水平。% 時, % 的水平, %。結(jié)果表明鐵水中初始磷含量對用預(yù)熔脫磷劑進(jìn)行鐵水預(yù)處理脫磷的脫磷效果影響不大。圖4 初始鐵水中磷含量對脫磷率的影響 處理溫度對預(yù)熔脫磷劑脫磷效果的影響由熱力學(xué)分析可知, 脫磷反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)(ΔH =O 反應(yīng)大量進(jìn)行, 保證脫磷在低溫下進(jìn)行。快速提高渣中FeO 含量, 保證爐渣熔化速度和具有較好的氧化性。此時, 控制溫度在1 400 ℃以下, 控制ΣFeO 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在35% ～40% , 使?fàn)t渣具有較高的氧化性, 爐渣堿度在210左右, 這樣在保證爐渣有良好的氧化性前提下有很好的流動性, 同時加強(qiáng)爐內(nèi)攪拌, 促進(jìn)渣金反應(yīng)的快速進(jìn)行。脫碳升溫期的主要任務(wù)是脫碳升溫防止回磷。此時, 脫磷任務(wù)已基本完成, 隨著脫碳的進(jìn)行帶來的高溫會使脫磷反應(yīng)逆向進(jìn)行, 使渣中的磷又回到鋼中。因此改善爐渣熱力學(xué)條件來進(jìn)一步強(qiáng)化脫磷，的目的?？刂平K點(diǎn)ΣFeO質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在15%左右爐渣堿度在315 ～410。各廠的生產(chǎn)條件的差異應(yīng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整, 以滿足生產(chǎn)的穩(wěn)定。但需要指出的是, 化渣脫磷期可采用高槍位軟吹或降低供氧強(qiáng)度, 即可以控制爐內(nèi)溫度, 在促進(jìn)化渣的同時也可適當(dāng)延長化渣脫磷期, 使脫磷反應(yīng)充分進(jìn)行。脫碳升溫期, 盡量提高供氧強(qiáng)度, 快速脫碳升溫來降低回磷。在條件準(zhǔn)許的情況下, 可以采用留鋼操作是獲得高質(zhì)量鋼的有效手段。1)成渣過程決定脫磷的效率, 冶煉的不同時期應(yīng)合理控制爐渣堿度、氧化性和溫度, 鐵水磷含量的不同應(yīng)選擇不同的成渣方式。2)化渣脫磷期鐵水中磷含磷較高脫磷的驅(qū)動力較大, 主要通過改善動力學(xué)條件來加快脫磷, 采用鐵質(zhì)成渣?？刂茰囟仍? 400 ℃以下, 控制ΣFeO質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在35% ～40% , 使?fàn)t渣具有較高的氧化性, 爐渣堿度在210左右, 這樣在保證爐渣有良好的氧化性前提下有很好的流動性, 促進(jìn)渣金反應(yīng)的快速進(jìn)行。3)脫碳升溫期鐵水溫度較高是脫磷的不利條件, 因此改善熱力學(xué)條件來進(jìn)一步強(qiáng)化脫磷?？刂平K點(diǎn)ΣFeO 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在15% ～20% , 爐渣堿度在315～410。【5】 7 結(jié)語我國作為鋼材生產(chǎn)和消費(fèi)大國, 煉鋼工序作為鋼鐵生產(chǎn)不可缺少的環(huán)節(jié), 鋼渣的產(chǎn)生不可避免。近年來, 我國鋼渣和鐵渣的堆置達(dá)3億多噸, 鋼渣占鋼鐵工業(yè)固體廢物的12109%。在冶金工業(yè)生產(chǎn)中, 排放的主要固體廢棄物是高爐渣和轉(zhuǎn)爐渣。其中高爐渣是利用技術(shù)最成熟的工業(yè)廢渣, 而轉(zhuǎn)爐渣的回收利用相對差很多, 對鋼渣利用比較好的國家主要有美國、德國和日本, 利用率均達(dá)到95%以上。而我國在2002年調(diào)查中鋼渣利用率僅為36% , 與國外先進(jìn)國家相比, 在鋼鐵渣綜合利用方面還有較大差距。因而我們要多開發(fā)新技術(shù)如脫磷，做到如何在低成本下實現(xiàn)最大化的脫磷同時又不影響環(huán)境，從而做出高產(chǎn)出。新的技術(shù)還有待開發(fā)。