脫磷渣中固相顆粒種類(lèi)和數(shù)量對(duì)脫磷動(dòng)力學(xué)的影響.pdf

1、磷是鋼中有害元素，會(huì)使鋼材產(chǎn)生“冷脆”，降低鋼材使用性能，因此，煉鋼過(guò)程中應(yīng)盡可能除磷。目前，人們對(duì)于 CaO-SiO2-FetO-P2O5渣系脫磷熱力學(xué)條件已經(jīng)進(jìn)行了較為透徹的研究，但對(duì)渣系中磷元素向 CaO、2CaO·SiO2、CaO·SiO2等固相顆粒的傳質(zhì)過(guò)程及脫磷機(jī)理研究較少。本論文從脫磷動(dòng)力學(xué)角度出發(fā)，對(duì)不同種類(lèi)固相顆粒脫磷動(dòng)力學(xué)機(jī)理進(jìn)行了深入分析，分別計(jì)算了脫磷過(guò)程中渣中磷向不同種類(lèi)固相顆粒傳質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)、傳質(zhì)系數(shù)及脫磷動(dòng)

2、力學(xué)方程，并對(duì)加入不同數(shù)量固相顆粒的脫磷渣在脫磷反應(yīng)過(guò)程中的脫磷速度及反應(yīng)平衡過(guò)程進(jìn)行了比較分析。
　　在1400℃條件下，分別對(duì) CaO-SiO2-FetO-P2O5渣系中 CaO、2CaO·SiO2、CaO-SiO2固相顆粒脫磷機(jī)理進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上又對(duì)渣中磷向不同固相顆粒傳質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)、傳質(zhì)系數(shù)以及動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果表明，不同反應(yīng)時(shí)間條件下的 CaO、2CaO·SiO2、CaO·SiO2固相顆粒剖面均出現(xiàn)分層現(xiàn)象

3、。其中，反應(yīng)后的 CaO固相顆粒剖面分為4層，分別為 CaO層、CaO-FeO層、2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶體層、渣層；2CaO·SiO2固相顆粒剖面分為4層，分別為2CaO?SiO2層、擴(kuò)散層、2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶體層、渣層；CaO·SiO2固相顆粒剖面分為3層，分別為 CaO·SiO2層、擴(kuò)散層、渣層。FeO的存在有利于脫磷反應(yīng)的進(jìn)行，片體中磷元素主要以2CaO?SiO2-3CaO·P2O5固溶

4、體的形式存在于2CaO·SiO2中，2CaO·SiO2的存在有利于磷的富集。渣中磷向CaO、2CaO·SiO2固相顆粒的傳質(zhì)過(guò)程均有2個(gè)限制性環(huán)節(jié)，分別為磷在固溶體層中的內(nèi)擴(kuò)散和磷在渣中邊界層的外擴(kuò)散；對(duì)CaO固相顆粒，磷在渣中的傳質(zhì)系數(shù)和磷在固相顆粒中的擴(kuò)散系數(shù)分別為β=5.87×10-7m/s和 Dc=3.16×10-11m2/s；對(duì)2CaO·SiO2固相顆粒，磷在渣中的傳質(zhì)系數(shù)和磷在固相顆粒中的擴(kuò)散系數(shù)分別為β=5.68×10-7

5、m/s和Dc=3.16×10-11m2/s。渣中磷向 CaO·SiO2固相顆粒的傳質(zhì)過(guò)程有1個(gè)限制性環(huán)節(jié)，為磷在CaO·SiO2固相顆粒擴(kuò)散層中的內(nèi)擴(kuò)散，其擴(kuò)散系數(shù)Dc=9.27×10-9m2/s。
　　在 CaO-SiO2-FetO渣系中分別加入不同數(shù)量的 CaO、2CaO?SiO2、CaO·SiO2固相顆粒進(jìn)行脫磷動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，加入不同種類(lèi)及數(shù)量的固相顆粒對(duì)脫磷反應(yīng)均產(chǎn)生了一定影響，其中加入5%CaO、10%2CaO·

6、SiO2和10%CaO?SiO2固相顆粒的非均相脫磷渣脫磷效果較好；CaO固相顆粒的加入量對(duì)脫磷渣黏度及流動(dòng)性的影響大于2CaO·SiO2、CaO·SiO2固相顆粒，脫磷渣的黏度隨CaO固相顆粒加入量的增加而上升；當(dāng)2CaO·SiO2、CaO·SiO2固相顆粒加入量小于10%時(shí)可以改善脫磷效果，大于10%時(shí)脫磷效果變差。脫磷反應(yīng)在前4min最為迅速，脫磷率較高，之后逐漸趨于平穩(wěn)，反應(yīng)平衡時(shí)間大約在15min至18min，比未加入固相顆粒