用于錳鐵合金氧化脫磷的含稀土氧化物渣系的開發(fā).pdf

1、錳鐵是鋼鐵生產(chǎn)過程中消耗量最大的鐵合金品種，主要用作脫氧劑和合金添加劑。由于錳鐵在轉(zhuǎn)爐脫磷后期加入到鋼水中，其雜質(zhì)含量對鋼水潔凈度有很大影響。高爐生產(chǎn)的錳鐵中雜質(zhì)元素磷含量達(dá)到0.4%~0.6%，必須將其脫除至0.2%以下才能滿足潔凈鋼對鋼水磷含量的要求。傳統(tǒng)的 CaO基渣系難以滿足錳鐵脫磷的要求，BaO基渣系脫磷效果受錳鐵中硅含量的影響非常之大，堿金屬渣系脫磷效果略好于 CaO基，但仍不理想。基于此，本課題提出含稀土氧化物渣系用于錳鐵

2、脫磷。稀土金屬磷酸鹽在自然界中穩(wěn)定性好，并且稀土氧化物 La2O3和Ce2O3的光學(xué)堿度比CaO和BaO高，預(yù)期含稀土氧化物渣系具有很好的脫磷熱力學(xué)條件。
　　本課題通過研究含稀土氧化物渣系的熱物理性質(zhì)、脫磷熱力學(xué)以及錳鐵脫磷實驗，確定熔點和黏度低、磷酸鹽容量高、性質(zhì)受錳鐵成分波動影響小的含稀土氧化物渣系的成分范圍以及脫磷優(yōu)化工藝條件。具體結(jié)論如下：
　　1)對于二元堿度為1.05和0.97的含稀土氧化物爐渣，其熔化溫度隨稀

3、土氧化物含量的增加均呈現(xiàn)先降低后增高的趨勢，在稀土氧化物含量為6%時達(dá)到最小值。而黏度隨稀土氧化物含量增加表現(xiàn)出不同的趨勢。二元堿度為0.97的爐渣隨稀土氧化物含量增加，黏度逐漸降低，稀土氧化物大于6%時，下降趨勢不明顯。而二元堿度為1.05的爐渣，當(dāng)稀土氧化物含量少于9%時，黏度隨稀土氧化物含量增加而逐漸降低，繼續(xù)增大稀土氧化物含量至12%，黏度值顯著增大。結(jié)合稀土氧化物含量對熔渣熔化性質(zhì)及黏度的影響，選取稀土氧化物含量為6%的爐渣進(jìn)

4、行后續(xù)磷分配比實驗。
　　2)溫度升高，磷分配比和渣系的磷酸鹽容量均逐漸降低。渣中稀土氧化物含量增加，磷分配比和渣系的磷酸鹽容量均增大，但對于二元堿度為1.05的爐渣，稀土氧化物含量大于6%時，磷分配比和磷酸鹽容量增加不明顯。錳鐵中Si含量小于0.25%時，磷分配比隨Si含量的增加幾乎不變化，繼續(xù)增加錳鐵中的Si含量至0.62%時，磷分配比顯著降低。增加體系的氧分壓，磷分配比持續(xù)增大。結(jié)合實驗結(jié)果與分析，得出錳鐵脫磷合適的熱力學(xué)條

5、件為：溫度1350℃、渣中稀土氧化物含量為6%、錳鐵中Si含量小于0.25%。
　　3)脫磷溫度增加，含稀土氧化物爐渣的脫磷效果呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，而錳損則先降低后增加。增加脫磷渣系的用量和渣中稀土氧化物的含量都有利于錳鐵脫磷，但在一定程度上也加大了錳的損失。錳鐵中 Si含量增加含稀土氧化物渣系的脫磷效果降低，而錳損則出現(xiàn)先降低后增加的趨勢。
　　4)在假定錳鐵脫磷過程由渣金體系混合傳質(zhì)控制的條件下，根據(jù)雙膜理論建立了錳

6、鐵脫磷動力學(xué)方程。錳鐵中磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實測結(jié)果與擬合結(jié)果吻合，擬合函數(shù)相關(guān)系數(shù)均大于0.96，說明錳鐵脫磷過程限制性環(huán)節(jié)為磷的擴(kuò)散傳質(zhì)。
　　5)通過脫磷熱力學(xué)優(yōu)化，結(jié)合錳鐵合金脫磷動力學(xué)分析，確定含稀土氧化物渣系用于錳鐵脫磷的最優(yōu)條件為：溫度1350℃，脫磷時間16 min，渣量為10%，渣中稀土氧化物含量為6%，錳鐵中初始Si含量小于0.25%為宜。
　　6)實驗開發(fā)的用于錳鐵脫磷的含稀土氧化物渣系最優(yōu)成分為：38.54%