【摘要】：與傳統(tǒng)煉鋼工藝采用燒成石灰進(jìn)行轉(zhuǎn)爐前期造渣相比,采用石灰石直接進(jìn)行轉(zhuǎn)爐造渣新工藝具有節(jié)約能源,減少CO2排放,降低冶煉成本等諸多優(yōu)點(diǎn)。然而,轉(zhuǎn)爐冶煉條件下石灰石的分解與溶解速率尚缺乏系統(tǒng)研究。本文基于高溫動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn),考察了熔渣溫度、渣池?cái)嚢杷俾室约笆沂降裙に嚄l件對(duì)石灰石分解與溶解速率的影響規(guī)律,建立了熔渣條件下石灰石分解及溶解宏觀動(dòng)力模型,確定了分解與溶解過(guò)程的限制性環(huán)節(jié)。同時(shí),結(jié)合對(duì)石灰石分解產(chǎn)物層微觀結(jié)構(gòu)的研究,探討了石灰石分解與溶解機(jī)制,主要結(jié)論如下。(1)熔渣溫度和石灰石粒徑對(duì)石灰石分解速率有重要影響。對(duì)于10mm石灰石在熔渣堿度0.5,轉(zhuǎn)速100r/min條件下的分解過(guò)程而言,1400℃時(shí)石灰石分解速率是1300℃下分解速率的1.51～3.76倍。15mm石灰石完全分解所需時(shí)間是10mm石灰石的1.5倍。(2)攪拌速率對(duì)石灰石分解與溶解速率無(wú)明顯影響,表明可忽略石灰石顆粒外部邊界層的傳熱或傳質(zhì)阻力對(duì)分解與溶解過(guò)程的影響。(3)轉(zhuǎn)爐初渣中石灰石分解過(guò)程的限制性環(huán)節(jié)為CaO產(chǎn)物層內(nèi)的導(dǎo)熱與界面化學(xué)反應(yīng)的聯(lián)合控制,分解反應(yīng)的活化能約為159.416kJ/mol。(4)石灰石分解產(chǎn)物層CaO的晶粒度隨熔渣溫度升高及分解時(shí)間增加而不斷增大。]300～1400℃條件下,石灰石分解90～270s時(shí)所產(chǎn)生CaO晶粒度約為0.594～0.919μm,小于鍛燒CaO1～3μm的晶粒度。CaO層孔隙率隨熔渣溫度和分解時(shí)間增加表現(xiàn)出小幅降低。分解時(shí)間90s、分解溫度為1300℃和1400℃時(shí),CaO層孔隙率分別為37.91%和35.49%,與煅燒CaO的孔隙率35.28%相當(dāng),表明石灰石直接分解所生成CaO適宜于成渣。(5)熔渣溫度和堿度對(duì)石灰石溶解速率有重要影響。隨溫度升高和堿度降低,溶解速率增大,且1400℃條件下的溶解速率為1300℃下溶解速率的3.16～3.39倍;熔渣堿度為0.5的溶解速率為堿度1.0時(shí)的1.35～1.61倍。(6)轉(zhuǎn)爐初渣中石灰石溶解過(guò)程的限速環(huán)節(jié)為所生成石灰的溶解反應(yīng),且溶解反應(yīng)的活化能約為457.893kJ/mol。(7)石灰石溶解過(guò)程中,在CaO-熔渣界面處形成了 CaO-FeO富集帶,且隨著熔渣溫度升高及堿度降低,富集帶的厚度隨之增加。同時(shí),隨溶解過(guò)程進(jìn)行,石灰石內(nèi)部形成滲渣帶,表明石灰石的溶解過(guò)程是伴隨滲渣的CaO溶解至熔渣的過(guò)程。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TF713

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