本文關(guān)鍵詞： 低鈦高爐渣 噴吹CO_2法脫硫 半鋼化渣球 LF精煉脫硫渣　出處：《北京科技大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：含鈦高爐渣是高爐冶煉釩鈦磁鐵礦產(chǎn)生的副產(chǎn)品,由于此渣產(chǎn)量較大,且所含TiO_2是較為寶貴的資源,因此含鈦高爐渣資源化綜合利用成為眾多科研人員和生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注焦點,但是目前沒有切實可行、利于實現(xiàn)工業(yè)化的綜合利用技術(shù),致使大量資源擱置,污染環(huán)境。本文以國內(nèi)某廠所產(chǎn)低鈦高爐渣為研究對象(w(TiO_2)=6.72～10.21%),針對渣中CaO、SiO_2、MgO、Al_2O_3、TiO_2和S含量較高,FeO、P含量較低的特點,結(jié)合此廠煉鋼轉(zhuǎn)爐冶煉半鋼前期化渣困難和脫磷率較低的問題,提出對低鈦高爐渣進行脫硫后,分別制備半鋼化渣球和LF精煉脫硫渣的技術(shù)路線。首先,采用XRD、EPMA、XPS等手段對不同冷卻方式(水淬、空冷、坩堝冷、爐冷)的低鈦高爐渣基礎(chǔ)特性進行研究,結(jié)果表明:隨著冷卻速率的降低,低鈦高爐渣中的玻璃質(zhì)含量大幅減少,鈣鋁黃長石、鈣鈦礦和鎂硅鈣石含量有所增加,S分布狀態(tài)由聚集點狀逐漸向大片狀或面狀分布轉(zhuǎn)變,S由多種礦物中富存逐漸向鈣鋁黃長石中富集;水淬渣中S的賦存形式為SO_3~(2-)和SO_4~(2-),而緩冷爐渣為S~(2-)、SO_3~(2-)和SO_4~(2-)。其次,采用熱力學計算、實驗研究等手段對噴吹CO_2法的脫硫理論及工藝參數(shù)進行研究,結(jié)果表明:噴吹CO_2法脫硫的原理是CO_2與H20反應生成H2CO3,電離出H~+,H~+離子再與S~(2-)、SO_3~(2-)離子反應生成H2S、SO_2氣體,實現(xiàn)脫硫,參與脫硫反應的H~+離子主要來源為H2C03電離HCO3-和H~+。經(jīng)基礎(chǔ)實驗驗證可知,最佳脫硫工藝原料和參數(shù):爐冷渣,粒度為-160目,液固比為3.0,CO_2流量為2.5L/min,反應時間為90min,反應溫度為40℃,攪拌強度為150 r/min,其脫硫率為80.0%。"百公斤級"半工業(yè)試驗的脫硫率為66.59～78.01%,渣中殘S含量為0.137-0.283%,S含量基本滿足轉(zhuǎn)爐煉鋼及LF精煉對原料的要求。第三,采用分子離子共存理論模型、Factsage軟件和工業(yè)試驗等方法對所產(chǎn)半鋼化渣球應用于半鋼冶煉的化渣和脫磷效果進行研究,結(jié)果表明:低硫低鈦高爐渣與氧化鐵皮配比為65.0～70.0%和25.0～30.0%較為適宜。采用半鋼化渣球冶煉半鋼,將爐渣堿度控制在4.0時,對前期渣系的脫磷能力影響較小,并有利于改善前期半鋼爐渣熔化性能,促進脫磷反應的進行。綜合分析此廠150t轉(zhuǎn)爐冶煉實情,確定半鋼化渣球加入量為總渣量的15.0～20.0%,約為1.8～2.4t/爐,較為適宜半鋼冶煉。采用半鋼化渣球冶煉半鋼使前期平均脫磷率由原來的37.32%提高到58.59%,并使噸鋼石灰消耗和終點鋼水[O]含量分別下降3.48kg/t和112ppm,取得了較好的化渣和脫磷的效果。第四,采用熱力學計算、相關(guān)模擬實驗及工業(yè)試驗等方法對所產(chǎn)LF精煉脫硫渣的脫硫能力、熔化性能及脫硫效果進行研究,結(jié)果表明:采用低硫低鈦高爐渣配加CaO、Al_2O_3制備低堿度低Al_2O_3和高堿度高Al_2O_3的LF精煉脫硫渣,可適用于不同S含量要求的鋼種,且熔渣黏度和熔點適宜LF冶煉;基礎(chǔ)實驗驗證可知,在FeSi和A1脫氧的條件下,LF精煉脫硫渣脫硫率在51.43～85.54%之間,硫分配比為9.21～49.96,取得了較好的脫硫效果;LF精煉脫硫渣應用工業(yè)冶煉HRB400E螺紋鋼的脫硫率在10.0～41.5%之間,終點[S]含量滿足鋼種要求,成材質(zhì)量合格。本研究采用噴吹CO_2法對低鈦高爐渣進行脫硫處理后,可使渣中氧化物返回鋼鐵流程再次利用,實現(xiàn)了低鈦高爐渣的高效脫硫和全部成分的利用,并解決了半鋼前期爐渣化渣困難和脫磷率較低的問題,為低鈦高爐渣資源化利用奠定了理論和實驗基礎(chǔ),探索了新的應用方向。
[Abstract]:Titanium bearing blast furnace slag is a by-product of blast furnace smelting vanadium titanium magnetite produced, because the slag output is large, and contained TiO_2 is a valuable resource, so the titanium bearing blast furnace slag comprehensive utilization of resources as many researchers and enterprises focus, but there is no practical benefit, comprehensive utilization of technology to achieve industrialization, resulting in use a lot of resources, pollution of the environment. In this paper, a domestic plant producing low titanium slag as the research object (w (TiO_2) =6.72 ~ 10.21%), according to CaO SiO_2, MgO in slag, Al_2O_3, TiO_2 and S, higher content of FeO, the characteristics of low P content, combined with the problem of low steel converter smelting slag and semi steel pre dephosphorization rate of this plant, proposed for desulfurization of low titanium slag, respectively for preparation technology of semi tempered slag ball and LF refining slag. First, using XRD, EPMA, XPS and other means of different cooling methods (water quenching, 絀哄喎,鍧╁煔鍐，

本文編號：1548398