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。由于錳鐵在轉爐脫磷后期加入到鋼水中，其雜質含量對鋼水潔凈度有很大影響。高爐生產的錳鐵中雜質元素磷含量達到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的光學堿度比CaO和BaO高，預期含稀土氧化物渣系具有很好的脫磷熱力學條件。
　　本課題通過研究含稀土氧化物渣系的熱物理性質、脫磷熱力學以及錳鐵脫磷實驗，確定熔點和黏度低、磷酸鹽容量高、性質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。結合稀土氧化物含量對熔渣熔化性質及黏度的影響，選取稀土氧化物含量為6%的爐渣進

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。結合實驗結果與分析，得出錳鐵脫磷合適的熱力學條

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控制的條件下，根據雙膜理論建立了錳

6、鐵脫磷動力學方程。錳鐵中磷質量分數(shù)的實測結果與擬合結果吻合，擬合函數(shù)相關系數(shù)均大于0.96，說明錳鐵脫磷過程限制性環(huán)節(jié)為磷的擴散傳質。
　　5)通過脫磷熱力學優(yōu)化，結合錳鐵合金脫磷動力學分析，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%