含鈦高爐渣的流變特性及其泡沫化的研究.pdf

1、攀鋼高爐進行全釩鈦磁鐵礦冶煉時，爐渣中TiO2的含量高達27％～30％，隨之就出現了一系列的特殊問題。在工業(yè)生產中，攀鋼通過調整爐渣成分，控制渣中TiO2含量在23％～24％，并提高爐內高溫區(qū)的氧勢，從而抑制了TiO2的過還原，使高爐冶煉得以順利進行。盡管采用這種方法攀鋼的釩鈦磁鐵礦冶煉已經達到較高的技術經濟水平，但也存在著釩資源回收率下降的問題。本文在實驗室就含鈦高爐渣的流變特性及其泡沫化問題進行了若干基礎研究，欲為高爐全釩鈦磁鐵礦冶

2、煉也能獲得良好的技術經濟指標奠定一定的理論基礎。 試樣以攀鋼現場渣的成分為基礎，考慮了對爐渣性質影響比較明顯的主要組分：CaO、SiO2、MgO、TiO2和MnO，用正交設計表 安排了16個渣樣。實驗共進行了兩組。第一組實驗是在1500℃時，采用高溫可變轉速粘度計，測量了渣樣在8 r/min、12 r/min、16 r/min、20r/min時的粘度。根據不同的轉速，求出對應的剪切速率 ，然后根據公式 ，求出各剪切速率下的剪切應

3、力 ，繪制各渣樣的流變特性曲線，然后作 對數曲線，回歸得到各渣樣的本構方程，根據n的大小來判斷各渣樣的流變特性，并運用直觀分析法分析了渣中各成分對渣樣流變特性的影響。從實驗得到的各渣樣的本構方程中可以看出，指數n均小于1，因此高鈦渣屬于非牛頓粘性流體中的假塑型流體，以往將高鈦渣作為牛頓流體的測試方法是不可行的，測試結果無法真實地表達非牛頓熔渣的情況；以各渣樣本構方程的指數n為指標進行直觀分析得到，對渣樣流變特性影響最大的是二元堿度，其次

4、是MgO和TiO2，影響最小的是MnO。第二組實驗是將可變轉速粘度計的轉速固定在12 r/min，分別測量各渣樣在1450℃、1475℃、1500℃、1525℃時的粘度。繪制各渣樣的粘溫曲線，并根據Arrhenius公式計算出各渣樣的粘流活化能，同樣運用直觀分析法對實驗結果進行了分析。結果表明，二元堿度對高鈦渣的粘流活化能影響最大，其次是MgO和MnO，影響最小的是TiO2。這與第一組實驗討論的結果基本一致。縱觀以上兩組實驗，在同一轉速

5、下，爐渣組分對流變特性的影響與對粘流活化能的影響恰好相反，即本構方程的指數n越小，非牛頓流變特性越明顯，渣的粘流活化能就越小。 攀鋼高爐含鈦爐渣的泡沫化問題是高爐實現全釩鈦磁鐵礦冶煉的一大障礙，本文在課題組前期研究的基礎上，針對高鈦渣計算出了泡沫化指數經驗公式中的C在600～800之間。利用上述得到的泡沫化指數公式預測爐渣的泡沫化程度雖然簡單明了，但是有關高鈦渣表面性質的數據相對缺乏，實驗測試相當困難，因此，本文就高鈦渣中各成分