一种评价高炉渣综合排碱、脱硫能力的方法

文档序号:6098250阅读:781来源:国知局
专利名称:一种评价高炉渣综合排碱、脱硫能力的方法
技术领域
本发明涉及一种评价高炉渣的综合排碱、脱硫能力的方法,属冶金物化测试技术领域。
背景技术
20世纪70年代以来,冶金工作者对碱金属对高炉生产危害的认识逐步深入,积累了大量的宝贵经验。降低高炉碱金属危害常用的措施为通过配矿控制高炉碱负荷;定期洗炉排碱;降低炉缸温度、炉渣碱度;增大炉渣量。近年来,由于生产条件的变化,碱金属危害又成为影响大部分高炉正常生产的主要问题之一。原有理论已不能解决新出现的高炉碱金属危害问题,主要原因为1)炼铁原料供应紧张,高炉大量使用碱金属含量较高的铁矿石,通过配矿降低入炉碱金属负荷的余地已很小;2)富氧率增加使高炉的理论燃烧温度升高,有利于高炉内碱金属硅酸盐的还原;3)焦比的降低和富氧率的增加使吨铁煤气量降低, 高炉内煤气中的碱金属浓度升高,加剧了碱金属在高炉内的循环;4)原料的铁品位增加,高炉渣量由过去的500kg/t普遍下降到现在的300kg/t左右,导致单位炉渣的排碱、脱硫负担加重,炉渣排碱、脱硫的矛盾更加尖锐;5)传统理论对炉渣排碱、脱硫间的关系探讨较少,在原有理论指导下,高炉冶炼含碱铁矿时采用以“脱硫”为主和“定期排碱”的操作方针,采用此操作方针,一方面高炉生产失常的机率增大,给企业造成巨大的经济损失,另一方面,造成铁水质量(特别是硫含量)波动,对炼钢生产造成很大影响,严重时影响钢材质量。虽然部分钢铁企业设有铁水预处理装置,但由于技术复杂、成本高、污染严重等原因,该设备主要用于生产高附加值钢种,不能从根本上消除高炉的碱金属危害。高炉作为一个反应器,排碱、脱硫同时发生,能够排出炉外的碱金属有95%左右由炉渣排出;进入高炉总硫量的95%被生铁吸收,然后在渣、金间反应,其中大部分被炉渣脱除。由于炉渣脱硫和排碱的热力学条件相互矛盾,改善一个反应的热力学条件必然恶化另一个反应的热力学条件。目前,对高炉渣排碱、脱硫问题的研究还存在以下问题1)采用钾容量、硫容量来单独评价炉渣的排碱、脱硫能力,研究对象只是炉渣排碱、脱硫的单方面问题,未研究炉渣排碱、脱硫这两个相互制约的热力学参数间的关系。评价炉渣的综合排碱、 脱硫能力以及确定最优的热力学条件还不够准确;2)对于高炉排碱能力的研究,大部分研究未在平衡条件下进行,未考虑温度和气氛的影响,对炉渣排碱能力的评价不全面,研究结果的适用性差。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用气一渣平衡技术测定高炉渣硫化钾容量、并以此值的大小评价高炉渣综合排碱、脱硫能力的方法。本发明所称问题是由以下技术方案解决的
一种评价高炉渣综合排碱、脱硫能力的方法,特别之处是 所述方法包括下列骤a.制备渣样将试验渣样所需的Ca0、Si02、Al203、Mg0、TiA化学试剂分别在1100°C焙烧12h后备用,按照质量百分比为32. 3% 42. 3%,31. 6% 42. 7%、11% 19%、6. 0% 16. 8%、0. 68% 分别称取处理后的CaO、SiO2, A1203、MgO、TiO2化学试剂,混合均勻放入石墨坩埚,加热至 1500°C熔融、搅拌,恒温20min后取出,冷却、粉碎制成渣样备用;
b.设定碳酸钾试剂及渣样在高温炉刚玉管内的置放位置对试验用高温炉刚玉管温度分布进行标定,把盛装60克碳酸钾试剂的刚玉坩埚置于温度为1350°C处,把盛装40克渣样的钼坩埚置于刚玉坩埚之上141(T150(TC处,两坩埚间由透气耐火砖分隔;
c.渣样反应高温炉升温至1000°C时由底部通入Ar排尽其中的空气,达到预订的 141(Tl500°C后恒温lOmin,切换通入CO — CO2 一 SO2 一 Ar混合气体,混合气体流量比为CO: CO2: SO2: Ar = lOOmL/min: lOOmL/min: 10mL/min: 190mL/min,反应时间为 6 8 小时;
d.硫化钾容量测定取出渣样急冷,测定渣样中的钾含量和硫含量,计算出体系的钾
分压、硫分压,并根据下式计算出炉渣硫化钾容量的值
权利要求
1. 一种评价高炉渣综合排碱、脱硫能力的方法,其特征在于所述方法包括下列步骤a.制备渣样将试验渣样所需的CaO、SiO2,A1203、MgO、TiO2化学试剂分别在 110(Tll50°C焙烧12h后备用,按照质量百分比为32. 3% 42. 3%, 31. 6% 42. 7%、11% 19%、 6. 09Γ16. 8%、0. 68%分别称取处理后的CaO、SiO2、A1203、MgO、TiO2化学试剂,混合均勻放入石墨坩埚,加热至1500°C熔融、搅拌,恒温20min后取出,冷却、粉碎制成渣样备用;b.设定碳酸钾试剂及渣样在高温炉刚玉管内置放位置对试验用高温炉刚玉管温度分布进行标定,把盛装60克碳酸钾试剂的刚玉坩埚置于温度为1350°C处,把盛装40克渣样的钼坩埚置于刚玉坩埚之上141(T150(TC处,两坩埚间由透气耐火砖分隔;c.渣样反应高温炉升温至1000°C时由底部通入Ar排尽其中的空气,达到预订温度后恒温lOmin,切换通入CO — CO2 一 SO2 一 Ar混合气体,混合气体流量比为CO: CO2: SO2: Ar = lOOmL/min: lOOmL/min: 10mL/min: 190mL/min,反应时间为 6 8 小时;d.硫化钾容量的测定取出渣样急冷,测定渣样中的钾含量r(K)和硫含量r(S),计算“ w(K)2 -W(S)出体系的钾分压、硫分压,并根据下式计算出炉渣硫化钾容量的值=l^s= p2 u ‘式中: 一炉渣的硫化钾容量;『(κ)一炉渣的钾含量; 『⑶一炉渣的硫含量;I -mm+2 5A 3T/ L/ Τ y ρ一体系的钾分压,Pk = f:——、2 ‘ °° ; PlcV (jdCO3)一体系的硫分压,P1 = * 2其中R—气体常数,为8. 314 ;T1一体系温度,K ;Pm, Pco1 一CO、CO2分压,通过气体流量比可计算得出;e.高炉渣综合排碱、脱硫能力的评价由d步骤得出不同条件下的高炉渣的C1^值在 3. 94X ΙΟ"8 3. 36X ΙΟ"7之间, 值越大,该渣样的综合排碱脱硫能力越强。
2.根据权利要求1所述的评价高炉渣综合排碱、脱硫能力的方法,其特征在于所述 CO、CO2, SO2, Ar气体均为高纯瓶装气体,采用毛细管流量计进行气体流量精确控制。
3.根据权利要求2所述的评价高炉渣综合排碱、脱硫能力的方法,其特征在于所述渣样的钾含量以火焰原子吸收光谱法测定,硫含量采用燃烧碘量法测定。
全文摘要
一种评价高炉渣综合排碱、脱硫能力的方法,用于解决通过硫化钾容量来评价高炉渣综合排碱、脱硫能力问题。该方法包括制备渣样、设定碳酸钾试剂及渣样在高温炉刚玉管内置放位置、渣样反应、硫化钾容量测定、高炉渣综合排碱、脱硫能力评价等步骤。本发明针对高炉脱硫和排碱的热力学条件相互矛盾问题,提出了采用气-渣平衡技术准确测定高炉渣硫化钾容量的方法,并且以硫化钾容量值的大小来评价高炉渣的综合排碱、脱硫能力的大小,获得同时满足脱硫、排碱的适宜热力学条件。本发明方法简便,重现性好,可以为高炉制定合理的操作制度提供基础数据,使高炉既生产合格铁水又保持最大的排碱能力,消除在高碱负荷、低渣冶炼条件下碱金属对高炉生产的危害。
文档编号G01N31/12GK102279203SQ20111019291
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月11日 优先权日2011年7月11日
发明者刘增勋, 刘然, 吕庆, 孔延厂, 孙艳芹, 张淑会, 李建朝, 李福民, 欧阳坤 申请人:河北联合大学
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