一种预报冶金炉渣熔化温度的方法
【专利摘要】本发明属于冶金技术，涉及一种预报冶金炉渣（CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O）熔化温度的方法，通过建立炉渣成分与其熔化温度之间的数值模型，可以快速准确的预报不同组分炉渣熔化温度。本发明是首先确定CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O炉渣中各组分的质量百分比含量，然后代入数值模型计算出炉渣熔化温度。本发明在几分钟之内即可快速准确地得到不同组分炉渣的熔化温度，从而及时指导冶炼工艺操作，有效解决了实际生产中由于炉渣熔化温度测定费时费力不能及时得到不同组分炉渣熔化温度的问题，可以显著提高冶炼生产效率。
【专利说明】一种预报冶金炉渣熔化温度的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金技术，涉及一种预报冶金炉渣(CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O)熔化温度的方法，通过建立炉渣成分与其熔化温度之间的数值模型，可以快速准确的预报不同组分炉渣熔化温度。
【背景技术】
[0002]拜耳法赤泥含有Fe、S1、Al、Ca以及贵重的T1、V、Sc、稀土元素、Ta等，是一种宝贵而丰富的二次资源。赤泥中的主要氧化物是氧化铁和氧化铝，两者占的比例较大，达50%左右。采用还原熔炼炼铁工艺处理赤泥，还原熔炼过程中氧化铁被还原形成铁水，赤泥中不被还原的氧化铝等氧化物形成炉渣。该炉渣经碳酸钠溶液湿磨溶出，实现Na、Al的回收和得到富集T1、Sc和Re的白泥渣；再以白泥为原料经过脱硅除钙之后的溶液，用萃取法提钪，进而实现赤泥的综合利用。
[0003]在还原熔炼赤泥过程中，形成的CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O熔融炉渣要求具有良好的物理化学性质，如具有合适的熔化温度、黏度、表面张力等。其中熔化温度是炉渣的重要物理性质之一，其高低对冶炼工艺操作有着十分重要的影响，因此确定炉渣的熔化温度是非常必要的。由于此熔融炉渣为高碱度高氧化铝的铝酸钙炉渣，炉渣化学组成与传统的高炉渣、精炼渣等冶金炉渣皆有所区别，以往的计算炉渣熔化温度的经验公式已不适合该炉渣。而传统实验测定炉渣熔化温度通常采用试样变形法进行，首先经过处理渣样、粉碎、过筛(200目)和搅拌均勻，制成Φ3ι?πιΧ3πιπι的小圆柱体，然后放在高温电炉中升温，通过观察试样高度的变化，取试样高度降到二分之一时的温度为熔化温度。整个测定过程步骤较多，制样、升温熔化时间较长，分析一个渣样往往需要5、6个小时甚至更长时间，费时费力。在实际生产中由于原、燃料成分的变化，会导致炉渣成分产生波动，进而使炉渣的熔化温度发生变化，因此，快速准确地预报不同组分熔融炉渣的熔化温度，从而及时有效指导冶炼工艺操作，具有重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为解决如何快速准确地预报不同成分熔融炉渣的熔化温度，进而提供一种通过建立数值模型预报冶金炉渣(CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O)熔化温度的方法。
[0005]本发明技术方案:一种预报冶金炉渣熔化温度的方法，首先确定CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O炉渣中各组分的质量百分比含量，然后代入数值模型计算出炉渣熔化温度。
[0006]CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O 炉渣成分质量百分比范围一般在:Ca045— 55%，Al2O3H — 22%，Si021 5— 23%, MgO0.5—7%, TiO21-5%, Na201—5%。根据炉渣成分范围，采用均匀设计方法安排熔化温度测定试验方案(编号1-15)见表I。均匀设计最大的特点是可以将试验点均匀的散布在实验范围内，从而能够用较少的试验点获得更多的信息，可为后期回归分析提供全面可靠的分析数据。使用化学分析纯试剂按试验方案配制不同成分的试验洛。将各试验洛分别进行混合、研磨、过筛(200目)和搅拌均匀，最后分别制成Φ3_Χ3_的小圆柱体，使用RDS-05全自动炉渣熔点熔速测定仪，采用试样变形法，进行熔化温度测定。在熔速测定仪供电升温过程中，不断观察屏幕上试样高度的变化，取试样高度降到二分之一时的温度为熔化温度。进行3次重复实验，取其平均值，实验结果见表1。针对试验方案中炉渣成分与其相应的熔化温度测定结果，采用偏最小二乘法进行回归分析，进而得到炉渣成分与其熔化温度之间关系的数值模型。
[0007]本发明的数值模型如下:
[0008]y=1436.7645341+0.932782x1+9.482147x2-28.976911x3-0.561699x4+5.583382x5+10.247345x6+0.177352xl*xl+0.227290x2*x2+2.406121x3*x3+2.051196x4*x4_0.0647-07x5*x5-l.531494x6^x6+0.116161xl*x2_l.125225xl*x3+0.325265xl*x4+0.097226x1*x5-0.301549xl*x6-0.622919x2*x3_2.983188x2*x4_0.968247x2^x5+0.326712x2*x6+2.928034x3*x4+0.566660x3*x5+0.245467x3*x6_2.370043x4*x5-3.373537x4*x6+2.634387x5*x6
[0009]式中:y为熔化温度，单位。C ；xl 为 CaO, w% ；χ2 为 Al2O3, w% ；x3 为 SiO2, w% ；x4 为TiO2, w% ；x5 为 MgO, w% ；x6 为 Na2O, w% ；w% 为质量百分比。
[0010]将表1中试验方案(编号1-15)的各炉渣成分，分别代入本发明建立的数值模型进行计算，计算结果见表1中的“计算的熔化温度”。为了进一步验证本发明建立的数值模型的准确性，分别选取2组不同于试验方案的炉渣成分(表1中的验证I和验证2)按照上述熔化温度测定方法进行熔化温度测定，同时采用本发明建立的数值模型进行计算，测定与计算结果见表1。通过对比实验测定的熔化温度与本发明数值模型计算的熔化温度，可以看出两种方法的熔化温度数值相近，也表明通过建立的数值模型计算，可准确地预报熔融炉渣的熔化温度。
[0011]本发明的优点是在掌握炉渣成分的基础上，将炉渣成分输入建立的炉渣成分与其熔化温度之间的数值模型进行计算，在几分钟之内(现有技术需要5、6个小时)，即可快速准确地得到不同组分炉渣的熔化温度，从而及时指导冶炼工艺操作，有效解决了实际生产中炉渣熔化温度测定费时费力不能及时得到不同组分炉渣熔化温度的问题，可以显著提高冶炼生产效率。
【具体实施方式】
[0012]选取不同于试验方案的炉渣成分(均为质量百分比)，对利用本发明的数值模型准确预测炉渣熔化温度作进一步说明。
[0013]本发明的数值模型:
[0014]y=1436.7645341+0.932782x1+9.482147x2-28.976911x3-0.561699x4+5.583382x5+10.247345x6+0.177352xl*xl+0.227290x2*x2+2.406121x3*x3+2.051196x4*x4_0.0647-07x5*x5-l.531494x6^x6+0.1 16161xl*x2_l.125225xl*x3+0.325265xl*x4+0.097226x1*x5-0.301549xl*x6-0.622919x2*x3_2.983188x2*x4_0.968247x2^x5+0.326712x2*x6+2.928034x3*x4+0.566660x3*x5+0.245467x3*x6_2.370043x4*x5_3.373537x4*x6+2.634387x5^x6[0015]式中:y为熔化温度，单位。C ；xl 为 CaO, w% ；x2 为 Al2O3, w% ；x3 为 SiO2, w% ；x4 为TiO2, w% ；x5 为 MgO, w% ；x6 为 Na2O, w%。
[0016]首先确定CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O炉渣中各组分的质量百分比含量，然后将各组分的含量值代入数值模型计算出炉渣熔化温度。
[0017]实施例1:炉渣成分为 Ca0=54.57%, Α1203=16.5%, Si02=18.43%, Ti02=3.40%,Mg0=4.50%, Na20=2.60%，通过本发明数值模型计算，炉渣熔化温度为1386°C。
[0018]实施例2:炉渣成分为 Ca0=51.25%, Α1203=19.84%, Si02=17.32%, Ti02=4.36%,Mg0=3.5%，Na20=3.73%，通过本发明数值模型计算，炉渣熔化温度为1371.4°C。
[0019]实施例3:炉渣成分为 Ca0=48.88%, Α1203=22.30%, Si02=17.46%, Ti02=4.36%,Mg0=2.50%, Na20=4.50%，通过本发明数值模型计算，炉渣熔化温度为1355.3V。
[0020]实施例4:炉渣成分为 Ca0=52.47%, Α1203=19.84%, Si02=18.09%, Ti02=2.40%,Mg0=4.0%, Na20=3.20%，通过本发明数值模型计算，炉渣熔化温度为1372.9°C。
[0021 ] 本说明书中未作详细描述之内容为本领域专业技术人员公知现有技术。
[0022]表I试验方案与测定及计算结果
[0023]
【权利要求】
1.一种预报冶金炉渣熔化温度的方法，首先确定CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O炉渣中各组分的质量百分比含量； 然后代入数值模型计算出炉渣熔化温度；数值模型为:
y=1436.7645341+0.932782x1+9.482147x2-28.976911x3-0.561699x4+5.583382x5+10? 247345x6+0.177352xl*xl+0.227290x2*x2+2.406121x3*x3+2.051196x4*x4_0.064707x5*-x5-l.531494x6^x6+0.116161xl*x2_l.125225xl*x3+0.325265xl*x4+0.097226xl*x5_0.301549xl*x6-0.622919x2*x3-2.983188x2*x4_0.968247x2*x5+0.326712x2*x6+2.928034x3*x4+0.566660x3*x5+0.245467x3*x6_2.370043x4*x5_3.373537x4*x6+2.634387x5*x6
式中:y 为熔化温度，单位。C;xl 为 Ca0，w% ；x2 为 Al2O3, w% ；x3 为 SiO2, w% ；x4 为 TiO2,w% ；x5 为 MgO, w% ；x6 为 Na2O, w% ；w% 为质量百分比。
【文档编号】G06F19/00GK103886224SQ201410151008
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】佟志芳, 李英杰, 陈涛, 王旭 申请人:江西理工大学