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太鋼3#、4#高爐鐵水的化學(xué)成分如表1所示，鐵水溫度穩(wěn)定在1530℃左右，鐵水[Si]含量高，鐵水需采用兩次脫硅工藝，即爐前鐵水溝連續(xù)脫硅法(稱為一次脫硅)和鐵水罐噴吹脫硅法(稱為二次脫硅)。爐前鐵水溝連續(xù)脫硅法將鐵水含硅脫至0.45%后，再采用鐵水罐噴吹脫硅法將鐵水含硅脫至0.15%后，才能進(jìn)行鐵水預(yù)脫磷處理。 太鋼鐵水預(yù)處理脫硅劑主要是軋鋼鐵皮、轉(zhuǎn)爐塵和燒結(jié)除塵灰，燒結(jié)除塵灰所占比例最大，脫硅劑的化學(xué)成分如表2所示，表中Oeff表示脫硅劑中有效氧含量(即脫硅劑中所有與鐵結(jié)合的氧的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，脫硅劑粒度小于0.15mm。 由于脫硅過程中是一個氧化反應(yīng)，鐵水中的[Si]和[C]被FeO氧化產(chǎn)生一定量的SiO2、CO氣體，脫硅終了，隨著SiO2的生成，渣子堿度降低，粘度變稠，而CO氣體又要上浮排除，穿過熔融的渣層，因而使熔渣保持泡沫化狀態(tài)，脫硅渣氣泡過程的主要反應(yīng)式有： 由反應(yīng)式(2)可知：通過熔渣供氧脫碳而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)式熔渣中產(chǎn)生了大量的CO氣泡，CO氣泡的聚集、長大和逸出使熔渣泡沫化。當(dāng)脫硅渣堿度為0.5時，產(chǎn)生泡沫渣高度最大，當(dāng)粘度η=3.5Pa•s時，所產(chǎn)生泡沫維持時間較長，主要是因為熔渣粘度增大時，氣泡聚集長大、上浮、逸出速度減慢而泡沫穩(wěn)定持續(xù)時間延長。 泡沫形成時，渣體系有很大的氣液界面積，如果熔渣的表面張力很高，則體系的表面吉布斯能（σΔA）增高，泡沫在熱力學(xué)上不穩(wěn)定，有自動合并而消滅的趨勢。但是，熔渣內(nèi)各個氣泡之間有液相分隔膜存在，從而阻礙了氣泡的合并，在某種穩(wěn)定的條件下（表面張力�。菽梢詼�(zhǔn)穩(wěn)定存在，另外，熔渣的粘度對此有很大的影響，熔渣的粘度越高，能阻止氣泡之間液體的排出（稱為排液），排液的速度越慢，延長了泡沫的壽命。隨著脫硅過程的深入，熔渣堿度降低，溫度的降低，熔渣粘度升高，CO氣體的不斷產(chǎn)生，脫硅鐵水罐內(nèi)產(chǎn)生大量溢出泡沫渣。根據(jù)現(xiàn)場觀察，每當(dāng)鐵水罐內(nèi)僅盛一半脫硅鐵水時，已有大量泡沫渣溢出。 2.2消泡途徑methods of defoaming 根據(jù)泡沫產(chǎn)生的機(jī)理，要想有效抑制泡沫的生成，可通過降低熔渣中的氧含量，即減少熔渣中FeO的含量減少CO氣體的生成；降低熔渣粘度，便于CO氣泡聚集、上浮、排除，即鐵水溫度維持一合理出鐵溫度范圍有利于脫硅和消泡；提高熔渣的堿度在中性范圍：實踐證明：當(dāng)脫硅渣堿度為1.0～1.5時，產(chǎn)生泡沫最�。惶岣呷墼谋砻鎻埩�，使氣液界面積體系的表面吉布斯能（σΔA）增高，泡沫在熱力學(xué)上不穩(wěn)定，則會自動合并而消滅，向脫硅鐵水表面熔渣中配加能提高熔渣表面張力的物質(zhì)（如CaO、Al2O3）。 通過上述分析，設(shè)計消泡劑具有較低的粘度，較高的堿度，成渣快，熔點低，在脫硅即將完畢時第一時間加入大鐵水罐鐵水表面，提高脫硅渣的堿度和表面張力，降低脫硅渣的粘度，以抑制其起泡，消泡劑的原料配比和化學(xué)成分分別如表3和表4所示。 在脫硅過程中，熔渣發(fā)泡沫化主要來源是氣體CO，控制出鐵溫度在1500～1520℃之間，并采用新開發(fā)的消泡劑，將熔渣堿度穩(wěn)定在1.1~1.35左右，降低渣中SiO2的活度aSiO2，有助于降低脫硅渣粘度，促進(jìn)渣中CO氣泡聚集、上浮、排除，起到了很好的消泡效果。 脫磷過程所用造渣材料主要是石灰和螢石粉劑的混合物，但石灰易吸潮，結(jié)團(tuán)，不利于儲存，且在管道輸送過程中容易堵塞管路，為此要求脫磷劑石灰粉應(yīng)具有以下性能： 1）、脫磷劑石灰粉表面改性后不影響脫磷劑的物化性能和脫磷效果。 2）、脫磷劑石灰粉表面改性后，不吸水、不結(jié)團(tuán)、不堵槍。 3）、流態(tài)化性能好，安息角＜28°。 通過試驗比較，能夠應(yīng)用于預(yù)處理脫磷石灰粉劑改性的方法是表面處理改性。用固體石蠟、硬酯酸、液體硅油和其他羥基改性劑以物理吸附和機(jī)械粘附的形式吸附粘著于活性石灰粉表面，在表面形成羥基復(fù)合鍵，然后，有機(jī)基團(tuán)又相互縮合、齊聚形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的膜，覆蓋在石灰粉的表面，對礦物表面進(jìn)行處理。改性的工藝是：石灰粉→加入3#改性劑→高速攪拌反應(yīng)15min→改性產(chǎn)品取樣性能測試→罐車密閉運(yùn)至使用現(xiàn)場。改性前后安息角對比如圖。 鈍化后的脫磷劑投入二鋼進(jìn)行工業(yè)試驗，在不改變原有噴吹參數(shù)的條件下，整個噴吹過程中噴吹速度穩(wěn)定，沒有發(fā)生堵槍、堵喉口的情況，粉劑流動性較好；對脫磷和脫硫處理各5罐進(jìn)行跟蹤，全部達(dá)到冶煉工藝要求。兩年多來，使用近20000噸表面改性脫磷劑表明，在太鋼二鋼廠鐵水預(yù)處理使用過程中不堵槍、不結(jié)塊，解決了脫磷劑流動性差、堵槍的問題，實踐證明有效改變物料物理性能，便可解決生產(chǎn)中的疑難問題，并且取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 |
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