《利用熔融改質轉爐鋼渣冶煉Fe-Si-Mn合金的研究》是依託東北大學，由陳敏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：利用熔融改質轉爐鋼渣冶煉Fe-Si-Mn合金的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳敏
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本申報項目結合轉爐鋼渣利用與研究現狀，通過向熔融鋼渣中加入SiO2質改質劑和碳質還原劑冶煉Fe-Si-Mn合金的研究，探索熔融鋼渣中有價金屬高效回收和鋼渣高溫物理顯熱有效利用的新途徑。通過熱力學分析與實驗研究，在考察熔融改質鋼渣成分和還原工藝條件對合金成分影響的基礎上，研究選擇性還原過程中熔渣與合金熔體相的成分變化規律，確定改質鋼渣成分、還原劑加入量及還原溫度等對熔渣中組分選擇性還原的影響規律與作用機制，掌握渣中組元在選擇性還原過程中的冶金行為，確定還原過程的限速環節，並在此基礎上進行熔融改質轉爐鋼渣冶煉Fe-Si-Mn合金的物料平衡和熱平衡計算，為利用熔融改質鋼渣冶煉Fe-Si-Mn合金的工藝開發和合理工藝參數制定提供理論依據。本項目特色在於兼顧熔融鋼渣物理熱利用與渣中資源的的高效回收，具有較高學術價值，研究結果對促進轉爐鋼渣在企業內部循環與高效資源化利用及節能減排均具有十分重要的意義。
結題摘要
(1) SiO2在熔渣中的溶解度隨溫度的升高而增大，1800℃時其溶解度達到80%；同時，改質鋼渣的液相線溫度隨著w(SiO2)的增加而降低，w(SiO2)為55%時熔渣的液相線溫度達到最低值的1308℃。 (2) 隨著熔渣中w(SiO2)的增加，a(MnO)和a(CaO)減小，a(FeO)先增大，當w(SiO2)為30%左右時達到最大值。a(SiO2)隨著其質量分數的增加而增大。 (3) 熔融改質鋼渣中組元的還原順序依渣中w(SiO2)大小而改變。當鋼渣中w(SiO2)小於46.4%時，其還原順序為Fe→Mn→P；當w(SiO2)為46.4~54.2%時，還原順序為Fe→P→Mn→Si；w(SiO2)大於54.2%時，其還原順序依次為Fe→Si→P→Mn. (4) 提高溫度有利於渣中組元的還原。當渣中w(SiO2)為60%時1500℃條件下合金相中w[Si]不足20%，(SiO2)還原率不足10%，而1800℃時合金相中w[Si]大於60%，(SiO2)還原率超過50%。 (5) 還原劑配入量不同，鐵合金成分不同。熔渣中w(SiO2)＜40%時且配碳量小於熔渣的2%時，生成Fe-Mn合金，配碳量為2~2.5%時生成Fe-Mn-P合金，大於3%生成Fe-Si-P-Mn合金。1800℃時w(SiO2)為60%、配碳量16.2%，能夠獲得矽含量大於60%的Fe-Si-Mn合金。 (6) 利用SiO2改質有利於鋼渣的中氧化鈣的還原，使CaO的還原率從原渣的18.41%上升至w(SiO2)為60%時的52.87%，有利於鋼渣物理熱的利用，促進節能效果。 (7) 利用改質鋼渣在1800℃下冶煉鐵合金，在配碳量適宜時，其產物中合金主要成分w(Ca)=17.67%、w(Si)=51.60%、w(Fe)=13.65%，渣中CaO、SiO2、FeO利用率為分別為52.87%、90.05%、100%。利用1噸改質鋼渣冶煉鐵合金可節能726.2kW•h/t合金。 (8) 較適宜的鋼渣組成是w(SiO2)為60%左右，適宜的溫度範圍是1750~1850℃，適宜的還原劑配入量是35%左右。 (9) 根據動力學模型可知，改質熔渣中(MnO)和(SiO2)還原限制環節是其在中的擴散，並根據限制環節確定了(MnO)和(SiO2)還原反應的速率方程。
