《複合相爐渣中磷的富集機理研究》是依託安徽工業大學，由夏雲進擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：複合相爐渣中磷的富集機理研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：夏雲進
- 依託單位：安徽工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為了提高爐渣脫磷能力和減少渣量，長期以來煉鋼工作者一直致力於脫磷理論的研究，但其脫磷理論幾乎都建立在假設煉鋼爐渣為均勻液相的基礎上(實際上煉鋼爐渣是液相與固相共存的複合相爐渣)，而對爐渣體系中磷含量是液相渣幾倍至幾十倍的固相的作用卻一直沒有任何關注。若能弄清磷在複合相爐渣中的富集機理，充分發揮固相的作用，可大幅提高爐渣脫磷能力和減少渣量，然而受研究方法與實驗手段的限制，複合相爐渣中磷的富集機理尚不明確。本項目以建立複合相爐渣的平衡相圖為基礎指導後續研究，之後通過實驗分別對複合相爐渣中液相與固溶體相的熱力學性質進行研究，根據研究結果從熱力學上分析磷向固相富集的可能性及程度，最後研究動力學因素（如磷的擴散速度以及固體顆粒大小及形貌）對磷富集過程的影響，並建立動力學模型，以達到揭示複合相爐渣中磷富集機理的目標，創新脫磷方法與理論，為減少脫磷過程中石灰消耗與渣量提供科學依據。
結題摘要
為了提高爐渣脫磷能力和減少渣量，長期以來煉鋼工作者一直致力於脫磷理論的研究，但其脫磷理論幾乎都建立在假設煉鋼爐渣為均勻液相的基礎上(實際上煉鋼爐渣是液相與固相共存的複合相爐渣)，而對爐渣體系中磷含量是液相渣幾倍至幾十倍的固相的作用卻一直沒有任何關注。若能弄清磷在複合相爐渣中的富集機理，充分發揮固相的作用，可大幅提高爐渣脫磷能力和減少渣量，然而受研究方法與實驗手段的限制，複合相爐渣中磷的富集機理尚不明確。本項目首先調研了少渣冶煉工藝實際爐渣的微觀結構與物相組成，之後研究了複合相爐渣的液相與固溶體相中磷的熱力學性質以及動力學因素對磷富集的影響，最後通過實驗室實驗研究了固溶體的兩種不同形成機制（析出機制和擴散機制）對脫磷過程中的影響。通過研究發現：少渣冶煉工藝中脫磷期脫磷率較高（40%～60%）的脫磷渣中，磷主要富集在矽酸二鈣固相顆粒中；而脫磷率較低（30%以下）的脫磷渣中矽酸二鈣固相含量較少，造渣過程中形成富含磷的固相對加快脫磷反應起重要作用；2CaO•SiO2顆粒加入CaO-SiO2-FeO-P2O5體系爐渣後，磷元素在2CaO•SiO2顆粒內均勻分布，渣中酸性氧化物含量(%SiO2)+(%P2O5)達到20%時，FetO含量為70%左右時，磷分配達到最大值，隨著渣中2CaO•SiO2顆粒比例增加，磷分配比基本保持不變；當MnO含量低於3%時，固溶體中磷含量隨MnO含量增加而降低，當MnO含量高於3%時，固溶體中磷含量隨MnO含量增加而增加；加入MgO，Al2O3與Li2O促進了磷向固體顆粒富集；爐渣中固溶體形成有擴散機制與析出機制兩種，加入石灰顆粒，固溶體形成機制為析出機制，而加入矽酸二鈣顆粒，固溶體形成為擴散機制與析出機制共存，析出機制形成的固溶體含磷量更高；兩種機制脫磷實驗結果顯示，隨著C2S固體顆粒量的增加，前3min內脫磷率逐漸降低，從高效脫磷鹼度考慮，加入C2S固體顆粒，通過擴散機制難以實現高效脫磷，高效脫磷應控制C2S-C3P固溶體為析出路徑。通過本項目的研究揭示了複合相爐渣中磷富集機理，創新了脫磷方法與理論，為減少脫磷過程中石灰消耗與渣量提供了科學依據。
