【摘 要】
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钢铁行业能耗巨大,高炉炼铁工艺能耗约占钢铁行业能耗的70%。因此可见,降低炼铁工序能耗是降低钢铁企业总能耗的重中之重。高炉渣是炼铁工艺重要的副产品,对于高炉冶炼起着至关重要的作用,并且对于炉缸内的热量也有重要的影响。高炉渣比热容的大小会直接影响高炉冶炼过程,比热容的大小对于炉温和能源的消耗都有很大影响。并且随着进口铁矿石的增加,炉料中Al2O3含量增加,从而使得炉渣的流动性变差,不利于高炉冶炼。因
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钢铁行业能耗巨大,高炉炼铁工艺能耗约占钢铁行业能耗的70%。因此可见,降低炼铁工序能耗是降低钢铁企业总能耗的重中之重。高炉渣是炼铁工艺重要的副产品,对于高炉冶炼起着至关重要的作用,并且对于炉缸内的热量也有重要的影响。高炉渣比热容的大小会直接影响高炉冶炼过程,比热容的大小对于炉温和能源的消耗都有很大影响。并且随着进口铁矿石的增加,炉料中Al2O3含量增加,从而使得炉渣的流动性变差,不利于高炉冶炼。因此研究高铝高炉渣的熔化特性以及比热容就变得尤为重要。本文主要针对高铝高炉渣系,采用同步热分析仪对炉渣进行TG-DSC和比热容检测,对炉渣升温过程中矿物演变机制进行研究;针对不同w（MgO）/w（Al2O3）、碱度R和w（Al2O3）对于炉渣熔化特性和比热容的影响,进行了分析。主要得到以下结论:（1）预熔渣在升温过程中,TG曲线基本无变化,可得炉渣质量基本不变,说明加热过程中炉渣基本没有发生挥发和吸收外界气体等反应。（2）研究发现高炉渣在升温过程中DSC曲线变化复杂,出现了低温放热峰和多个高温吸热峰。分析认为低温（900℃）放热峰为游离的SiO2或黄长石内SiO2组分的晶型转变（SiO2（amorphous）（?）α-SiO2（Tridymite））;1250℃ 吸热峰为CaO·Al2O3·2SiO2和2CaO·0.5MgO·0.5Al2O3·1.5SiO2共晶逆反应液相析出峰;部分组分出现的1270℃的吸热峰发生了包晶逆反应;1290℃～1310℃之间的尖锐吸热峰为CaO·SiO2与2CaO·Al2O3·SiO2共晶逆反应液相析出峰;1390℃～1450℃之间拖有较长尾巴的钝化吸热峰为炉渣熔化峰。（3）本文对炉渣的熔化过程进行了分析,随着w（MgO）/w（Al2O3）的增大,熔化开始温度和熔化结束温度变化很小,最大温度差约为40℃;随着碱度的增加,熔化温度增加,当碱度从1.15增加到1.20时,熔化温度的变化率大于碱度从1.20增加到1.25;随着w（Al2O3）的增加,熔化开始温度降低,熔化结束温度升高。（4）炉渣熔化热的范围为128J/g～210J/g。随着w（MgO）/w（Al2O3）的增大,炉渣熔化热增大;当w（Al2O3）=15%时,随着碱度的增大,熔化热增加;当w（Al2O3）=1 8%和 20%时,w（MgO）/w（Al2O3）=0.25 和 0.35 时,熔化热在 R=1.20 时最小;随着 Al2O3含量的增加熔化热总体呈现增大的趋势。（5）高炉渣在熔化前,比热容变化复杂,不满足一般固体物质比热容随温度升高而增加的规律,体现出炉渣结构的复杂性。（6）在本试验范围内,1500℃ 时炉渣比热容变化范围为0.67J/（g·℃）～1.71J/（g·℃）。随着 w（MgO）/w（Al2O3）和 Al2O3含量的增大比热容先增大后减小,分别在w（MgO）/w（Al2O3）=0.35和w（Al2O3）=18%时达到最大;炉渣比热容随着碱度R的增大而增大,其中碱度从1.15增加到1.20时比热容的变化率要大于碱度从1.20增加到1.25时,并且碱度1.20与1.25的比热容最大差值为0.49J/（g·℃）。（7）建立了不同成分Cp随温度变化表达式和1500℃时比热容Cp与碱度R、w（Al2O3）和w（MgO）/w（Al2O3）之间的关系式,试验数据与关系式计算数据吻合较好。综上所述,通过对高铝高炉渣熔化特性以及比热容的试验研究,在本试验Al2O3的含量范围内,得到适宜的炉渣成分为R=1.20,w（MgO）/w（Al2O3）=0.35。本论文的研究内容可以为实际高铝高炉渣的冶炼提供理论指导,有利于提升高炉冶炼工艺水平。
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