【摘 要】
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转炉钢渣是炼钢过程中的副产品,其资源化利用一直备受关注。由于转炉钢渣中TFe含量近30%,回收其中铁元素,有利于促进冶金二次资源的高附加值利用和节能减排。借鉴铁浴法熔融还原原理,用铝灰作为还原剂对熔融钢渣进行渣浴还原时,不仅可以对转炉钢渣进行高附加值地深度还原,而且随铝灰的加入可自发调节熔渣的熔化温度与黏度,改善还原的动力学条件,促进金属液滴的聚合长大与渣金分离。在利用铝灰还原转炉钢渣过程中,熔渣
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（No.51374062,51574065,51574066,51774072,51774073）； 十三五国家重点研发计划（2017YFB0304201,2017YFB0304203）；
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转炉钢渣是炼钢过程中的副产品,其资源化利用一直备受关注。由于转炉钢渣中TFe含量近30%,回收其中铁元素,有利于促进冶金二次资源的高附加值利用和节能减排。借鉴铁浴法熔融还原原理,用铝灰作为还原剂对熔融钢渣进行渣浴还原时,不仅可以对转炉钢渣进行高附加值地深度还原,而且随铝灰的加入可自发调节熔渣的熔化温度与黏度,改善还原的动力学条件,促进金属液滴的聚合长大与渣金分离。在利用铝灰还原转炉钢渣过程中,熔渣体系为CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO五元体系,其黏度特性直接影响还原过程的动力学条件,进而影响生产顺行及铁的收得率,因此该五元体系的黏度特征是影响铝灰还原转炉钢渣效果的重要指标。本文从微观结构角度解释了黏度演变的规律,同时通过计算单元结构活化能的方式,建立一种新型的适用于熔融CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO五元体系及其子体系的黏度模型。所得主要结论如下:（1）FeO在熔体中作为网络修饰体起到解聚作用,随着FeO含量由25%减少到0%,熔体中复杂的硅酸盐结构Q2和Q3总量逐渐增大,简单的硅酸盐结构Q0和Q1总量逐渐减少,硅酸盐的聚合度不断地增强。（2）在Al2O3含量低于15%时,熔体的主导结构为硅酸盐结构,随着A12o3含量增加,Al3+进入硅酸盐结构中作为Si4+的替代品,起到增强硅酸盐结构的作用。在A12o3含量由15%增至30%时,熔体的主导结构由硅酸盐结构转变为铝酸盐结构,铝酸盐结构总量逐渐增大,并且FeO含量持续降低,复杂的硅酸盐结构Q2和Q3总量增加,最终体系的聚合度显著地增强。（3）温度为1873 K,碱度与MgO含量保持不变时,当A1203含量低于15%,FeO含量由25%减少到15%,体系中简单的硅酸盐结构逐渐转变为复杂的硅酸盐结构,导致黏度由0.065 Pa·s上升至0.091 Pa·s;当A1203含量由15%增加到30%,FeO含量低于15%,铝酸盐结构总量逐渐增大,FeO含量逐渐降低,体系的聚合度显著增强,导致黏度由 0.114 Pa·s 上升至 0.194 Pa·s。（4）基于单元活化能建立了适用于含硅铝酸盐结构熔融CaO-SiO2-Al203-MgO-FeO五元体系及其子体系的黏度模型,对于本体系的实验测定值与预报值符合较好,平均预报误差9.49%,明显优于Urbain模型、Riboud模型、NPL模型的预报效果。本模型不仅适用于CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO五元渣系,也适用于其他含有硅酸盐的其他子体系。其中CaO-SiO2-Al2O3-FeO、CaO-SiO2-Al203-MgO四元体系预报误差分别为13.6%和8.9%,对于CaO-SiO2-Al2O3、CaO-SiO2,SiO2-Al2O3,SiO2-MgO体系均取得了 较好的预报效果;但对于Al2O3含量高于40%的CaO-SiO2-Al2O3、SiO2-Al2O3-MgO体系,本模型平均预报误差达到19.4%,超过15%预报误差线,预报结果不准确。
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