劉常鵬¹李衛(wèi)東¹王向鋒¹ 張?zhí)熨x¹孫守斌¹任偉¹趙俁¹李順²

（1.鞍鋼股份技術(shù)中心，2.中鋼集團鞍山熱能研究院有限公司）

摘 要：利用自制的實驗平臺，研究了高爐渣堿度對玻璃化率的影響。實驗結(jié)果表明:二元堿度＞0. 9時,高爐渣的成棉率極小，以＜3mm的高爐渣渣粒為主，且堿度對高爐渣玻璃化率的影響較大，玻璃化率下降速率較高;二元堿度為0.7 ~0. 9時，粒化后的高爐渣出現(xiàn)大量的渣棉，成棉率在90%以上，且堿度對高爐渣玻璃化率的影響較小,玻璃化率均在99%以上。

關(guān)鍵詞：堿度；玻璃化率；渣粒；渣棉

轉(zhuǎn)杯法是現(xiàn)階段研究高爐渣干式粒化余熱回收的主流技術(shù)。該方法通過轉(zhuǎn)杯旋轉(zhuǎn)將高爐渣粒化，并在旋轉(zhuǎn)粒化的過程中提高冷卻強度，實現(xiàn)高爐渣的干式余熱回收。

高爐渣干式粒化余熱回收的關(guān)鍵在于形成玻璃體含量是否達到要求，影響高爐渣玻璃化率的因素較多且相互干擾，造成高爐渣干式取熱的控制難度增加。影響高爐渣玻璃化率主要參數(shù)是高爐渣在高溫過程的冷卻強度及化學(xué)組成，CaO、SiO₂＞ Al₂O₃和MgO四種主要成分含量（特別是A1₂O₃）對高爐渣性能有較大的影響^[1]。研究高爐渣堿度對高爐渣性能的研究較多，但大多局限在單一參數(shù)下的小型試驗，實驗結(jié)果代表性不強。文章通過進行35kg/min的中試試驗，研究高爐渣堿度對轉(zhuǎn)杯玻璃化率的影響，為實現(xiàn)高爐渣高效余熱回收提供技術(shù)支持。

1研究基礎(chǔ)及試驗設(shè)計

根據(jù)研究表明，隨著四元堿度的增大，高爐渣玻璃化率明顯減小，且四元堿度與高爐渣玻璃相形成呈線性關(guān)系，見圖1。當(dāng)四元堿度取0.85時，高爐渣的玻璃體含量達到90%, 而四元堿度取1. 3時，玻璃體率約45%，可見高爐渣玻璃化率隨四元堿度變化的波動范圍較大^[2]。

根據(jù)前人的研究成果，設(shè)計高爐渣二元堿度范圍0.7~1.2。試驗過程采用原始高爐渣二元堿度1.32,依次添加硅石組分，調(diào)整二元堿度為 1.2、1.1、1.0、0.9、0.8、0.7,進行轉(zhuǎn)杯粒化試驗，不同堿度條件下高爐渣與硅石的配比見表1。

2研究工藝路線及裝備

2.1工藝路線

首先將高爐渣和硅石按照表1中的堿度配比進行混勻，然后在中頻感應(yīng)爐內(nèi)加熱至1600℃，再通過中間包等裝置吊運至轉(zhuǎn)杯粒化裝置,進行粒化并冷卻，最后對粒化后的高爐渣顆粒進行玻璃化率的檢測，從而實現(xiàn)不同堿度高爐渣的粒化。具體工藝路線見圖2。

2. 2工藝裝備

按照圖2中的工藝路線搭建高爐渣轉(zhuǎn)杯試驗平臺，主要設(shè)備見圖3?5。

2.3試驗條件

在進行不同堿度的高爐渣粒化試驗時，確保初始渣溫、轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速和熔渣流量等初始條件保持不變，初始試驗條件見表2。

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3試驗結(jié)果及分析

對不同堿度的咼爐渣在一定轉(zhuǎn)速、一定冷卻強度下的試驗及玻璃化率進行檢測，試驗結(jié)果如表3所示。不同粒度的渣粒見圖6?8。

3.1堿度對高爐渣玻璃化率的影響

堿度對高爐渣玻璃化率的影響如圖9所示。隨著二元堿度的升高，高爐渣的玻璃化率整體上呈逐漸降低的趨勢，在二元堿度為0. 9時出現(xiàn)拐點。當(dāng)二元堿度W0.9時，堿度對高爐渣玻璃化率的影響較小，玻璃化率均在99%以上，粒化高爐渣主要物相為非晶態(tài)；當(dāng)二元堿度＞0.9時，堿度對高爐渣玻璃化率的影響較大，玻璃化率為90%?99%。

產(chǎn)生以上現(xiàn)象的原因在于爐渣二元堿度增大時，CaO含量升高，高爐渣的熔點升高，熔體粘度降低，冷卻時析晶能力增強，形成熔化溫度很高的渣相，熔渣中會出現(xiàn)不能熔化的固體物質(zhì), 破壞了熔渣的均一性，進而造成高爐渣玻璃化率降低。

3.2堿度對高爐渣成棉率的影響

堿度對高爐渣成棉率的影響如圖10所示。當(dāng)二元堿度為0.7-0. 9時，經(jīng)粒化后的高爐渣出現(xiàn)大量的渣棉，成棉率在90%以上，渣棉如圖8所示；當(dāng)二元堿度＞0.9時，高爐渣的成棉率極小，且高爐渣粒徑變化不大，以高爐渣渣粒＜3mm為主，如圖6、圖7所示。

4結(jié)語

通過堿度對高爐渣玻璃化率的試驗研究得出，堿度對高爐渣的玻璃化率和成棉率的影響極大：(1)高爐渣堿度在0.9時，成棉率和玻璃化率均出現(xiàn)拐點；(2)二元堿度＞0.9時，高爐渣的成棉率極小，以＜ 3mm的高爐渣渣粒為主, 且堿度對高爐渣玻璃化率的影響較大，玻璃化率下降速率較高；(3)二元堿度為0.7 -0. 9時, 粒化后的高爐渣出現(xiàn)大量的渣棉，成棉率在90%以上，且堿度對高爐渣玻璃化率的影響較小，玻璃化率均在99%以上。

參考文獻

[1] 龍 防等•高爐高小2。3爐渣冶煉綜合分析[J]. 冶金能源，2009 , 28 (2) ： 21-23

[2] 林 斌等.熔融高溫高爐渣冷卻過程相變研究 [D].重慶：重慶大學(xué)，2016.