專利名稱：一種評價高爐渣綜合排堿、脫硫能力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種評價高爐渣的綜合排堿、脫硫能力的方法，屬冶金物化測試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
20世紀70年代以來，冶金工作者對堿金屬對高爐生產(chǎn)危害的認識逐步深入，積累了大量的寶貴經(jīng)驗。降低高爐堿金屬危害常用的措施為通過配礦控制高爐堿負荷；定期洗爐排堿；降低爐缸溫度、爐渣堿度；增大爐渣量。近年來，由于生產(chǎn)條件的變化，堿金屬危害又成為影響大部分高爐正常生產(chǎn)的主要問題之一。原有理論已不能解決新出現(xiàn)的高爐堿金屬危害問題，主要原因為1)煉鐵原料供應(yīng)緊張，高爐大量使用堿金屬含量較高的鐵礦石，通過配礦降低入爐堿金屬負荷的余地已很小；2)富氧率增加使高爐的理論燃燒溫度升高，有利于高爐內(nèi)堿金屬硅酸鹽的還原；3)焦比的降低和富氧率的增加使噸鐵煤氣量降低， 高爐內(nèi)煤氣中的堿金屬濃度升高，加劇了堿金屬在高爐內(nèi)的循環(huán)；4)原料的鐵品位增加，高爐渣量由過去的500kg/t普遍下降到現(xiàn)在的300kg/t左右，導(dǎo)致單位爐渣的排堿、脫硫負擔加重，爐渣排堿、脫硫的矛盾更加尖銳；5)傳統(tǒng)理論對爐渣排堿、脫硫間的關(guān)系探討較少，在原有理論指導(dǎo)下，高爐冶煉含堿鐵礦時采用以“脫硫”為主和“定期排堿”的操作方針，采用此操作方針，一方面高爐生產(chǎn)失常的機率增大，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失，另一方面，造成鐵水質(zhì)量(特別是硫含量)波動，對煉鋼生產(chǎn)造成很大影響，嚴重時影響鋼材質(zhì)量。雖然部分鋼鐵企業(yè)設(shè)有鐵水預(yù)處理裝置，但由于技術(shù)復(fù)雜、成本高、污染嚴重等原因，該設(shè)備主要用于生產(chǎn)高附加值鋼種，不能從根本上消除高爐的堿金屬危害。高爐作為一個反應(yīng)器，排堿、脫硫同時發(fā)生，能夠排出爐外的堿金屬有95%左右由爐渣排出；進入高爐總硫量的95%被生鐵吸收，然后在渣、金間反應(yīng)，其中大部分被爐渣脫除。由于爐渣脫硫和排堿的熱力學條件相互矛盾，改善一個反應(yīng)的熱力學條件必然惡化另一個反應(yīng)的熱力學條件。目前，對高爐渣排堿、脫硫問題的研究還存在以下問題1)采用鉀容量、硫容量來單獨評價爐渣的排堿、脫硫能力，研究對象只是爐渣排堿、脫硫的單方面問題，未研究爐渣排堿、脫硫這兩個相互制約的熱力學參數(shù)間的關(guān)系。評價爐渣的綜合排堿、 脫硫能力以及確定最優(yōu)的熱力學條件還不夠準確；2)對于高爐排堿能力的研究，大部分研究未在平衡條件下進行，未考慮溫度和氣氛的影響，對爐渣排堿能力的評價不全面，研究結(jié)果的適用性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用氣一渣平衡技術(shù)測定高爐渣硫化鉀容量、并以此值的大小評價高爐渣綜合排堿、脫硫能力的方法。本發(fā)明所稱問題是由以下技術(shù)方案解決的
一種評價高爐渣綜合排堿、脫硫能力的方法，特別之處是 所述方法包括下列驟a.制備渣樣將試驗渣樣所需的Ca0、Si02、Al203、Mg0、TiA化學試劑分別在1100°C焙燒12h后備用，按照質(zhì)量百分比為32. 3% 42. 3%,31. 6% 42. 7%、11% 19%、6. 0% 16. 8%、0. 68% 分別稱取處理后的CaO、SiO2, A1203、MgO、TiO2化學試劑，混合均勻放入石墨坩堝，加熱至 1500°C熔融、攪拌，恒溫20min后取出，冷卻、粉碎制成渣樣備用；
b.設(shè)定碳酸鉀試劑及渣樣在高溫爐剛玉管內(nèi)的置放位置對試驗用高溫爐剛玉管溫度分布進行標定，把盛裝60克碳酸鉀試劑的剛玉坩堝置于溫度為1350°C處，把盛裝40克渣樣的鉬坩堝置于剛玉坩堝之上141(T150(TC處，兩坩堝間由透氣耐火磚分隔；
c.渣樣反應(yīng)高溫爐升溫至1000°C時由底部通入Ar排盡其中的空氣，達到預(yù)訂的 141(Tl500°C后恒溫lOmin，切換通入CO — CO2 一 SO2 一 Ar混合氣體，混合氣體流量比為CO: CO2: SO2: Ar = lOOmL/min: lOOmL/min: 10mL/min: 190mL/min，反應(yīng)時間為 6 8 小時；
d.硫化鉀容量測定取出渣樣急冷，測定渣樣中的鉀含量和硫含量，計算出體系的鉀
分壓、硫分壓，并根據(jù)下式計算出爐渣硫化鉀容量的值
權(quán)利要求
1. 一種評價高爐渣綜合排堿、脫硫能力的方法，其特征在于所述方法包括下列步驟a.制備渣樣將試驗渣樣所需的CaO、SiO2,A1203、MgO、TiO2化學試劑分別在 110(Tll50°C焙燒12h后備用，按照質(zhì)量百分比為32. 3% 42. 3%, 31. 6% 42. 7%、11% 19%、 6. 09Γ16. 8%、0. 68%分別稱取處理后的CaO、SiO2、A1203、MgO、TiO2化學試劑，混合均勻放入石墨坩堝，加熱至1500°C熔融、攪拌，恒溫20min后取出，冷卻、粉碎制成渣樣備用；b.設(shè)定碳酸鉀試劑及渣樣在高溫爐剛玉管內(nèi)置放位置對試驗用高溫爐剛玉管溫度分布進行標定，把盛裝60克碳酸鉀試劑的剛玉坩堝置于溫度為1350°C處，把盛裝40克渣樣的鉬坩堝置于剛玉坩堝之上141(T150(TC處，兩坩堝間由透氣耐火磚分隔；c.渣樣反應(yīng)高溫爐升溫至1000°C時由底部通入Ar排盡其中的空氣，達到預(yù)訂溫度后恒溫lOmin，切換通入CO — CO2 一 SO2 一 Ar混合氣體，混合氣體流量比為CO: CO2: SO2: Ar = lOOmL/min: lOOmL/min: 10mL/min: 190mL/min，反應(yīng)時間為 6 8 小時；d.硫化鉀容量的測定取出渣樣急冷，測定渣樣中的鉀含量r(K)和硫含量r(S)，計算“ w(K)2 -W(S)出體系的鉀分壓、硫分壓，并根據(jù)下式計算出爐渣硫化鉀容量的值=l^s= p2 u ‘式中: 一爐渣的硫化鉀容量；『(κ)一爐渣的鉀含量； 『⑶一爐渣的硫含量；I -mm+2 5A 3T/ L/ Τ y ρ一體系的鉀分壓，Pk = f:——、2 ‘ °° ； PlcV (jdCO3)一體系的硫分壓，P1 = * 2其中R—氣體常數(shù)，為8. 314 ；T1一體系溫度，K ;Pm, Pco1 一CO、CO2分壓，通過氣體流量比可計算得出；e.高爐渣綜合排堿、脫硫能力的評價由d步驟得出不同條件下的高爐渣的C1^值在 3. 94X ΙΟ"8 3. 36X ΙΟ"7之間， 值越大，該渣樣的綜合排堿脫硫能力越強。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評價高爐渣綜合排堿、脫硫能力的方法，其特征在于所述 CO、CO2, SO2, Ar氣體均為高純瓶裝氣體，采用毛細管流量計進行氣體流量精確控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的評價高爐渣綜合排堿、脫硫能力的方法，其特征在于所述渣樣的鉀含量以火焰原子吸收光譜法測定，硫含量采用燃燒碘量法測定。
全文摘要
一種評價高爐渣綜合排堿、脫硫能力的方法，用于解決通過硫化鉀容量來評價高爐渣綜合排堿、脫硫能力問題。該方法包括制備渣樣、設(shè)定碳酸鉀試劑及渣樣在高溫爐剛玉管內(nèi)置放位置、渣樣反應(yīng)、硫化鉀容量測定、高爐渣綜合排堿、脫硫能力評價等步驟。本發(fā)明針對高爐脫硫和排堿的熱力學條件相互矛盾問題，提出了采用氣－渣平衡技術(shù)準確測定高爐渣硫化鉀容量的方法，并且以硫化鉀容量值的大小來評價高爐渣的綜合排堿、脫硫能力的大小，獲得同時滿足脫硫、排堿的適宜熱力學條件。本發(fā)明方法簡便，重現(xiàn)性好，可以為高爐制定合理的操作制度提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使高爐既生產(chǎn)合格鐵水又保持最大的排堿能力，消除在高堿負荷、低渣冶煉條件下堿金屬對高爐生產(chǎn)的危害。
文檔編號G01N31/12GK102279203SQ20111019291
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者劉增勛, 劉然, 呂慶, 孔延廠, 孫艷芹, 張淑會, 李建朝, 李福民, 歐陽坤 申請人:河北聯(lián)合大學