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太钢3#、4#高炉铁水的化学成分如表1所示，铁水温度稳定在1530℃左右，铁水[Si]含量高，铁水需采用两次脱硅工艺，即炉前铁水沟连续脱硅法(称为一次脱硅)和铁水罐喷吹脱硅法(称为二次脱硅)。炉前铁水沟连续脱硅法将铁水含硅脱至0.45%后，再采用铁水罐喷吹脱硅法将铁水含硅脱至0.15%后，才能进行铁水预脱磷处理。 太钢铁水预处理脱硅剂主要是轧钢铁皮、转炉尘和烧结除尘灰，烧结除尘灰所占比例最大，脱硅剂的化学成分如表2所示，表中Oeff表示脱硅剂中有效氧含量(即脱硅剂中所有与铁结合的氧的质量百分数)，脱硅剂粒度小于0.15mm。 由于脱硅过程中是一个氧化反应，铁水中的[Si]和[C]被FeO氧化产生一定量的SiO2、CO气体，脱硅终了，随着SiO2的生成，渣子碱度降低，粘度变稠，而CO气体又要上浮排除，穿过熔融的渣层，因而使熔渣保持泡沫化状态，脱硅渣气泡过程的主要反应式有： 由反应式(2)可知：通过熔渣供氧脱碳而发生化学反应式熔渣中产生了大量的CO气泡，CO气泡的聚集、长大和逸出使熔渣泡沫化。当脱硅渣碱度为0.5时，产生泡沫渣高度最大，当粘度η=3.5Pa•s时，所产生泡沫维持时间较长，主要是因为熔渣粘度增大时，气泡聚集长大、上浮、逸出速度减慢而泡沫稳定持续时间延长。 泡沫形成时，渣体系有很大的气液界面积，如果熔渣的表面张力很高，则体系的表面吉布斯能（σΔA）增高，泡沫在热力学上不稳定，有自动合并而消灭的趋势。但是，熔渣内各个气泡之间有液相分隔膜存在，从而阻碍了气泡的合并，在某种稳定的条件下（表面张力小），泡沫可以准稳定存在，另外，熔渣的粘度对此有很大的影响，熔渣的粘度越高，能阻止气泡之间液体的排出（称为排液），排液的速度越慢，延长了泡沫的寿命。随着脱硅过程的深入，熔渣碱度降低，温度的降低，熔渣粘度升高，CO气体的不断产生，脱硅铁水罐内产生大量溢出泡沫渣。根据现场观察，每当铁水罐内仅盛一半脱硅铁水时，已有大量泡沫渣溢出。 2.2消泡途径methods of defoaming 根据泡沫产生的机理，要想有效抑制泡沫的生成，可通过降低熔渣中的氧含量，即减少熔渣中FeO的含量减少CO气体的生成；降低熔渣粘度，便于CO气泡聚集、上浮、排除，即铁水温度维持一合理出铁温度范围有利于脱硅和消泡；提高熔渣的碱度在中性范围：实践证明：当脱硅渣碱度为1.0～1.5时，产生泡沫最小；提高熔渣的表面张力，使气液界面积体系的表面吉布斯能（σΔA）增高，泡沫在热力学上不稳定，则会自动合并而消灭，向脱硅铁水表面熔渣中配加能提高熔渣表面张力的物质（如CaO、Al2O3）。 通过上述分析，设计消泡剂具有较低的粘度，较高的碱度，成渣快，熔点低，在脱硅即将完毕时第一时间加入大铁水罐铁水表面，提高脱硅渣的碱度和表面张力，降低脱硅渣的粘度，以抑制其起泡，消泡剂的原料配比和化学成分分别如表3和表4所示。 在脱硅过程中，熔渣发泡沫化主要来源是气体CO，控制出铁温度在1500～1520℃之间，并采用新开发的消泡剂，将熔渣碱度稳定在1.1~1.35左右，降低渣中SiO2的活度aSiO2，有助于降低脱硅渣粘度，促进渣中CO气泡聚集、上浮、排除，起到了很好的消泡效果。 脱磷过程所用造渣材料主要是石灰和萤石粉剂的混合物，但石灰易吸潮，结团，不利于储存，且在管道输送过程中容易堵塞管路，为此要求脱磷剂石灰粉应具有以下性能： 1）、脱磷剂石灰粉表面改性后不影响脱磷剂的物化性能和脱磷效果。 2）、脱磷剂石灰粉表面改性后，不吸水、不结团、不堵枪。 3）、流态化性能好，安息角＜28°。 通过试验比较，能够应用于预处理脱磷石灰粉剂改性的方法是表面处理改性。用固体石蜡、硬酯酸、液体硅油和其他羟基改性剂以物理吸附和机械粘附的形式吸附粘着于活性石灰粉表面，在表面形成羟基复合键，然后，有机基团又相互缩合、齐聚形成网状结构的膜，覆盖在石灰粉的表面，对矿物表面进行处理。改性的工艺是：石灰粉→加入3#改性剂→高速搅拌反应15min→改性产品取样性能测试→罐车密闭运至使用现场。改性前后安息角对比如图。 钝化后的脱磷剂投入二钢进行工业试验，在不改变原有喷吹参数的条件下，整个喷吹过程中喷吹速度稳定，没有发生堵枪、堵喉口的情况，粉剂流动性较好；对脱磷和脱硫处理各5罐进行跟踪，全部达到冶炼工艺要求。两年多来，使用近20000吨表面改性脱磷剂表明，在太钢二钢厂铁水预处理使用过程中不堵枪、不结块，解决了脱磷剂流动性差、堵枪的问题，实践证明有效改变物料物理性能，便可解决生产中的疑难问题，并且取得良好的经济效益。 |
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