[发明专利]一种评价高炉渣综合排碱、脱硫能力的方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种评价高炉渣的综合排碱、脱硫能力的方法，属冶金物化测试技术领域。

背景技术

20世纪70年代以来，冶金工作者对碱金属对高炉生产危害的认识逐步深入，积累了大量的宝贵经验。降低高炉碱金属危害常用的措施为：通过配矿控制高炉碱负荷；定期洗炉排碱；降低炉缸温度、炉渣碱度；增大炉渣量。近年来，由于生产条件的变化，碱金属危害又成为影响大部分高炉正常生产的主要问题之一。原有理论已不能解决新出现的高炉碱金属危害问题，主要原因为：1）炼铁原料供应紧张，高炉大量使用碱金属含量较高的铁矿石，通过配矿降低入炉碱金属负荷的余地已很小；2）富氧率增加使高炉的理论燃烧温度升高，有利于高炉内碱金属硅酸盐的还原；3）焦比的降低和富氧率的增加使吨铁煤气量降低，高炉内煤气中的碱金属浓度升高，加剧了碱金属在高炉内的循环；4）原料的铁品位增加，高炉渣量由过去的500kg/t普遍下降到现在的300kg/t左右，导致单位炉渣的排碱、脱硫负担加重，炉渣排碱、脱硫的矛盾更加尖锐；5）传统理论对炉渣排碱、脱硫间的关系探讨较少，在原有理论指导下，高炉冶炼含碱铁矿时采用以“脱硫”为主和“定期排碱”的操作方针，采用此操作方针，一方面高炉生产失常的机率增大，给企业造成巨大的经济损失，另一方面，造成铁水质量（特别是硫含量）波动，对炼钢生产造成很大影响，严重时影响钢材质量。虽然部分钢铁企业设有铁水预处理装置，但由于技术复杂、成本高、污染严重等原因，该设备主要用于生产高附加值钢种，不能从根本上消除高炉的碱金属危害。

高炉作为一个反应器，排碱、脱硫同时发生，能够排出炉外的碱金属有95%左右由炉渣排出；进入高炉总硫量的95%被生铁吸收，然后在渣、金间反应，其中大部分被炉渣脱除。由于炉渣脱硫和排碱的热力学条件相互矛盾，改善一个反应的热力学条件必然恶化另一个反应的热力学条件。目前，对高炉渣排碱、脱硫问题的研究还存在以下问题：1）采用钾容量、硫容量来单独评价炉渣的排碱、脱硫能力，研究对象只是炉渣排碱、脱硫的单方面问题，未研究炉渣排碱、脱硫这两个相互制约的热力学参数间的关系。评价炉渣的综合排碱、脱硫能力以及确定最优的热力学条件还不够准确；2）对于高炉排碱能力的研究，大部分研究未在平衡条件下进行，未考虑温度和气氛的影响，对炉渣排碱能力的评价不全面，研究结果的适用性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用气－渣平衡技术测定高炉渣硫化钾容量、并以此值的大小评价高炉渣综合排碱、脱硫能力的方法。

本发明所称问题是由以下技术方案解决的：

一种评价高炉渣综合排碱、脱硫能力的方法，特别之处是：

所述方法包括下列骤：

a. 制备渣样：将试验渣样所需的CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO、TiO₂化学试剂分别在1100℃焙烧12h后备用，按照质量百分比为32.3%~42.3%、31.6%~42.7%、11%~19%、6.0%~16.8%、0.68%分别称取处理后的CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO、TiO₂化学试剂，混合均匀放入石墨坩埚，加热至1500℃熔融、搅拌，恒温20min后取出，冷却、粉碎制成渣样备用； 

b. 设定碳酸钾试剂及渣样在高温炉刚玉管内的置放位置：对试验用高温炉刚玉管温度分布进行标定，把盛装60克碳酸钾试剂的刚玉坩埚置于温度为1350℃处，把盛装40克渣样的铂坩埚置于刚玉坩埚之上1410~1500℃处，两坩埚间由透气耐火砖分隔；

c. 渣样反应：高温炉升温至1000℃时由底部通入Ar排尽其中的空气，达到预订的1410~1500℃后恒温10min，切换通入CO－CO₂－SO₂－Ar混合气体，混合气体流量比为CO: CO₂: SO₂: Ar = 100mL/min: 100mL/min: 10mL/min: 190mL/min，反应时间为6～8小时；

d. 硫化钾容量测定：取出渣样急冷，测定渣样中的钾含量和硫含量，计算出体系的钾分压、硫分压，并根据下式计算出炉渣硫化钾容量的值：

式中：—炉渣的硫化钾容量；

w(K)—炉渣的钾含量；

w(S)—炉渣的硫含量；