含铬高钛型高炉渣物相结构及粘流性质的研究.pdf

中文摘要 摘 要 中国攀枝花-西昌地区的红格矿是一种典型的高铬型钒钛磁铁矿。红格矿区矿 石可开采量达18.29 亿t ，矿石中Cr O 含量高，有价元素（如：Co ，Cu ，Ni ）的 2 3 含量也比其他矿区高，开采利用潜力大，但该矿的矿物组成较复杂，利用难度大， 且Cr O 的存在对高炉内矿石的熔融还原、炉渣性质产生重大影响。截至目前，对 2 3 [1] 红格矿只进行了前期勘探、矿石的物相组成特征分析和选矿冶炼分析 ，红格矿的 开发利用尚未开展，相关的基础研究也很少。因此，充分了解含铬高钛高炉渣的 物理化学性质对于红格矿的大规模开发利用意义重大。 本文通过实验和理论相结合的方式对 Cr O 在炉渣中的溶解行为以及含铬高 2 3 钛高炉渣的物相结构和粘流性质进行了研究，得出以下结论： ① Cr O 在高钛高炉渣中的溶解行为研究： 2 3 固定炉渣中TiO 含量为22wt.% ，碱度为1.1，当Cr O 含量超过0.53wt.%时， 2 2 3 渣中将生成钙钛矿相，从而导致Cr O 的溶解速率大幅降低，为提高矿石的熔融还 2 3 原速率，炉渣中Cr O 的含量不宜超过0.53wt.% 。在不同TiO 含量及不同碱度下， 2 3 2 Cr O 在炉渣中的溶解度均低于 1wt.%。 2 3 ② 炉渣物相转变研究： 含铬高钛型高炉渣在降温过程中先后析出尖晶石相、钙钛矿相、钙长石相、 单斜辉石相等矿相。随着Cr O 含量的增加，钙钛矿相的析出温度先降后升，尖晶 2 3 石相析出温度上升；随着TiO2 含量的增加，钙钛矿相与尖晶石的析出温度降低； 随着碱度的增加，钙钛矿相和尖晶石的析出温度升高。 ③ 炉渣粘流性质研究： 1）随着炉渣Cr O 含量的增加，粘度先降低后增加。当Cr O 含量不高于0.5wt.% 2 3 2 3 时，Cr O 充当网络修饰体的角色，使炉渣结构简化，粘度下降，当添加量为1.5wt.% 2 3 及以上时，炉渣中生成钙钛矿相和尖晶石相使粘度上升。随着炉渣Cr O 含量的增 2 3 加，炉渣熔化性温度先降低后增加。为使炉渣拥有良好的流动性和热稳定性，炉 渣中Cr O 的含量不宜超过0.5wt.% 。 2 3 2 ）随着炉渣中TiO2 含量的增加，粘度降低。TiO2 添加量低于24wt.%时，进 入硅氧四面体网状结构的 Ti4+ 不断从网状结构中脱离，使硅酸盐体系结构简化； TiO 添加至26wt.%时，炉渣由硅酸盐体系转变为钛酸盐体系，[Ti O ]4-链状结构含 2 2 6 量降低，[TiO ]4- 四面体单体的含量增加，炉渣结构进一步简化，粘度降低，流动 4 性得到改善。随着炉渣中TiO2 含量的增加，炉渣的熔化性温度上升，综合考虑， 炉渣中TiO2 含量不