劉常鵬¹李衛東¹王向鋒¹ 張天賦¹孫守斌¹任偉¹趙俁¹李順²

（1.鞍鋼股份技術中心，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。

關鍵詞：堿度；玻璃化率；渣粒；渣棉

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

高爐渣干式粒化余熱回收的關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是高爐渣在高溫過程的冷卻強度及化學組成，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下的小型試驗，實驗結果代表性不強。文章通過進行35kg/min的中試試驗，研究高爐渣堿度對轉杯玻璃化率的影響，為實現高爐渣高效余熱回收提供技術支持。

1研究基礎及試驗設計

根據研究表明，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系，見圖1。當四元堿度取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]。

根據前人的研究成果，設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，調整二元堿度為 1.2、1.1、1.0、0.9、0.8、0.7,進行轉杯粒化試驗，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，然后在中頻感應爐內加熱至1600℃，再通過中間包等裝置吊運至轉杯粒化裝置,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杯試驗平臺，主要設備見圖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、轉杯轉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試驗結果及分析

對不同堿度的咼爐渣在一定轉速、一定冷卻強度下的試驗及玻璃化率進行檢測，試驗結果如表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時出現拐點。當二元堿度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；當二元堿度＞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%。

產生以上現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，熔渣中會出現不能熔化的固體物質, 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。當二元堿度為0.7-0. 9時，經粒化后的高爐渣出現大量的渣棉，成棉率在90%以上，渣棉如圖8所示；當二元堿度＞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，2016.