钒钛矿还原粉化低氯抑制剂的研究

2013-06-15王瑞哲孙艳芹吕庆吴玮楠冯帅

华北理工大学学报(自然科学版) 2013年2期

王瑞哲，孙艳芹，吕庆，吴玮楠，冯帅

(河北联合大学冶金与能源学院，河北唐山 063009)

目前，国内外钢铁企提高烧结矿RDI+3.15指标都普遍使用添加CaCl2这一方法，一般可提高近20% ～30%［1－5］。但是此法加重了氯元素对环境的污染和对高炉冶炼的危害。主要体现在:1)高炉煤气中的氯使管道内壁和TRT风机叶片受到腐蚀，热风炉耐火材料发生软化变形、收缩甚至倒塌等现象［6］。2)在高炉内氯元素能够与炉料、液态渣铁或煤气中的物质发生一系列的化学反应，焦炭反应后强度降低、矿石软化温度降低、高炉炉墙耐火材料熔点降低。3)在高炉冶炼条件下，氯及其化合物能够反应生成备受关注的污染物之一的二噁英，其随高炉煤气排出必将形成严重的污染隐患。因此，低氯还原粉化抑制剂的研究显得尤为重要。

1 试验设备及方法

针对钒钛矿喷洒不同含量的CaCl2水溶液，选取合适的氯化钙加入量，确定合适的加入量后，喷洒分别含有Ca2+与Cl－不同的溶液(溶液的浓度与加入量与CaCl2相同)，分别验证单独添加Ca2+与Cl－时对烧结矿低温还原粉化的影响，改变Ca2+与Cl－的比例，降低溶液氯离子浓度，进行混合添加剂配方试验，计算承钢高炉的氯平衡，进一步验证低氯添加剂降低入炉氯含量的效果。根据《铁矿石低温粉化试验静态还原后使用冷转鼓的方法》(GB/T13242-91)进行烧结矿的低温还原粉化试验。

2 实验结果分析

2.1 CaCl2对钒钛矿还原粉化的影响

配制5%浓度CaCl2水溶液。选取承钢钒钛烧结矿作为实验对象，全部喷洒上不同质量的CaCl2水溶液，之后自然风干12小时，进行试验结果如表1所示。

表1 低温还原粉化数据

由表1可知，随CaCl2的加入，烧结矿RDI+3.15大幅升高，CaCl2加入量在4/万时，可使烧结矿的低温粉化率RDI+3.15大于90%，与未喷抑制剂的烧结矿相比RDI+3.15提高近60个百分点，完全达到高炉生产要求。

2.2 Ca2+与 Cl－分别对粉化的影响

选取承钢钒钛烧结矿作为试样，喷洒不同的溶液(溶液的浓度与加入量与CaCl2相同)，分别验证单独添加Ca2+与Cl－及Ca2+与Cl－同时时加入对烧结矿低温还原粉化的影响。

表2 低温还原粉化数据

从表2可以看出，喷洒含钙添加剂A溶液，烧结矿低温还原粉化性能没有改变，喷洒含氯添加剂B、C、D，都可以适当的提高低温还原粉化性能，喷洒混合添加剂配方1溶液时，效果极其显著。

通过单独加入Ca2+与Cl－的试验可知，单独的Ca2+对低温还原粉化性能并没有影响;单独的Cl－对提高低温还原粉化起到了一定了作用，但效果没有喷洒CaCl2效果好。当加入混合添加剂配方使Cl－∶Ca2+为2∶1时，效果极其显著，并不比单独喷洒CaCl2溶液效果差，因此就为实现低氯粉化抑制剂提供数据基础。

2.3 低氯复合添加剂对还原粉化的影响

对混合添加剂配方1进行改善，改变Ca2+、Cl－的比例，从而降低溶液氯离子浓度，分别对混合添加剂配方进行试验验证对比。试验结果如表3所示。

表3 混合添加剂低温还原粉化对比试验结果

由表3可以得出，通过改变混合添加剂中Ca2+、Cl－的比例，降低Cl－的浓度混合添加剂配方1、2、3效果显著，降低添加剂中Cl－含量33%左右，同时烧结矿的低温还原粉化指标与单独添加4/万的CaCl2相比相差并不大，因此就为实现低氯添加剂实现提供了试验基础。混合添加剂配方4因为Cl－含量低，效果不好，因此通过适当的调整Ca2+、Cl－的比例，可以降低添加剂中Cl－的含量，减少Cl对高炉和气体回收装置的严重腐蚀，同时可减少对环境的污染。