铁水/半钢脱硫过程钒、钛作用机理及应用基础研究
发布时间：2023-05-11 00:48
我国钒钛磁铁矿资源丰富,以铁为主,共伴生钛、钒等元素,其中钒资源占全国的53%,钛资源占全国的95%。钒钛磁铁矿储量居我国铁矿第三位,是低合金高强度钢、重轨钢、钒电池、航天材料等国家重要基础产业的原料,战略地位非常突出。钒钛磁铁矿综合利用形式主要有“高炉法”和“非高炉法”两种,其中“高炉-预处理-转炉-精炼-连铸”工艺仍是当前最主要的形式。“高炉法”冶炼钒钛磁铁矿工艺的铁水/半钢预处理脱硫过程十分复杂,铁水脱硫存在终点硫高、回硫多、铁损大、温降大等问题,半钢脱硫存在铁损大、扒渣难等问题,且钒钛对脱硫过程的影响机制尚不明确。针对上述问题,本文系统研究了钒钛及其氧化物对铁水/半钢脱硫的影响机制,重点分析了含钒钛炉渣对脱硫及回硫控制的影响,并探究了喷吹脱硫过程中的温降因素,为提高钒钛铁水/半钢预脱硫效果提供理论依据。主要研究内容与结果如下:(1)基于V-Ti-C-O-S热力学模型,结合高温脱硫实验,分析了钒钛对CaO脱硫的影响。并阐明了钛对硫传质作用的机理:钛与CaO中的氧结合生成高熔点TiO2、CaTiO3包裹在CaO表面,阻碍硫在脱硫产物层的传质;钛与碳反应生成碳化物,增加铁液中固相颗粒...
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 铁水预脱硫情况介绍
2.1.1 铁水预脱硫的发展概况
2.1.2 钒钛铁水/半钢脱硫特点
2.2 CaO+Mg喷吹脱硫的研究现状
2.2.1 脱硫反应机理
2.2.2 温度和添加剂对脱硫的影响
2.2.3 钒钛等元素在脱硫中的作用
2.3 炉渣脱硫作用的研究现状
2.3.1 顶渣脱硫机理
2.3.2 回硫控制
2.3.3 含钒/钛氧化物炉渣性能
2.4 喷吹脱硫温降以及成本分析的研究现状
2.4.1 温降控制模型
2.4.2 脱硫成本分析
2.5 课题研究意义及内容
2.5.1 研究背景及意义
2.5.2 研究内容及技术路线
3 V、Ti铁水/半钢成分对预脱硫效果的影响
3.1 铁水/半钢成分以及脱硫剂组成对比
3.2 喷吹CaO+Mg脱硫热力学计算
3.2.1 C、Si、Mn、V和Ti对硫活度的影响
3.2.2 C、Si、Mn、V和Ti对脱硫反应的影响
3.2.3 不同脱硫反应的平衡硫含量
3.3 V、Ti对CaO脱硫的影响机理
3.3.1 实验设计
3.3.2 V、Ti对CaO脱硫反应的影响
3.3.3 V、Ti对CaO脱硫速率的影响
3.3.4 Ti-S反应脱硫分析
3.4 Mg对V、Ti铁水/半钢脱硫的影响
3.4.1 实验设计
3.4.2 结果与分析
3.5 本章小结
4 V、Ti铁水/半钢顶渣渣量及成分对脱硫的影响
4.1 喷粉脱硫过程中顶渣脱硫分析
4.1.1 V、Ti铁水/半钢渣-铁界面脱硫热力学分析
4.1.2 V、Ti铁水/半钢渣-铁界面脱硫动力学分析
4.2 含钒钛氧化物顶渣的平衡硫分配比Ls模型
4.2.1 实验方案
4.2.2 基于炉渣结构离子分子理论的Ls模型
4.2.3 V、Ti氧化物对顶渣Ls的影响
4.3 铁水脱硫剂中Na2O和Al2O3添加量对顶渣脱硫的影响
4.3.1 实验方案
4.3.2 Na2O和Al2O3对顶渣脱硫速率的影响
4.3.3 Na2O和Al2O3对渣-铁硫容量的影响
4.4 V2O3-TiO2-FetO系半钢脱硫渣性能研究
4.4.1 实验方案
4.4.2 FeO含量对半钢顶渣脱硫的影响
4.4.3 V、Ti半钢脱硫渣碱度研究
4.5 本章小结
5 V、Ti铁水/半钢预脱硫后的渣态调控
5.1 V、Ti铁水/半钢脱硫渣情况分析
5.2 从硫容量角度分析调渣剂对回硫的影响
5.2.1 渣-铁硫容量
5.2.2 V、Ti铁水/半钢脱硫渣系硫容量模型的选择
5.2.3 脱硫渣成分对硫容量的影响
5.3 从熔点和黏度分析调渣剂对回硫的影响
5.3.1 成分对V、Ti脱硫渣熔点的影响
5.3.2 成分对V、Ti脱硫渣黏度的影响
5.4 铁水B2O3+Na2O系和半钢CaO系调渣剂设计
5.4.1 实验方案
5.4.2 实验结果及分析讨论
5.5 本章小结
6 V、Ti铁水/半钢脱硫过程中温降控制及成本分析
6.1 影响铁水/半钢脱硫预处理过程温降的因素
6.1.1 加热脱硫剂和载气消耗
6.1.2 化学反应的热效应
6.1.3 经炉衬的散热
6.1.4 经炉渣层的散热
6.2 降低预脱硫过程温降的可行性措施
6.3 铁水/半钢预脱硫过程成本比较
6.4 本章小结
7 总结与展望
结论
创新点
展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3813821
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【学位级别】：博士
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致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 铁水预脱硫情况介绍
2.1.1 铁水预脱硫的发展概况
2.1.2 钒钛铁水/半钢脱硫特点
2.2 CaO+Mg喷吹脱硫的研究现状
2.2.1 脱硫反应机理
2.2.2 温度和添加剂对脱硫的影响
2.2.3 钒钛等元素在脱硫中的作用
2.3 炉渣脱硫作用的研究现状
2.3.1 顶渣脱硫机理
2.3.2 回硫控制
2.3.3 含钒/钛氧化物炉渣性能
2.4 喷吹脱硫温降以及成本分析的研究现状
2.4.1 温降控制模型
2.4.2 脱硫成本分析
2.5 课题研究意义及内容
2.5.1 研究背景及意义
2.5.2 研究内容及技术路线
3 V、Ti铁水/半钢成分对预脱硫效果的影响
3.1 铁水/半钢成分以及脱硫剂组成对比
3.2 喷吹CaO+Mg脱硫热力学计算
3.2.1 C、Si、Mn、V和Ti对硫活度的影响
3.2.2 C、Si、Mn、V和Ti对脱硫反应的影响
3.2.3 不同脱硫反应的平衡硫含量
3.3 V、Ti对CaO脱硫的影响机理
3.3.1 实验设计
3.3.2 V、Ti对CaO脱硫反应的影响
3.3.3 V、Ti对CaO脱硫速率的影响
3.3.4 Ti-S反应脱硫分析
3.4 Mg对V、Ti铁水/半钢脱硫的影响
3.4.1 实验设计
3.4.2 结果与分析
3.5 本章小结
4 V、Ti铁水/半钢顶渣渣量及成分对脱硫的影响
4.1 喷粉脱硫过程中顶渣脱硫分析
4.1.1 V、Ti铁水/半钢渣-铁界面脱硫热力学分析
4.1.2 V、Ti铁水/半钢渣-铁界面脱硫动力学分析
4.2 含钒钛氧化物顶渣的平衡硫分配比Ls模型
4.2.1 实验方案
4.2.2 基于炉渣结构离子分子理论的Ls模型
4.2.3 V、Ti氧化物对顶渣Ls的影响
4.3 铁水脱硫剂中Na2O和Al2O3添加量对顶渣脱硫的影响
4.3.1 实验方案
4.3.2 Na2O和Al2O3对顶渣脱硫速率的影响
4.3.3 Na2O和Al2O3对渣-铁硫容量的影响
4.4 V2O3-TiO2-FetO系半钢脱硫渣性能研究
4.4.1 实验方案
4.4.2 FeO含量对半钢顶渣脱硫的影响
4.4.3 V、Ti半钢脱硫渣碱度研究
4.5 本章小结
5 V、Ti铁水/半钢预脱硫后的渣态调控
5.1 V、Ti铁水/半钢脱硫渣情况分析
5.2 从硫容量角度分析调渣剂对回硫的影响
5.2.1 渣-铁硫容量
5.2.2 V、Ti铁水/半钢脱硫渣系硫容量模型的选择
5.2.3 脱硫渣成分对硫容量的影响
5.3 从熔点和黏度分析调渣剂对回硫的影响
5.3.1 成分对V、Ti脱硫渣熔点的影响
5.3.2 成分对V、Ti脱硫渣黏度的影响
5.4 铁水B2O3+Na2O系和半钢CaO系调渣剂设计
5.4.1 实验方案
5.4.2 实验结果及分析讨论
5.5 本章小结
6 V、Ti铁水/半钢脱硫过程中温降控制及成本分析
6.1 影响铁水/半钢脱硫预处理过程温降的因素
6.1.1 加热脱硫剂和载气消耗
6.1.2 化学反应的热效应
6.1.3 经炉衬的散热
6.1.4 经炉渣层的散热
6.2 降低预脱硫过程温降的可行性措施
6.3 铁水/半钢预脱硫过程成本比较
6.4 本章小结
7 总结与展望
结论
创新点
展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
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