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近年来,随着钢铁联合企业发展日趋大型化以及我国对环境保护的重视,我国钢产量逐年递增。炼钢过程中产生的钢渣量也逐年递增,钢渣合理处理成为摆在钢铁企业面前的一个重要问题。冶金钢渣主要是炼钢过程中为了得到较纯净钢水并需要去除的副产品,钢渣主要由硅酸盐、磷酸盐以及一些有益元素(Fe、Mn)等组成。每年大量钢渣堆积,不但占据大量的土地资源,而且对环境造成污染,对人类造成危害,钢渣中的有益元素也没有得到合理的处理。为了使钢铁企业能够更好地发展,将钢渣变废为宝,减少对环境的污染,实现对钢渣的综合利用。本论文主要应用碳热还原方法对炽热的熔融钢渣进行脱磷处理,研究脱磷反应的热力学及脱磷反应的影响因素。 在脱磷反应的热力学研究中,本文使用热力学软件 Factsage6.4进行计算,得出了在不同压力条件下脱磷反应Ca3(PO4)2+1.5SiO2+5C=1.5Ca2SiO4+1/2P4+5CO的开始反应温度。在标准大气压下脱磷反应的开始温度为1179℃,随着气压的降低开始反应温度随之减小;在钢渣中配加一定量的 CaF2后,可以很好地改善钢渣的流动性;随着CaF2增加,钢渣的软化温度、半球温度、流动温度也随之降低。在钢渣中加入11%(质量分数)的CaF2后,改善了钢渣的黏度,且钢渣的黏度随着温度的升高而降低。 对脱磷反应影响因素进行了研究,分别改变温度、焦炭层高度以及焦炭粒度等条件,得出结论:在焦炭层厚度为6cm,焦炭粒度为5-10mm的条件下,1550℃时脱磷效率最高,可达95.90%;在1550℃焦炭粒度为5-10mm的条件下,随着碳层厚度的改变,脱磷效果变化较为明显,脱磷率介于92.11%~96.84%之间;在1550℃焦炭层厚度为6cm的条件下,脱磷率随焦炭粒度改变,在94.32%~96.84%的范围内波动。总体来说,利用碳热还原脱磷,可以有效的去除钢渣中的磷元素,减少环境污染。