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高炉矿渣与钢渣有什么不同?产生机理和处理方法
浏览:106 发布日期:2022-05-23
高炉矿渣与钢渣的区别
 
一、来源不同
 
1、钢渣:钢渣是冶金工业中产生的废渣。由生铁中的硅、锰、磷、硫等杂质在熔炼过程中氧化而成的各种氧化物以及这些氧化物与溶剂反应生成的盐类所组成。
 
2、高炉矿渣:在高炉炼铁过程中的副产品。炼铁过程中,氧化铁还原成金属铁,铁矿石中的二氧化硅、氧化铝等杂质与石灰等反应生成以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物,经过淬冷成质地疏松、多孔的粒状物即为高炉矿渣。
 
二、成分不同
 
1、钢渣:钢渣含有多种有用成分:金属铁2%~8%,氧化钙40%~60%,氧化镁3%~10%,氧化锰1%~8%,故可作为钢铁冶金原料使用。
 
2、高炉矿渣:矿渣的化学成分有CaO、SiO?、Al?O?、MgO、MnO、Fe?O? 等氧化物和少量硫化物如CaS、MnS等,一般来说,CaO、SiO?和Al?O?的含量占90%以上。
 
三、用途不同
 
1、钢渣:钢渣作为二次资源综合利用有两个主要途径,一个是作为冶炼溶剂在本厂循环利用,不但可以代替石灰石,可从中回收大量的金属铁和其他有用元素;另一个是作为制造筑路材料、建筑材料或农业肥料的原材料。
 
2、高炉矿渣:工业生产中,矿渣发挥着着重要的作用,尤其是一些重大型工厂。矿渣制成提炼加工为矿渣水泥、矿渣微粉、矿渣粉、矿渣硅酸盐水泥、矿渣棉、高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、铜矿渣、矿渣立磨。
 
 
炼铁矿渣的产生
炼铁是将金属铁从含铁矿物(主要为铁的氧化物)中提炼出来,从含铁的化合物里把纯铁还原出来,从冶金学角度而言,炼铁即是铁生锈、逐步矿化的逆行为。
 
炼铁时用的铁矿石,主要有赤铁矿石(主要成分是氧化铁)和磁铁矿石(主要成分是Fe3O4),在铁矿石中还含有无用的脉石,主要成分是二氧化硅(SiO2)。炼铁时,被还原出的铁在高温下变成液体,温度在1535℃左右,原燃料中的SiO2、Al2O3等酸性氧化物的熔点很高(SiO2为1713℃,Al2O3为2050℃左右),不可能在高炉中熔化。即使它们有机会组成较低熔点的化合物,其熔化温度仍然很高(约1545℃),在高炉中只能形成一些非常粘稠的物质,造成渣、铁不分,难于流动。
 
为了除去这种杂质,选用石灰石作熔剂,石灰石在高温下分解成CaO和CO2。尽管熔剂中的CaO和MgO自身的熔点也很高(CaO为2570℃,MgO为2800℃),但它们能同SiO2、Al2O3结合成低熔点(<1400℃)化合物,在高炉内足以熔化,形成流动性良好的炉渣,按相对密度与铁水分开(铁水相对密度6.8-7.8,炉渣2.8-3.0),CaO在高温下与二氧化硅反应生成熔点比铁水温度还低的硅酸钙,与三氧化二铝生成铝酸钙,打开高炉上的出渣口,液态硅酸钙先流出去,水淬凝固成高炉渣,粉磨后形成矿渣粉,应用于混凝土中。
 
高炉矿渣中主要的化学成分是:SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnO、FeO和S等。此外有些矿渣还含有微量的TiO2、V2O5、Na2O、BaO、P2O5、Cr2O3等。在高炉矿渣中CaO、SiO2、Al2O3占重量的90%以上。高炉矿渣中的各种氧化物成分以各种形式的硅酸盐矿物形式存在,因为炼铁过程中靠CaO中和SiO2,而CaO主要分解石灰石获得,要消耗大量热能并产生二氧化碳,基本不会过多投放,因此也很少产生游离CaO。
 
炼钢钢渣的产生
 
高炉炼出的铁称为生铁,一般含2%~4.5%的碳,所以生铁实际上是一种铁碳合金。铁和钢的区别在于它们含碳量的不同(分别为2%-4.3%和0.03%-2%),铁继续冶炼,形成钢。炼好钢首先要炼好渣,所有炼钢任务的完成几乎都与熔渣有关。造渣主要目的是:去除钢中的有害元素P、S,炼钢熔渣覆盖在钢液表面,保护钢液不过度氧化、不吸收有害气体、保温、减少有益元素烧损,吸收上浮的夹杂物及反应产物,保证碳氧反应顺利进行,可以减少炉衬蚀损。
 
 
炼钢的方法主要有三种:转炉、电炉和平炉。
 
炼钢过程是在高温下把炉料熔化成两个互不熔解的液相,将钢和其他杂质分离。这里所说的杂质即为钢渣。它浓聚了炉料被氧化后所形成的氧化物。炼钢过程一般是通过控制钢渣来进行的。造渣制度是否适当,对钢水中杂质的去除速度和程度有很大的影响,另外对冶炼时间和炉体寿命也有一定的影响。
 
从炉料熔化起,钢渣就开始形成,一直到出钢为止。石灰石烧成石灰,正常的燃烧温度为1000-1200℃,但炼钢温度很高,转炉炼钢中,高压、超音速的氧气射流连续不断地冲击熔池,作用区内的温度高达2200~2700℃,电炉炼钢主要利用电弧热,在电弧作用区,温度高达4000℃。游离石灰很容易过烧,表面出现裂缝或玻璃状的外壳,体积收缩明显,颜色烧成了黑色。
 
炼钢炉渣的主要来源是:钢铁料(铁 水、废钢)所含的各种杂质元素(如Si、Mn、P等)被氧化生成的氧化物;为去除铁水中的硫、磷而加入的造渣材料(石灰等)及助熔剂(萤石等);作为氧化剂或冷却剂加入的矿石、烧结矿、氧化铁皮等材料带入杂质;被侵蚀或冲刷下来的炉衬耐火材料;由各种原材料带入的泥沙杂质。