超高温快速煅烧石灰的特性及其在高FeO渣中的溶解行为研究

Active lime used in traditional BOF steelmaking is preheated at the 700 ~ 900 ℃ and calcined at 1050 ~ 1200 ℃, which having high activity of 300 ~ 360ml, and rapid slag forming. In order to reduce the cost of steelmaking, achieving low carbon metallurgy and energy saving simultaneously, a steelmaking process of slagging using limestone partly replace the active lime is being popularized in domestic converter steel mill in almost three years. But the converter super high temperature calcined lime has what characteristics, the effects of their participation in early slag forming and dephosphorization are poorly understood. This project is based on the steelmaking process of slagging directly with limestone instead of the active lime in converter, to analog limestone rapid warming and rapid calcination decomposition at super high temperature (1350~1500℃) with the converter waste heat and physical heat of hot metal during a few minutes time from trapping and after slag splashing to hot metal charging to the converter, to research the rapid decomposition mechanism of limestone at high temperature and the discipline and relationship of the activity, bulk density, specific surface area, porosity and pore size distribution, grain size variation of lime from limestone, and to study the dissolution behavior of the lime in high FeO slag in converter, to lay the foundation for promotion and application of the steelmaking process of using limestone instead of active lime in the BOF.

氧气转炉炼钢使用的活性石灰是经700~900℃预热，在1050~1200℃下煅烧而成，其活性度高，成渣速度快。为了降低炼钢成本，同时实现低碳冶金和炼钢节能减排，近三年来一种用石灰石部分代替活性石灰造渣的炼钢工艺在我国许多转炉炼钢厂正在推广应用。但人们对在转炉在线煅烧条件下（快速升温到超高温）煅烧出的石灰具有什么样的特性，对其参与早期成渣脱磷有何影响却知之甚少,从而影响石灰石用量的进一步提高。本项目旨在模拟转炉从出钢并完成溅渣操作后至向转炉兑完铁水的几分钟时间内利用转炉高温余热和铁水物理热在超高温（1350~1500℃）下使石灰石快速升温、快速煅烧分解这一特定条件，研究石灰石超高温快速分解机制及分解出的石灰的活性度、体积密度、比表面积、气孔率及孔径分布、晶粒度等的变化规律及相互关系，研究这种石灰在转炉高FeO渣中的溶解行为，为氧气转炉用石灰石代替活性石灰炼钢工艺的推广奠定基础。

氧气转炉炼钢使用的活性石灰是经700~900℃预热，在1050~1200℃下煅烧而成，其活性度高，成渣速度快。为了降低炼钢成本，同时实现低碳冶金和炼钢节能减排，近年来一种用石灰石部分代替活性石灰造渣的炼钢工艺在我国许多转炉炼钢厂正在推广应用。但人们对在转炉在线煅烧条件下（快速升温到超高温）煅烧出的石灰具有什么样的特性，对其参与早期成渣脱磷有何影响却知之甚少,从而影响石灰石用量的进一步提高。.针对氧气转炉用石灰石代替活性石灰炼钢造渣这一新工艺，围绕着凝练出的科学问题，开展如下研究：（1）转炉在线煅烧条件下（快速升温到1300~1500℃），石灰石分解机制；（2）在这一特定条件下分解出的石灰的活性度、体积密度、比表面积、气孔率及孔径分布、晶粒度等的变化规律及相互关系；（3）研究不同性质的石灰石高温快速煅烧条件下分解出的石灰的活性度变化规律及其与石灰物化性质之间的关系；（4）研究这种石灰在转炉高FeO渣中的溶解行为;（5）基于转炉热平衡的石灰石CaO理论替代比。研究表明：转炉在线快速高温煅烧条件下，石灰石的分解符合随机成核和随后生长模型；石灰石分解与CaO晶粒尺寸长大同步进行，石灰石分解结束的时间与石灰获得最高活性度的时间相对应。高温下CaO晶粒长大速度很快，伴随CaO晶粒长大，石灰的体积密度、比表面积、气孔率、孔径分布发生明显变化，最终影响到石灰的活性度。石灰石颗粒尺寸越小，高温下煅烧出的石灰晶粒更容易长大而致密化；石灰石颗粒越大，高温下存在爆裂的倾向越大。在1400~1500℃下快速煅烧8~10mim，适宜的石灰石颗粒尺寸为15~20mm。 石灰石在高FeO渣中溶解规律要比活性石灰在渣中的溶解规律复杂，因而其溶解速度相对降低。