石灰的微观结构对炼钢造渣过程的影响机理

石灰是钢铁工业重要的造渣材料，其理化性质直接影响着造渣过程的进行，关系着钢材质量、冶炼成本和钢渣的综合利用。本项目在研究石灰的活性度与其微观结构间的关系的基础上，详细研究石灰与FeO、SiO2、Al2O3等的矿化性能，建立晶粒尺寸、比表面积、孔隙大小与分布等微观结构参数对石灰成渣性能的基础数据库；采用高温X射线衍射仪（XRD）和差示扫描量热分析仪（DSC）动态研究石灰在造渣过程所发生各种物理化学变化，结合矿相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）等微区分析，确定造渣过程中石灰界面产物、反应起始温度，揭示造渣界面反应与石灰微观结构的耦合作用机制；研究不同微观结构的石灰对铁水脱硫的影响规律。建立石灰微观结构、活性度与其造渣性能三者间的关系。本项目的研究不仅对钢铁工业选择石灰提供科学依据，提高钢铁产品质量，降低生产成本有重要意义，而且对提高钢渣综合利用的附加值也具有重要意义。

石灰是钢铁工业的一种重要原料，其活性度对造渣过程、钢材质量、冶炼成本和钢渣的综合利用等有重大影响。为了获得更高的脱硫、脱磷效果，人们致力于追求高比表面积、晶粒细化等微观结构参数为代表的活性石灰。本研究以蛋壳、贝壳及石灰石为原材料，详细研究了煅烧温度、煅烧时间、原料粒度等工艺参数对石灰晶粒大小、比表面积、孔径、孔容等微观结构参数的影响，研究表明，石灰的活性度并不是晶粒越细小、比表面积越大越高，而是由CaO晶粒大小、孔隙大小、比表面积、孔容、孔径、密度等微观结构参数共同影响，各参数间又交互作用，只有在适宜值时，石灰的活性度才较高。取得了在高压下煅烧石灰石制备大孔、高活性度石灰的原创性成果。在高压条件下制备的石灰，CaO晶粒粗大、孔隙大且为互相连通的通孔，活性度最高可达437ml。食盐改性也可以使石灰的晶粒增大、孔隙增大，提高石灰的活性度，但要综合考虑对钢铁生产后续工序的影响。利用Factsage热力学计算软件对造渣过程中影响硫在渣铁间的分配比进行了模拟计算，绘制了理论脱硫成渣路线图。研究了石灰微观结构对其在矿化性能、造渣过程及炉渣脱硫、脱磷的影响，结果表明，孔隙尺寸越大、活性度越高的石灰，矿化性能越好，造渣速率越快，脱硫和脱磷速率随活性度的增大而提高。揭示了石灰在造渣过程中的界面反应与石灰微观结构间的耦合作用机理。开展了熔融钢渣显热处理含锌粉尘的基础研究，结果表明，采用熔融钢渣处理含锌粉尘，回收钢渣显热是可行的。本研究结果为钢铁工业选择石灰和生产大孔隙、高活性度石灰提供了科学依据，对提高钢铁产品质量和降低生产成本有重要的实际意义。