电渣重熔渣系物理化学性能的基础研究1 - 刘立 - 图文(7)

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表2.9 结构矩阵及计算结果

x6

x7 x1x3

1 1 －1 ··· ··· ··· ··· ··· ··· ··· x15 x4x5

－1 －1 1 ··· x12

2xij?

2 x2··· ··· ··· ··· ··· ··· x0

1 1 1 ··· x1

－1 －1 －1 ··· x2

－1 －1 －1 ··· 2 x5熔化温度

···

x5

1 －1 －1 ··· x1x2

1 1 1 ··· 2xij? 2xij?

0.77 0.23 0.23 0.23 ··· 0.77 0.23 0.23 0.23 ··· 0.77 0.23 0.23 0.23 ··· yt

1346 1338.5 1331.5 ··· 1 2 3 ··· 27

··· ··· ··· ··· 1

0 0 ··· 0 0 0 ··· 0 －0.77 －0.77 ··· －0.77 1336.5

Bj??xkjykk?12736090.5 -10.359 0.603 ··· 45.41 －10 7 ··· 52 34.474 18.918 ··· -58.861

?yk?12727k?36090.5

dj??xk?1272kj

27 20.786 20.786 ··· 20.786 16 16 ··· 16 11.5 11.5 ··· 11.5

?yk?12k?48244045.25(?yk)2k?127

1336.68

-0.498

0.029

···

2.185

－0.625

0.438

···

3.25

3.01

1.652

···

-5.14

bj?BjdjSt??yk?1272k?27B2j

Uj?B2jdj ?3745.25

107.309

0.363

···

2062.068

100

49

···

2704

1188.48

357.910

···

3464.591

Sr??Uj?3587.446k?127

5.162

0.018

···

99.203

6.25

3.063

···

169

103.778

31.253

···

302.529

Se?St?Sr?179.32

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本节对各因素进行分析，使用（2-8）的回归方程，改变因素水平，探讨变化规律，寻求合理参数。

2.5.1单组分对电渣重熔炉渣熔化温度的影响

（1）炉渣中?(CaF2)对其熔化温度的影响

只考虑x1对熔化温度的影响，令x2?x3?x4?x5?0，即?(CaO)=10.5%，

?(SiO2)=6.5%，?(Al2O3)=24%，?(MgO)=4%，则回归方程为：

t?1 768.49?14.94z1?0.13z12 （2-11）

13801370 t/℃ 1350134035404550 5560657075CaF2 / % 1360

图2.7 CaF2含量对电渣重熔炉渣熔化温度的影响

由图2.7可知，CaF2能显著降低炉渣的开始熔化温度和熔化温度，促进炉渣流动，使渣和金属很好地分离，在冶炼过程中有利于脱硫、脱磷。随着CaF2含量的增加，电渣重熔炉渣熔化温度逐渐降低，当CaF2由40%增加到60%，熔化温度降低约40℃左右。CaF2含量对五元炉渣的熔化性温度有这比较显著的影响，主要原因在于CaF2(熔点1360℃)的加入能够和高熔点的氧化物SiO2（熔点1713℃）、MgO(熔点1713℃) 、CaO(熔点2570℃) 、Al2O3(熔点2030℃)形成低熔点共晶体，如生成镁黄长石Ca2MgSi2O7(熔点1458℃)、枪晶石3CaO·CaF2·2SiO2(熔点1400℃)等，共晶体能够使渣中高熔点相减少，从而降低了渣的熔化温度[44],随着CaF2含量超过60%以后，渣的熔点又有所提高。

（2）炉渣中?(CaO)对其熔化温度的影响

只考虑x2对熔化温度的影响，令x1?x3?x4?x5?0，即?(CaF，)=57.5%2?(SiO2)=6.5%,?(Al2O3)=24%,?(MgO)=4%，则回归方程为：

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2 （2-12） t?1359.09?4.2z2?0.2z2 135613521348134413401336 t/℃369 CaO15

图2.8 CaO含量对电渣重熔炉渣熔化温度的影响

由图2.8可知，随着CaO的增加，炉渣熔化温度先逐渐降低，然后有所升高，熔化性温度的降低是比较显著的。当?(CaO)由1%增加到10%，熔化温度下降了大约28℃。可见，CaO对炉渣有助熔的作用，原因在于CaO(熔点2570℃)可与Al2O3形成较低熔点的共晶体，例如CaO·Al2O3的共晶温度为1395℃，并使炉渣中的高熔点相Al2O3减少，使得炉渣的熔化温度降低。因此，CaO增加有利于降低渣剂的熔化温度。

（3）炉渣中?(SiO2)对其熔化温度的影响

只考虑x3对熔化温度的影响，令x1?x2?x4?x5?0，即?(CaF，)=57.5%2?(CaO)=10.5%,?(Al2O3)=24%，?(MgO)=4%，则回归方程为：

2 （2-13） t?1 269.13?18.76z3?1.92z3 132013101300t/℃ 128012701260246 SiO8102% 1290

图2.9 SiO2含量对电渣重熔炉渣熔化温度的影响

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从图2.9可以看出，随着SiO2的增加，炉渣的熔化温度先升高后降低，在SiO2含量在5％左右时炉渣熔化温度达到最高值1315℃。随着SiO2含量的继续增加，炉渣的熔点出现显著的降低，当SiO2含量达到10%时，熔点最低可降到1265℃左右。

（4）炉渣中?(Al2O3)对其熔化温度的影响

只考虑x4对熔化温度的影响，令x1?x2?x3?x5?0，即?(CaF，)=57.5%2?(CaO)=10.5%,?(SiO2)=6.5%，?(MgO)=4%，则回归方程为：

2 （2-14） t?1 429.09?7.45z4?0.15z4 1350134813461344 t/℃1342134013381336162024Al2O3 % 2832

图2.10 Al2O3含量对电渣重熔炉渣熔化温度的影响

从图2.10可以看出，随着Al2O3的增加，炉渣的熔化温度先降低后升高，在Al2O3含量从16％升高到24%左右，炉渣熔化温度从1349℃降低到1336℃左右，熔点可以降低13℃左右，原因在于Al2O3的加入生成了莫来石3Al2O3·2SiO2（熔点1750℃）、钙长石CaO·Al2O3·2SiO2（熔点1557℃）、铝黄长石2CaO·Al2O3·SiO2（熔点1596℃）等低熔点共晶体，导致炉渣的熔化温度逐渐降低。

（5）炉渣中?(MgO)对其熔化温度的影响

只考虑x5对熔化温度的影响，令x1?x2?x3?x4?0，即?(CaF，)=57.5%2?(CaO)=10.5%,?(SiO2)=6.5%，?(Al2O3)=24%，则回归方程为：

2 （2-15） t?1 310.25+12.06z5?1.37z526

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134013301320t/℃131013001290128012700246MgO % 81012

图2.11 MgO含量对电渣重熔炉渣熔化温度的影响

从图2.11可以看出，随着MgO的增加，炉渣渣熔化温度先升高后降低，在MgO含量在5％左右时该五元炉渣熔化温度达到最大值1338℃左右。随着MgO≥5%，炉渣的熔点出现比较显著的降低，这是由于MgO与CaO形成的二元相图为共晶型[45]其共晶体为它们之间互相溶解形成的固溶体，因固溶体组成不同，导致对CaO的熔点影响不同。并使得炉渣的熔点出现比较明显的下降趋势。 2.5.2二元组分对电渣重熔炉渣熔化温度的影响

（1）炉渣中?(CaF2)和?(CaO)对其熔化温度的影响

同时考虑x1和x2对熔化温度的影响，令x3?x4?x5?0，即?(SiO2)=6.5%，

?(Al2O3)=24%，?(MgO)=4%，则回归方程为：

2 （2-16） t?1 760.7-14.43z1?3z2?0.05z1z2?0.13z12?0.2z2 1430142014101400t /℃ CaO=6% CaO=9% CaO=12% CaO=1590138013701360485256CaF2 / `64

图2.12 CaF2、CaO含量对电渣重熔炉渣渣熔化温度的影响

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