铁水预处理熔剂的factsage分析

2015级研究生《factsage软件计算分析》作业姓名：学号：专业：冶金工程学院：冶金与生态工程学院成绩：__________________2015年12月30日CaO-MgO-SiO2-Al2O3渣系矿相析出热力学软件分析1. 研究背景高炉渣是高炉炼铁生产过程中的一种副产品，高炉冶炼过程中，铁矿石经过还原生产出金属铁，未还原的脉石被熔化，由于脉石和铁的密度不同而与铁分离开来，铁水经过渗碳成为液态生铁，而矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂以及其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主的炉渣漂浮在铁水上面，形成高炉渣。

从化学成分来看，高炉渣是属于硅酸盐质材料。

高炉渣可以分为炼钢生铁渣、铸造生铁渣、锰铁矿渣等。

随着矿石品位和冶炼方法的不同，每炼出1t生铁大约产生300～350 kg的高炉渣，按照我国年生铁年产量46 944万t 计算，产渣量达14 000万t。

高炉渣出渣温度达1 400℃以上，每吨渣含有相当于60 kg标准煤的热量。

因此，做好高炉渣的余热回收和综合利用，是钢铁行业节能降耗的有效途径。

高炉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。

高炉渣的矿物组成与生产原料的组成以及高炉渣的冷却方式有关。

岩相分析表明，黄长石是碱性高炉渣的主要矿物组成。

碱性高炉渣是由钙铝黄长石（2CaO·Al2O3·SiO2）和钙镁黄长石（2CaO·MgO·SiO2）组成的复杂固熔体；硅酸二钙（2CaO·SiO2）的含量仅次于黄长石的含量；其次是假硅灰石（CaO·SiO2）、钙长石（CaO·Al2O3·2SiO2）、钙镁橄榄石（CaO·MgO·SiO2）、镁蔷薇辉石（3CaO·MgO·2SiO2）以及镁方柱石（2CaO·MgO·2SiO2）等。

在冷却酸性高炉渣时，酸性高炉渣全部凝结成玻璃体。

含Al2O3氧化性炉渣的热力学分析冶硕2012班王政 s1.前言随着市场的变化，用户对钢中杂质元素的要求不断提高。

例如，对于低温用钢、海洋用钢、抗氢致裂纹钢和部分厚板用钢，除了要求极低的硫含量以外，也要求钢中的磷含量<0.01%或0.005% [1]。

目前，用于炼钢和铁水预处理的主要炉渣为CaO-FeO-CaF2系，但CaF2系会造成严重的环境问题。

因此，用其他助熔剂，如Al2O3等，代替CaF2的问题越来越引人注目。

Al2O3为两性偏酸的物质，从脱磷要求渣系具有高碱性来说，添加Al2O3不利于脱磷。

但是研究表明在脱磷剂中加入Al2O3有提高脱磷率的作用[2]。

原因是它能降低脱磷产物的活度，使得熔渣具有更大的磷容量；同时，Al2O3会降低石灰的熔点，改善渣的流动性，使渣具有更强的反应性能。

关于在熔剂中添加Al2O 3对脱磷影响的行为研究，值得进一步深入探讨。

本文采用计算热力学的方法研究了CaO-Fe3O4-Al2O3系炉渣的熔化行为，及析出相。

2. CaO-Fe3O4-Al2O3系熔剂的常用相图及分析由于铁水脱磷使用的脱磷剂种类很多,相关的相图在文献资料上较少出现，在此，参考了In-HoJung [3] 等人的相图计算方法，用Fact-Sage软件绘制CaO-Fe3O4-Al2O3系熔剂脱磷前后的相图。

2.1 CaO-Fe3O4-Al2O3系相图铁水预处理的温度一般在1350℃左右，故绘制并分析了1350℃时的相图。

首先，选择相图模块，选择FToxid数据库，输入CaO、Fe3O4、Al2O3选择FToxidSLAGA和FToxidSPINA相:输入计算条件：设定温度T=1350℃，为constant；压力P=1atm，为constant。

然后进行计算，得到的相图如下：图1 1350o C时CaO-Fe3O4-Al2O3系相图图1中出现了Ca3Al2O6，CaAl2O4，CaAl4O7，CaAl12O19，Ca2Fe2O5，尖晶石等简单和复合固态化合物。

矿产综合利用Multipurpose Utilization of Mineral Resources・102・2019 年Facts a ge 在钢渣处理研究中的应用韩霄，曹颖川，景东荣，吴长松，马良富，韦家川，陈宇红，蒋亮(北方民族大学材料科学与工程学院，宁夏银川750021)摘要：介绍了目前FactSage 在国内外钢渣处理中的应用进展，并将FactSage 应用于宁夏钢铁集团转炉钢渣的复杂多元多相平衡计算。

结果表明，该软件体系能够对钢渣体系进行较好地模拟计算，但模拟结果应结合SEM 、EDS 、XRD 等检测手段。

借助FactSage 能够预测温度、压力、成分等对整个钢渣体系的影响，并对平衡状态下的各相组成进行模拟计算，以此对整个体系进行优化设计。

该软件系统在钢渣处理研究中具有良好的应 用前景。

关键词：钢渣；矿物相；FactSage;应用；CALPHADdoi: 10.3969/j.issn. 1000-6532.2019.03.023中图分类号：TD989文献标志码：A文章编号：1000-6532 (2019) 03-0102-06钢渣是炼钢过程中生成的固体废弃物，其产 生量随着钢产量的增长而迅速增长。

经过长期的发 展，已经相继开发了多种转炉钢渣资源化再利用的 途径，主要包括回收钢渣中的有价组分、钢渣在道路工程、环境工程、装饰工程中的应用以及在化学 领域、农业领域、建筑领域和冶金领域中的再利用。

传统的用于表征钢渣后续处理的行为方法正在遇到各种问题，对于钢渣后续处理中各化合物的性质难 以进行准确的预测。

而随着钢渣相图模型和化学热 力学方面的提高，计算方法、计算软件和硬件的进步，已经使得热力学软件能够准确预测复杂多相钢 渣系统的相平衡条件。

通过计算机辅助热力学分析在加强钢渣综合利用的研究中的进一步应用，能够开发钢渣利用新途径，提高钢渣再利用率及产品附 加值［叫1 CALPHAD 方法及其应用1970 年，Kaufman 提出了 CALPHAD 技术， 即相图热力学计算，它是目前利用试验相图和其它所有热力学试验信息建立现代相图最成熟的一种技术⑷。

铁水预处理剂产品简介：碳化硅是以石英砂,石油焦和优质硅石为主要原料,通过电阻炉高温冶炼而成，碳化硅具有脱氧、增硅、净化铁液及孕育作用,在熔炼中，增加石墨核心，提高球铁的石墨球数，对改善灰铁的石墨形态等都非常有益。

产品概括：碳化硅可用做炼钢的脱氧剂和铸铁组织的改良剂，碳化硅脱氧剂是一种新型的强复合脱氧剂，脱氧效果好，使脱氧时间缩短，节约能源，提高炼钢效率，提高钢的质量，降低原辅材料消耗，减少环境污染，改善劳动条件，提高电炉的综合经济效益。

碳化硅能在冲天炉和电炉中使用，可完全代替硅铁，大大降低铸造成本（每吨成本节约1500元左右），提高企业效益。

产品优点：1、防止析出碳化物，增加铁素体量，减少白口。

2、显著地提高切削成性、改善机械性能。

3、增加流动性、使铁水成分稳定，防止偏析现象。

4、减少壁厚敏感度，使组织致密，切削面光洁。

5、增强石墨形核能力和增加石墨核心。

6、对于球墨铸铁来说，是强力的脱氧剂，可减少球化剂添加量，提高球化率。

7、还原已生锈废料以及合金，降低铁水成本。

8、消除铁液的氧化因素，减少炉壁氧化，延长炉壁寿命30%。

9、强力的脱氧作用，净化铁水。

使用方法：碳化硅含量：Si+C≧88%，Si含量约占88%中的70%，碳约占88%中的30%；粒度0.2-10mm. 碳化硅加入量：按照我公司铸造用碳化硅1KG在铁水中可吸收的硅量为0.5KG 计算(吸收率90%左右)。

一炉铁水需要增硅的量计算好，算出需要碳化硅的加入量。

一般约为：0.6-1.0%加入方法：将计算准确称量好的碳化硅用编织袋扎好，投入炉中铁水中，盖料熔炼即可，只是顺序排在加入增碳剂后。

（此部分均为网上找的，与公司资料铁水预处理剂相差很大）原材料采用亚纳米级的碳化硅微粉，配合高效活化剂，团成粒度均匀的球状颗粒，在铁水中可以快速分解吸收。

灰铁方面，A型石墨增加，D型石墨减少，共晶团及珠光体数量明显改善,抗拉强度提升20-30。

球铁方面，提升球化等级，增加石墨球数量，改善石墨球圆整度，提升抗拉强度和延伸力。

factsage实例Factsage是一款用于热力学计算和相图预测的软件，广泛应用于材料科学、冶金学、地球化学等领域。

它基于热力学数据库和计算模型，能够准确地预测物质在不同温度、压力和组成条件下的相变行为和热力学性质。

下面将介绍一个关于钢铁冶炼的Factsage实例。

钢铁是一种重要的金属材料，广泛应用于建筑、交通、机械等领域。

在钢铁冶炼过程中，热力学计算对于合金成分的优化和相图的预测非常重要。

Factsage作为一款强大的热力学计算软件，可以帮助冶金工程师们更好地理解和控制钢铁冶炼过程。

首先，Factsage可以通过输入合金的成分和温度、压力条件，预测钢铁合金的相图。

相图是描述物质在不同温度和成分条件下的相变行为的图表。

通过相图的分析，冶金工程师可以了解到钢铁合金在不同温度下的相组成和相稳定性，从而优化合金的配方和冶炼工艺。

其次，Factsage还可以计算钢铁合金的热力学性质，如熔点、热容、热膨胀系数等。

这些热力学性质对于冶炼过程的控制和材料性能的预测非常重要。

通过Factsage的计算，冶金工程师可以了解到钢铁合金在不同温度下的热力学性质变化规律，从而指导冶炼过程的优化和材料性能的改进。

此外，Factsage还可以模拟钢铁冶炼过程中的相变行为。

钢铁冶炼过程中，合金在不同温度下会发生相变，如固相变液相、相分离等。

通过Factsage的模拟，冶金工程师可以了解到钢铁合金在不同温度下的相变行为和相变动力学，从而指导冶炼过程的控制和优化。

最后，Factsage还可以进行相图的实验验证。

通过实验数据的输入，Factsage可以与实际测量结果进行比较，从而验证计算模型的准确性和可靠性。

这对于提高计算模型的精度和可信度非常重要，也为冶金工程师们提供了一个可靠的工具。

综上所述，Factsage作为一款用于热力学计算和相图预测的软件，在钢铁冶炼过程中发挥着重要的作用。

它可以帮助冶金工程师们预测钢铁合金的相图、计算热力学性质、模拟相变行为，并进行实验验证。

铁水预处理技术浅析韩孝永(宝钢集团梅钢公司) 摘　要　铁水预处理已经成为现代化炼钢厂的重要工序之一,其目的主要是降低铁水中的某些有害元素含量,为炼钢提供合格的铁水。

本文对铁水预处理的原理、工艺及铁水预脱硫、铁水预脱硅、铁水预脱磷等进行了阐述,并对搅拌法脱硫和喷吹法脱硫进行了比较。

关键词　铁水预处理　搅拌法脱硫　喷吹法脱硫A na lysis on L iqu id Iron P retrea t m en t TechnologyHan Xiaoy ong(BaosteelMeishan Ir on and Steel Co .L td )Abstract L iquid ir on p retreat m ent has become one of the i m portant p r oducti on p r ocedures in modern steel m aking p lants .Its main pur pose is t o reduce the har mful element concentrati on in liquid steel and p r ovide qualitied liquid ir on .The article describes the p rinci p le and p r ocess of liquid ir on p retreat m ent,p re -desulfurizati on,p re -desili 2conizati on and p re -dephos phorizati on of liquid ir on ,and makes comparis on bet w een desulfurizati on by stirring method and injecting method .Keywords L iquid ir on p retreat m ent,Desulfurizati on by stirring method,Desulfurizati on by injecting method1　概述铁水预处理工艺最初用于铁水炉外脱硫,1877年伊顿等人用以处理不合格生铁,到了1897年,英国赛尔等人用一座平炉进行铁水预脱硅、预脱磷,然后再用另一座平炉炼钢,大大提高了生产效率。

铁水预处理工艺方法及原理铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉前对其进行脱除杂质元素的一种处理工艺。

常用的工艺方法有：铁沟散料法、铁水罐内喷吹法、铁水罐内机械搅拌法等。

（1）铁沟散料法：高炉出铁时，在铁沟内的铁水上散入工业纯碱（Na z CQ）或复合脱硫剂（由Na z CQ、CaO、CaCQ、CaF?、C粉等配合而成），利用铁水流动时的冲击湍流运动使铁水与脱硫剂搅拌混合，促进脱硫反应，达到脱硫目的—该法简便易行，但脱硫效率波动大（约为20 60% ）、环境污染大、恢硫多。

已基本不用。

（2）铁水罐内喷吹法：如右图所示：在送去转炉的铁路线上设立喷吹脱硫站，喷枪的铁管外复合有耐火材料浇注料，可插入铁水内一定深度，以空气为载体，喷入粉状脱硫剂，进行脱硫，而后耙除脱硫渣，防止恢硫（脱硫渣如果不去掉，在后续过程中，脱硫渣中的硫又会返回铁水中，造成恢硫）。

由于该法使脱硫剂与铁水接触良好，脱硫效率较高，还可脱除部分硅和碳。

常用的脱硫剂：a、钝化石灰粉（不含钝化剂的石灰，存放时间稍长，吸水到一定程度，就会堵塞喷吹系统）。

优点：成本较低、脱硫效率较高。

缺点：环保较差、铁水温降较大。

b、复合脱硫剂（由Na2CO3 、CaO 、CaCO 3 、CaF2 、C 粉等配合而成）。

优点：成本较低、脱硫效率较高、比钝化石灰粉较易耙渣。

缺点：环保较差、铁水温降较大。

c、钝化镁粒（金属镁粒需钝化，否则存放时易氧化，同时载体需改为氮气）。

金属镁粒喷入铁水后，会迅速气化，与铁水接触条件更好，脱硫率很高。

优点：脱硫率很高、喷吹设备和操作很简单、环保较好、铁水温降很小、脱硫渣量很小。

缺点：成本高。

d、钝化镁粒与钝化石灰混喷（结合了金属镁粒脱硫率很高和钝化石灰成本低的优点，还可根据铁水含硫量和所炼钢种，来调节钝化镁粒（0—100%）与钝化石灰的配比，从而达到最佳成本与脱硫率的配合。

优点：脱硫率很高且可调、环保较好、铁水温降较小、脱硫渣量较小、成本较低且可调。