高钛高炉渣变稠规律的实验研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：王 华指导教师：邱贵宝 副 教 授专 业 ： 冶 金 工 程学科门类：工 学重庆大学材料科学与工程学院二 O 一 三 年 五 月Experimental Study on ThickeningMechanism of Blast Furnace Slag BearingTitaniumA Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the Requirement for theMasters Degree of EngineeringByWang HuaSupervised by A.P. Qiu GuibaoSpecialty： Metallurgy EngineeringCollege of Materials Science and Engineering ofChongqing University , Chongqing, ChinaMay 2013中文摘要摘 要攀 枝 花 -西昌地区具有丰富的钒钛磁铁矿资源，其中的铁资源的主要提取利用方 式 为 高 炉 冶 炼 。 从 钒 钛 磁 铁 矿 的 资 源 综 合 利 用 与 市 场 经 济 竞 争 力 的 提 高 来 看 ，提 高 高 炉 原 料 中 钒 钛 磁 铁 精 矿 的 比 例 势 在 必 行 。 这 将 必 然 提 高 炉 渣 中 的 TiO2 含 量 ，而 从 攀 钢 的 高 炉 冶 炼 经 验 看 这 又 会 带 来 炉 渣 性 能 ， 特 别 是 流 动 性 的 恶 化 。 但 随 着现 在 冶 炼 技 术 和 操 作 条 件 的 发 展 变 化 ， 重 新 审 视 过 去 的 研 究 成 果 ， 并 在 此 基 础 上开展高钛高炉渣流动性的研究是十分有益的。本 文 在 对 国 内 外 关 于 含 钛 炉 渣 流 变 性 研 究 现 状 总 结 分 析 的 基 础 上 ， 在 实 验 室对 高 钛 高 炉 渣 的 粘 度 进 行 了 低 温 模 拟 研 究 及 高 温 测 试 ， 具 体 的 研 究 工 作 和 结 论 如下 ：(1) 关 于 高 钛 高 炉 渣 流 动 性 的 低 温 模 拟 研 究 ， 以 甘 油 -聚 苯 硫 醚 悬 浮 液 模 拟Ti(C,N)-高 钛 高 炉 熔 渣 固 液 体 系 ， 采 用 Brookfield 流 变 仪 测 定 了 悬 浮 液 的 流 变 性 ，考 察 固 体 颗 粒 对 悬 浮 液 流 变 性 的 影 响 。 结 果 表 明 ： 甘 油 -聚 苯 硫 醚 悬 浮 液 属 于Binham 流体流型；悬浮液的表观粘度随着固相颗粒体积分数的增加而增大，随着固 相 颗 粒 粒 度 的 减 小 而 增 大 ； 指 数 模 型 能 最 好 的 描 述 悬 浮 液 表 观 粘 度 随 固 相 体 积分 数 变 化 的 函 数 关 系 ； 方 差 分 析 表 明 固 体 颗 粒 粒 度 与 体 积 分 数 对 悬 浮 液 表 观 粘 度的影响都比较明显，但体积分数的影响程度更大。(2) 关 于 高 钛 高 炉 渣 的 粘 度 ， 实 验 采 用 旋 转 粘 度 计 测 定 了 含 钛 高 炉 渣 在 高 温 还原 过 程 中 的 粘 度 演 变 。 结 果 表 明 ： 还 原 时 间 、 TiO2 含 量 和 二 元 碱 度 (CaO/SiO2)是 影响高温还原条件下高钛渣粘度的主要因素；含钛高炉渣粘度随 TiO2 含量的增加以及反应时间的增长而增大；经过 90min 和 120min 还 原 后 ， 高 钛 渣 （ TiO2%23.5）的 粘 度 随 着 碱 度 的 增 加 先 增 大 后 减 小 ， 且 在 (CaO/SiO2)=1.11 时 达 到 极 大 值 。(3) 关 于 高 钛 高 炉 渣 高 温 还 原 过 程 中 碳 氮 化 钛 生 成 的 实 验 ， 采 用 管 式 气 氛 电 炉控 制 还 原 的 气 氛 与 温 度 ， 以 考 察 这 两 个 因 素 对 碳 氮 化 钛 生 成 的 影 响 。 结 果 表 明 ：气 氛 与 温 度 对 渣 中 碳 氮 化 钛 的 生 成 状 态 的 影 响 比 较 大 ； 在 氩 气 气 氛 下 ， 只 发 现 有TiC 生 成 ， 其 生 成 温 度 为 1400，在氮气气氛下主要生成氮化钛，氮化钛的生成温 度 是 1350 ， 碳 化 钛 的 生 成 温 度 是 1500 ； 氮 化 钛 、 碳 化 钛 主 要 生 成 于 熔 渣 与石 墨 坩 埚 交 界 处 ， 随 着 温 度 的 升 高 ， 其 生 成 量 增 多 并 向 熔 渣 内 部 扩 散 。关键词：含 钛 高 炉 渣 ， 粘 度 ， 低 温 模 拟 ， 还 原 ， 碳 氮 化 钛I重庆大学硕士学位论文II英文摘要AbstractPanzhihua-Xichang Region in China is abundant in vanadium titanomagnetiteresource, the iron resource in which is extracted mainly by blast furnace smelting. Inview of making the most of the vanadium titanomagnetite resource and improving theeconomic competitiveness, increasing the proportion of vanadium titanomagnetite inraw materials for blast furnace would be imperative. However, the percentage of TiO2would inevitably increase consequently, which could deteriorate the slag properties,especially the viscosity, according to the experiences of blast furnace smelting. With thedevelopment of BF smelting technology, reviewing the previous achievements andresearching on the rheological property of BF slag bearing titanium would providereference for practice.The paper involving laboratory-scale experimental researches on low-temperaturesimulation and high-temperature measuring of the viscosity of BF slag bearing titanium,as well as the reduction of BF slag bearing titanium, on the basis of reviewing theprevious achievements about the rheological properties of BF slag in domestic andabroad, the specific information of which is as following:(1) In the low-temperature simulation experiment, the glycerol-PPS suspensionwas adopted to simulate the molten slag-Ti(C, N) solid-liquid system, and therheological property of the glycerol-PPS suspension was measured with the BrookfieldViscometer to investigated the influence of volume fraction and particle size of soliddispersion phase on viscosity of suspension. The results are as follows: the glycerol-PPSsuspension showed Binham behavior; the apparent viscosity of the suspension increasedwith the increase of the volume fraction and the decrease of the particle size of the solidparticle; the exponential type viscosity model best described the relation between theviscosity of suspension and the volume fraction of solid particles; variance analysisshowed that both the effects of volume fraction and particle size of PPS were significant,and the effect of volume fraction was more significant than that of particle size.(2) The viscosity evolution of BF slag bearing titanium was measured by rotationalcylinder method under high-temperature reduction condition. As demonstrated by theexperimental results, the TiO2 content、 reduction time and the basicity (CaO/SiO2)played significant role in the slag viscosity; the slag viscosity increased with theincrease of TiO2 content and reduction time; after 90mins and 120mins reduction, theIII重庆大学硕士学位论文slag viscosity increased with the increase of basicity (CaO/SiO2) firstly and maximizedat (CaO/SiO2)=1.11, however, it decreased afterwards.(3) With respect to the experimental research on the reduction of the BF slagbearing titanium, the tube furnace was employed to control the reduction atmosphereand temperature, the influences of which we