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活性石灰与CaO-SiO_(2)-Fe_(t)O熔渣间界面结构特性

         
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2020年,中国的粗钢产量为10.65亿t,钢渣产量占比为10%~15%。钢渣中存在10%~20%的f-CaO会使钢渣消化而引起体积不稳定,这是钢渣综合利用的主要障碍之一。而f-CaO的产生与转炉吹炼过程中活性石灰的溶解情况紧密相关。基于实验室制备合成渣和活性石灰,采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜及其配置的能谱仪等方法,对转炉钙质成渣工艺条件下活性石灰颗粒与熔渣间的界面结构演变行为展开研究。结果表明,在转炉不同冶炼时期活性石灰与熔渣间的反应界面结构发生改变。在初期,反应界面由5个不同的区域组成,分别为未溶解的石灰层、CaO-FeO固溶体层、(Ca, Mg, Fe)橄榄石层及熔渣本体;随着反应进行,熔渣碱度提升,不连续的2CaO·SiO_(2)层开始在CaO-FeO固溶体层和(Ca, Mg, Fe)橄榄石层间形成,同时CaO-FeO固溶体层和(Ca, Mg, Fe)橄榄石层厚度不断减小。CaO-FeO固溶体层由约15μm减小至约5μm,(Ca, Mg, Fe)橄榄石层由约55μm减小至约15μm。由于反应界面形成了FeO和CaO两种浓度差,促使反应不断进行。反应进行到FeO质量分数小于20%时,CaO会与(Ca, Mg, Fe)橄榄石发生反应生成C_(2)S(2CaO·SiO_(2)),因此在熔渣A4中出现了约3μm厚但并不连续的C_(2)S层。随着反应时间的延长,石灰颗粒将会被熔渣中形成的连续C_(2)S层包围,而高熔点且连续致密的C_(2)S层将阻碍石灰与熔渣进行传质,反应的传质环节受限,反应的进一步进行受阻。

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