利用气-渣-金平衡技术测定五元渣系硫容量的方法技术

一种利用气－渣－金平衡技术测定五元渣系硫容量的方法，属物化测试技术领域，用于解决以较为简单的方法测定ＣａＯ－ＳｉＯ↓［２］－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－ＭｇＯ－Ｆｅ↓［ｔ］Ｏ渣系硫容量的问题。本发明专利技术采用气－渣平衡技术，利用坩埚做反应容器，以ＣＯ－ＣＯ↓［２］－ＳＯ↓［２］－Ａｒ混合气体来控制体系一定的氧分压和硫分压，在高温电阻炉中测定不同条件下ＣａＯ－ＳｉＯ↓［２］－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－ＭｇＯ－Ｆｅ↓［ｔ］Ｏ渣系的硫容量。所述方法经制备渣样、制备化学分析试样和硫容量的测定等步骤组成。本发明专利技术方法简便，重现性好，能够准确测定含Ｆｅ↓［ｔ］Ｏ炉渣的硫容量，可为ＣａＯ－ＳｉＯ↓［２］－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－ＭｇＯ－Ｆｅ↓［ｔ］Ｏ五元渣系提供可靠的热力学数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用气-渣-金平衡技术测定Ca0-Si0f A1A-Mg0-Fet0渣系硫容量的 方法，属物化测试

技术介绍
随着钢铁工业的迅速扩展，高品位铁矿石日益贫乏，高质量焦炭的连续供应也不足， 而且钢铁工业正在向低污染、零排放的方向发展，因此短流程工艺日益受到人们的重视。 其中，以COREX法为代表的熔融还原炼铁技术已引起钢铁工作者的极大兴趣。熔融还原过 程中，熔渣在组成及性质上具有动态变化的特征。目前对铁浴中熔渣的反应机理尚未得到 统一认识，以COREX熔融还原炼铁技术为例，其炉渣既不同于高炉型CaO-Si(VAlA-Mg0 系炉渣，也不同于炼钢型Ca0-Si(VMgO"FeO系炉渣，而是Ca0-Si02-A1203-MgO"FetO五元 渣系，其他类型的熔融还原炼铁炉渣与它的组成也基本相同。熔融还原炼铁过程中Fe、 Si、 S、 P等元素的终还原主要在渣中和渣一金属间完成，因此，炉渣的热力学性质对熔 融还原生产的铁水产量和质量起着决定性的作用。目前，对于铁浴式熔融还原反应机理的研究主要集中在铁氧化物还原的热力学和动 力学方面。但对CaO-Si02-Al203-MgO-FetO渣系硫容量研究尚属空白。硫容量是一个表示 炉渣自身性能的参数，硫容量的值一般的通过实验测定。而对于含Fet0的渣系，由于Fet0在炉渣中的特殊性，增加了高温实验的复杂性和难度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种操作简单、重现性好的利用气-渣-金平衡技术 测定五元渣系硫容量的方法。本专利技术所称问题是由以下技术方案解决的一种，其特别之处是所述方法包括下列骤a.制备渣样按照质量百分比分别为34-37.5%、 27-37.5%、 8-12%、 10-15%的比例称取CaO、 Si02、 A1203、 MgO渣样放入坩埚，将其加热熔融，搅拌混合后取出，冷却、粉 碎；称取渣样总量7-12%的Fet0粉末，将上述渣样混合均匀形成CaO-Si02-Al203-Mg0_Fet0 渣备用；b. 制备化学分析试样将上述渣样置入铂坩埚中，将铂坩埚放入温度为1723-1823K 的恒温实验用加热炉内，向炉内通入经净化处理的总流量为500mL/min的C0、 C02、 S02 和Ar混合气体，6-8h由加热炉内迅速取出渣样，冷却后制备化学分析试样；c. 硫容量的测定分析反应后试样中的硫含量，计算体系的氧分压、磷分压，并根据公式Cs = 计算不同渣样的硫容量。上述，其特征在于所述制备化 学分析试样步骤中CO、 C02、 S02和Ar混合气体各自流量分别为148.4、 40、 14.5-174.5、 297.1-137. lml/min。上述，所述制备渣样步骤中，放 入坩埚前的CaO、 Si02、 A1203、 MgO均由纯化学试剂配制，每种纯化学试剂经1173-1273K 高温培烧12-14h。上述，所述制备渣样步骤中渣样 加热熔融温度为1673-1773K。上述,所述制备渣样步骤中，Fei0 是在1553 1573K温度下，把盛有Fe203纯化学试剂的铁坩埚放入加热炉内，向炉内通入流量为80~90ml/min的CO气体，恒温22 26小时后，冷却后粉碎而成。本专利技术根据熔融还原炼铁技术的发展现状，针对由于FetO在炉渣中的特殊性增加了硫容量高温实验的复杂性和难度而提供了一种测定CaO-SiOHUA-MgO-FetO渣系硫容量的方法。该方法采用气-渣-金平衡技术，利用CO-C02-SO厂Ar混合气体提供体系的氧分压和硫分压，根据气体组分的百分比和各反应的AGU十算各种条件下的氧分压和硫分压，根据公式C^(。/。S)(^)^计算不同渣样的硫容量。本专利技术实验方法简便，重现性好，特别 尸s,适合测定含Fet0渣系的热力学性质，能够准确测定含Fet0炉渣的硫容量，可为 CaO-Si02-Al203-MgO"FetO渣系提供可靠的热力学数据。具体实施例方式本专利技术方法分两步测定CaO"Si02-Al20:,-Mg0"Fet0渣系的硫容量。以下结合具体实施例将本专利技术方法予以详述本专利技术分两步测定了 CaO-Si02-Al203-Mg0-FetO渣系的硫容量。第一歩原料的制备(1) 由纯化学试剂配制渣样中的CaO、 Si02、 A1A、 MgO。为了提高实验的准确性， 要先预熔实验渣样，使之形成均相渣。每种纯化学试剂都要经1173-1273K高温培烧12-14 小时。再按质量百分比分别为34-37.5%、 27-37.5%、 8-12%、 10-15%称量经过处理的CaO、 Si02、 A1A、 Mg0四种氧化物，混合后放入石墨坩埚，然后把石墨坩埚放入二硅化钼电阻 炉内，在1673-1773K下混合物熔融，充分搅拌后取出，冷却、粉碎后备用。(2) 渣样中的Fet0由Fe20j5 CO还原制得。在1553-1573K下，把盛有FeA纯化学 试剂的铁坩埚放入二硅化钼电阻炉刚玉管内，同时从炉子底部通入流量为80-90ml/minCO 气体,恒温22 26小时后，取出、冷却后粉碎成Fe,O粉末，Fet0采用重铬酸钾滴定法分 析试验用Fet0所含的Fe2+ 、Fe"和TFs,以保证其中无单质铁存在。FetO占渣样总量的7. 09%, 将Fet0与其它渣样混合均匀形成CaO-Si(VAl203-Mg0-FetO渣。第二步硫容量的测定以第一步制备的渣样为基础，在二硅化鉬炉中进行硫容量的测定。 从刚玉管底部通入经净化处理的总流量为500mL/min C0、 C02、 S02和Ar混合气体，上述 气体流量分别为148.4， 40， 14.5-174.5, 297.卜137. lml/min。当炉温升至1723-1823K 时,取渣样放入钼坩埚，将钼坩埚放入二硅化鉬炉内，由计算机自动控制恒温。当炉温恢 复到恒温状态时开始计时，6-8h后试验结束，同时迅速取出渣样，冷却后制备化学分析 试样。分析反应后渣中的硫含量，根据气体组分间反应的AG、利用公式计算各种条件 下的氧分压和硫分压(氧分压和硫分压计算公式可参看冶金工业出版社，2002年第三版 《冶金物理化学研究方法》第二篇第9章化学平衡的研究第188至194页内容)，并根据公式C广(o/。S)(》^计算出不同渣样的硫容量(式中尸。2， Ps2分别为体系的氧分压和硫分 尸s, 2压，(劣50为反应后渣中的硫含量)。平衡气氛所用的CO气体由甲酸滴入热浓硫酸脱水制得后通入储气罐保存，使用时经 浓氢氧化钠溶液，无水氯化钙和无水五氧化二磷净化。反应方程式为HCOOH HA >CO + H,0平衡气氛所用的S02气体由硫酸滴入无水亚硫酸钠制得后通入储气罐保存，使用时经无水氯化钙和无水五氧化二磷净化。本专利技术测定CaO-Si02-Al203-MgO-FetO渣系的不同条件下的硫容量值在 2.83X10-3-19.65X10—3之间。炉渣成分一定，体系C0、 C02、 S02、 Ar气氛组成及流量一 定，温度由1723K增加到1823K时，Ca0-Si0厂A1A-MgO-Fet0五元渣系中硫容量随着温度 的升高而减少。温度在1723K恒定气氛中氧分压由2. 21 X 10—4Pa增大到83. MX 10—4Pa本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用气－渣－金平衡技术测定五元渣系硫容量的方法，其特征在于：所述方法包括下列骤：ａ．制备渣样：按照质量百分比分别为３４－３７．５％、２７－３７．５％、８－１２％、１０－１５％的比例称取ＣａＯ、ＳｉＯ↓［２］、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３ ］、ＭｇＯ渣样放入坩埚，将其加热熔融，搅拌混合后取出，冷却、粉碎；称取渣样总量７－１２％的Ｆｅ↓［ｔ］Ｏ粉末，将上述渣样混合均匀形成ＣａＯ－ＳｉＯ↓［２］－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－ＭｇＯ－Ｆｅ↓［ｔ］Ｏ渣备用；ｂ．制备化学分析试样： 将上述渣样置入铂坩埚中，将铂坩埚放入温度为１７２３－１８２３Ｋ的恒温实验用加热炉内，向炉内通入经净化处理的总流量为５００ｍＬ／ｍｉｎ的ＣＯ、ＣＯ↓［２］、ＳＯ↓［２］和Ａｒ混合气体，６－８ｈ由加热炉内迅速取出渣样，冷却后制备化学分析试样；　　ｃ．硫容量的测定：分析反应后试样中的硫含量，计算体系的氧分压、磷分压，并根据公式Ｃ↓［Ｓ］＝（％Ｓ）（Ｐ↓［Ｏ↓［２］］／Ｐ↓［Ｓ↓［２］］）↑［１／２］计算不同渣样的硫容量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕庆，李福民，张淑会，刘增勋，黄建明，张振峰，王竹民，
申请(专利权)人：河北理工大学，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]