摘要
高炉冶炼本质是在高温下实现含铁矿物还原、渣铁熔分，生产出优质的铁水的过程。高炉造渣过程经历了初渣、中间渣和终渣，因此炉渣对高炉冶炼的影响是连续的，需要系统考虑。本文针对高炉初渣、中间渣、终渣性能的变化开展研究，采用实验测量和数据回归的方法，揭示二元碱度、FeO、Al2O3和MgO含量变化对炉渣熔化性能、流动性能、表面性能和密度的影响规律，分析铁矿石的还原度对初渣、中间渣、终渣性能的影响规律，研究得出以下结论: (1)炉渣熔点与碱度整体呈正相关，与FeO含量呈负相关，随MgO含量增加先升高后降低;在不同碱度、FeO和MgO含量条件下，Al2O3含量与熔点相关性不同。碱度和Al2O3含量增加导致熔点升高，主要原因是渣相中生成了高熔点的硅铝酸盐物相;FeO含量增加导致渣熔点降低，主要是高熔点硅铝酸盐相的减少和低熔点含亚铁物相增加;MgO含量对熔点的影响与渣相生成含Mg的低熔点硅酸盐相或高熔点硅铝酸盐相有关。 (2)炉渣粘度受碱度和FeO含量影响较大，与碱度、MgO含量整体呈负相关。炉渣表面张力受MgO影响较大，随MgO含量增加先升高后降低，且与碱度呈正相关。炉渣密度受碱度和Al2O3含量影响较大，且随碱度增加先降低后升高，随Al2O3含量增加先升高后降低。在不同碱度、MgO含量条件下，FeO和Al2O3含量对粘度、表面张力和密度的影响不同。碱度和MgO含量增加导致低聚合度结构Q0含量大幅增加，高聚合度结构Q3含量大幅减小，炉渣结构趋于简单化，造成聚合度降低，但MgO含量对炉渣聚合度的影响较碱度小。Al2O3含量增加导致低聚合度结构Q1含量先降低后升高，高聚合度结构Q2含量先升高后降低。 (3)高炉造渣过程中熔点和密度呈下降趋势，粘度先降低后升高，表面张力呈上升趋势。相同还原度时，球团矿初渣熔点低于烧结矿初渣，炉料还原度的提升会导致冶炼过程中炉渣熔点和密度降低，粘度和表面张力增加。终渣碱度的提升会导致炉渣熔点和密度增加以及粘度降低，减缓表面张力上升趋势。终渣Al2O3含量增加会减弱炉渣熔点、密度降低趋势和表面张力上升趋势，并降低炉渣粘度。终渣MgO含量升高会增强炉渣密度的下降趋势，MgO含量为10wt.％、15wt.％时会增强熔点、表面张力的上升趋势，并使粘度升高，含量为5wt.％时对熔点、粘度、表面张力的影响与10wt.％、15wt.％时相反。
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