Исследование влияния основности ковшевого шлака на его сульфидную емкость

Введение

Одной из основных задач внепечной обработки стали является десульфурация жидкого металла. Эффективное удаление серы из металла возможно лишь при наведении достаточного количества высокоосновного шлака, что приводит к необходимости добавления в ковш большого количества извести. Это сопровождается дополнительным расходом электроэнергии и времени для проведения десульфурации. Для повышения эффективности внепечной обработки и снижения ее продолжительности необходимо присаживать минимальное количество извести, необходимое для получения заданного содержания серы в готовом металле. Это может быть возможным только при наличии адекватных методов расчета десульфурирующей способности сталеплавильных шлаков различного состава.

Основные положения

Для характеристики десульфурирующей способности шлака обычно используют понятие сульфидной емкости. Определить её значение можно из уравнения для константы реакции «восстановления» серы из раствора:

где - сульфидная емкость шлака.

Сульфидная емкость шлака меняется в очень широких пределах при изменении состава шлака, при этом в наибольшей степени коррелирует с содержанием основных оксидов в шлаке, а точнее с т.н. основностью шлака . Для учета остальных компонентов шлака в литературе предлагается большое количество вариантов, однако наиболее общий и формальный способ состоит в использовании понятия оптической основности:

, ,

где - основность компонента системы, - эквивалентная доля анионов, вносимых данным компонентом, например, для системы CaO-Al₂O₃-SiO₂

, , .

В данной работе предлагается похожее уравнение для , которое, однако, дает «интегралообразный» вид зависимости (в отличие от уравнения прямой в формуле ):

где - атомная доля компонента шлака (компонентами считаются элементы периодической системы); – эмпирические параметры, характеризующие каждый компонент шлака, определенные из массива экспериментальных данных.

Заключение

Анализ результатов показал, что в области высокой сульфидной емкости шлаков расчет по формуле дает завышенное значение емкости по сравнению с фактической. В то же время расчет по формуле дает более адекватное описание фактических данных. Кроме того, расчет по формуле дает меньшее значение среднеквадратического отклонения (0.25 против 0.34 по формуле ) при практически том же количестве подбираемых параметров.

Таким образом, проведенные расчеты позволяют сделать вывод о предпочтительности использования уравнения для расчета зависимости сульфидной емкости шлака от его состава. В случае применения уравнения желательно использовать предлагаемые значения параметров оптической основности компонентов шлака. Это позволит более точно подбирать необходимый состав шлака и расход извести для достижения требуемой степени десульфурации металла.

Литература по теме

1. Атлас шлаков. Справ. изд/ Пер. с нем. — М.: Металлургия, 1985. —, с. 113-116
2. Жмойдин Г.Н., Акбердин А.А., Киреева Г.М. Серопоглотительная способность и оптическая основность металлургических шлаков: Металлы №3, 1996 - , с. 3-12
3. Эллиот Д.Ф., Глейзер М., Рамакришна В. Термохимия сталеплавильных процессов: Пер. с англ.– М.: Металлургия, 1969.; 252 с.
4. Ramana, R., Milton, B. Modeling of sulfide capacities of silicate melts: Metallurgical Trans., v.18B, 1987, p. 591-596
5. Храпко С.А.: О структурном вкладе в термодинамические функции растворов, 1994г.
6. Sigworth G.K., Elliott J.F. The Thermodynamics of Liquid Dilute Iron Alloys // Met. Sci.- 1974.- V.8.- P.298-310.
7. R.A. Sharma, F.D. Richardson. Activities of Manganese Oxide, Sulfide Capacities, and Activity Coefficients in Aluminate and Silicate Melts, Transactions of the metallurgical society of AIME, volume 233, august 1965, p.1586-1592.