采用CaO-SiO_2-CaF_2渣系去除硅中杂质硼
最新整理、冶金原理（赵俊学主编）教案：第四章冶金熔体（加工制造类）钢铁冶炼）
最新整理、冶⾦原理（赵俊学主编）教案：第四章冶⾦熔体（加⼯制造类）钢铁冶炼）第四章冶⾦熔体4.1 概介许多⾼温冶⾦过程都是在熔融的反应介质中进⾏的——如炼钢、铝电解、粗铜的⽕法精炼等在很多冶炼过程中，产物或中间产品为熔融状态物质——如⾼炉炼铁、硫化铜精矿的造锍熔炼、铅烧结块的⿎风炉熔炼等冶⾦熔体——在⾼温冶⾦过程中处于熔融状态的反应介质或反应产物冶⾦熔体的分类——根据组成熔体的主要成分的不同→⾦属熔体→熔渣→熔盐⾮⾦属熔体→熔锍4.2⾦属熔体⾦属熔体——液态的⾦属和合⾦如铁⽔、钢⽔、粗铜、铝液等⾦属熔体不仅是⽕法冶⾦过程的主要产品，⽽且也是冶炼过程中多相反应的直接参加者。
例如，炼钢中的许多物理过程和化学反应都是在钢液与熔渣之间进⾏的。
⾦属熔体的物理化学性质对冶炼过程的热⼒学和动⼒学都有很重要的影响。
4.2.1 ⾦属熔体的结构基本事实⾦属的熔化潜热仅为汽化潜热的 3%～ 8%对于纯铁，熔化潜热为 15.2 kJ·mol-1，汽化潜热是 340.2 kJ·mol-1 →液态⾦属与固态⾦属的原⼦间结合⼒差别很⼩⾦属熔化时，熵值的变化也不⼤，约为 5～ 10 J·mol-1·K-1→熔化时⾦属中原⼦分布的⽆序度改变很⼩。
熔化时⼤多数⾦属的体积仅增加 2.5%～ 5%，相当于原⼦间距增加0.8%～ 1.6%→在液态和固态下原⼦分布⼤体相同，原⼦间结合⼒相近。
⾦属液、固态的⽐热容差别⼀般在 10%以下，⽽液、⽓态⽐热容相差为 20%～ 50%。
→⾦属液、固态中的原⼦运动状态相近。
⼤多数⾦属熔化后电阻增加，且具有正电阻温度系数。
→液态⾦属仍具有⾦属键结合结论 I在熔点附近液态⾦属和固态⾦属具有相同的结合键和近似的原⼦间结合⼒；原⼦的热运动特性⼤致相同，原⼦在⼤部分时间仍是在其平衡位（结点）附近振动，只有少数原⼦从⼀平衡位向另⼀平衡位以跳跃⽅式移动。
基本事实 II液态⾦属中原⼦之间的平均间距⽐固态中原⼦间距略⼤，⽽配位数略⼩，通常在 8～ l0 范围内→熔化时形成空隙使⾃由体积略有增加，固体中的远距有序排列在熔融状态下会消失⽽成为近距有序排列。
采用造渣酸洗法去除硅中硼和磷
采用造渣酸洗法去除硅中硼和磷蒋光辉;牛莎莎【摘要】对目前硅中硼、磷去除技术进行了综述,并针对生产高纯硅过程中硼、磷难除去的问题,提出采用熔炼造渣-酸洗的新工艺流程去除硼、磷.结果表明:通过熔炼造渣-酸洗处理之后,硼的含量可降至0.5μg/g以内,磷的含量可降至1.2 μg/g.该工艺除杂效果显著、流程简单、成本低、易实现产业化；可有效地处理硼、磷含量高的硅料,且除杂效果显著.【期刊名称】《湖南有色金属》【年(卷),期】2012(028)006【总页数】4页(P50-53)【关键词】纯硅;除硼;除磷【作者】蒋光辉;牛莎莎【作者单位】湖南有色金属研究院,湖南长沙410015;湖南有色金属研究院,湖南长沙410015【正文语种】中文【中图分类】TG146.3随着能源的短缺和人们环保意识的加强，近几年太阳能电池及光伏产业得到快速发展。
商业化太阳能电池中硅基材料占90%以上，硅材料的纯度直接关系到电池的转换效率和寿命，硅材料的成本直接影响到电池组件的成本，因此，众多科研人员正在研制低成本、低污染、低能耗生产高纯硅的技术。
业界根据硅在提纯过程中是否参与反应，将生产高纯硅的方法分为两大类：化学法和物理法。
化学法是通过硅参与反应并生成化合物，进一步对化合物进行处理，得到纯净的化合物，最后采用还原剂将硅还原成单质硅。
主要方法有改良西门子法、锌还原法、硅烷法等；改良西门子法技术主要被美国、日本、欧洲垄断，并对我国技术封锁，其生产能耗较高，生产过程也存在一定的安全隐患。
物理法也叫冶金法，该法是直接处理金属硅，硅作为主体不参与反应，通过采用冶金的方法使硅中杂质进行反应而去除，常见的工艺有：造渣、等离子、真空、电子束等。
冶金法生产过程中不产生有毒气体，对环境污染较小，能耗相对较低，行业内对用冶金法生产高纯硅寄予厚望。
金属硅中主要有Al、Fe、Ca等金属杂质和B、P、C、O等非金属杂质，大多数金属杂质在硅中的分凝系数都很小，可用定向凝固或者区域熔炼等方法去除，且金属杂质可溶于酸液中，通过酸浸去除效果较好。
CaO_SiO_2_MgO_CaF_2熔渣对氧化锆的侵蚀行为
氧化镁-稳定氧化锆） 耐火材料的侵蚀行为。 通过测试高温下此熔渣的熔点和汽化行为表征其侵蚀机理。 采用
HM （加 热 显 微 镜 ） 进 行 侵 蚀 实 验 和 熔 点 测 定 ， 并 利 用 TG-DSC （微 量 差 热 分 析 和 示 差 扫 描 量 热 法 ） 研 究 其 汽 化
现 象 ， 然 后 使 用 扫 描 电 子 显 微 镜 能 谱 仪 和 电 子 探 针 分 析 熔 渣 对 氧 化 锆 的 侵 蚀 界 面 。 结 果 表 明 随 着 CaF2 的 增 加 ， 在 熔 渣 和 氧 化 锆 耐 火 材 料 表 面 形 成 了 3 个 不 同 的 层 ， 并 且 发 现 随 着 能 促 进 中 间 氧 化 物 分 解 的 CaF2 的 增 加 ， 氧 化 锆 耐 火 材 料 的 侵 蚀 行 为 不 断 地 加 重 。 另 一 方 面 ， 随 着 CaF2 含 量 的 增 加 ， CaO-SiO2-MgO-CaF2 熔 渣 的 熔 点 并 没 有 持 续 降 低 。 同 时 ， 在 HM 试 验 中 发 现 CaF2 含 量 过 高 会 导 致 大 量 氟 化 物 气 体 出 现 ， 这 将 会 引 起 熔 渣 成 分 的 逐 渐 改 变 并 产 生 环 境 污 染 。 这 些 研 究 结 果 表 明 ， 为 了 避 免 熔 渣 对 氧 化 锆 基 耐 火 材 料 的 严 重 损 坏 ， 可 以 添 加 适 量 的 CaF2 以提高熔渣的精炼能力。
关键词： 氧 化 锆 基 耐 火 材 料 ； 侵 蚀 ； 熔 点 ； 汽 化 行 为 ； CaF2
中图分类号： TQ175.715
文献标识码： A
文章编号： 1673-7792 （2010） 02-0053-07
1 引言
炉外精炼工试卷试题库题集.doc
宽厚板厂炉外精炼工试题库一、填空题1、 LF 炉精炼过程中氮气通过 电弧电离 作用而进入钢水中。
2、钢中的氮可使钢材产生时效 脆化，降低钢的 冲击韧性，且能引起钢的 冷 脆。
3、钢中的氢、氮含量随钢水温度升高而增 大 。
4、 CaO-Al O -SiO 2 -CaF 渣系随温度升高粘度 降低 ；随 CaF 含量增加，粘度降低；随23 22SiO 2 含量增加，粘度 降低 。
16、 LF 炉精炼钢液时要做到三相电极同步起弧，避免钢水 增碳 。
17、钢水中的 C 含量在 0.12-0.17% 范围时连铸坯易产生纵裂、角裂，甚至产生漏钢事故。
30、在冶炼、浇铸和钢水凝固过程中产生或混入的非金属相，一般称为非金属夹杂物 。
31、钢水脱硫的基本条件为：高碱度、高温、低氧化性、大渣量。
34、高级优质钢在钢牌号后加字母符号A 而特级优质钢则在钢牌号后加字母符号E 。
37、 LF 炉电极消耗分为两方面：电极侧面消耗和 端面 消耗 ，以 侧面 消耗为主。
40、 VD 炉真空脱氢的方程式为： 2[H]={H2} 和 2[H]+[O]={H 2O}42、渣 -钢间硫的分配系数 Ls=（ %S ） /[%S]44、向炉渣中加入 CaF 可以加速脱硫，其原因为 CaF 可改善炉渣的流动性。
2245、目前炉外精炼常用的脱硫方法有两种：顶渣脱硫 和喷粉脱硫。
46、脱磷的方法有两种即：还原脱磷法和氧化脱磷法 。
47、渣 -铁间磷的分配系数 Lp= （ %P ） /[%P] 。
48、炉渣碱度 越大 、温度 越低 ，则炉渣的脱磷能力越强。
49、电石可发生下列分解反应： （ CaC 2） =[Ca] +2[C] 。
50、降低渣中 FeO+MnO 含量，有利于钢液的脱硫。
51、一般要求钢包烘烤温度应达到1100℃ 以上。
52、电极升降装置主要由升降立柱、升降油缸、导向装置、导电横臂和导电夹头组成。
53、炼钢的基本任务为：脱碳、脱氧、去除杂质、升温、合金化。
关于精炼过程中合成渣行为的探讨
关于精炼过程中合成渣行为的探讨本钢马春生随着科学技术的进步和炼钢工艺的发展，炉外精炼已经成为提高钢的纯净度、改善钢质量的必不可少的工艺手段。
而在炉外精炼的工艺过程中主要的化学反应和工艺目的大多数都是通过各种合成渣来实现。
对应于不同的工艺、不同的品种要求，应该选择不同的合成渣。
因此，对于炉渣，特别是精炼过程中使用的合成渣的研究、开发和应用越来越受到人们的重视。
本文将对各种合成渣的作用，选择及精炼过程中的物理化学行为进行初步的探讨。
1 渣洗用合成渣（即精炼渣）所谓的渣洗就是通过机械的方法让合成渣与钢水充分搅拌、混合，创造良好的渣、钢之间进行化学反应的动力学条件，从而实现诸如脱硫、脱磷、脱氧等工艺目的。
1.1 合成渣的制作方法其制作方法大致可以分为如下种类：1.1.1 机械混合型将各种原料破碎成一定粒度，按照要求的比例配制，并通过机械方法混匀。
这种渣料的制作工艺简单、成本低廉，但是直接加入钢液里时熔点高、热量损失大、反应速度慢。
另一种机械混合型是将各种原材料制成<1mm的粉状，再按一定的比例混匀，加入一定量的结合剂制成小球状，并通过烘干去掉水份加入钢中。
，这种渣料的原料布局比例均匀，比颗粒混合型制作工艺复杂，成本较高。
直接加入钢液时熔点稍低、熔速稍快，由于钢、渣之间接触面较大，故反应速度较快。
1.1.2熔化炉予熔型将原料按一定配比通过小冲天炉（化渣炉）利用焦炭作为热源进行熔化，经水淬、干燥后按需要投入钢水中。
这种渣料，经过预熔已经形成多元相，其成份比较接近设计目标，而且熔点较低，在钢液中溶化速度快，反应迅速。
但是由于焦炭经燃烧后的灰份绝大部份是SiO2，加之炉膛耐火材料的熔损，最终成份很难达到理想状态。
特别是生产低SiO2、低C含量的渣料时，采用该方法生产是难以实现的。
1.1.3 电弧炉预熔渣利用电弧炉将原料加热熔化成熔融状态。
一种是现场有电弧炉的时候可直接将熔融状态的渣料直接用钢水冲混。
一种是现场没有电弧炉的时候将熔融渣料冷却、破碎、干燥后投入到钢包内用钢水冲洗。
转炉炉渣喷溅的机理及预防措施
图3：喷溅临界（FeO）含量与［C］关系
2.易发生转炉炉渣喷溅的几种情况与分析
2.1炉容比过小的转炉，易发生炉渣喷溅
一般认为，在供氧强度为3.0～4.0（Nm3/t· min）的 情况下，中小型转炉（＜100t）的炉容比应为0.80～ 0.90［4］，当炉容比V/T≤0.80的都易发生炉渣喷溅(见 表1)。
2.2铁水［Si］高，易在冶炼前中期 发生低温炉渣喷溅
2.2.1随铁水[Si]提高，渣 量大大增加
表1：铁水[Si]提高相应增加的渣量
铁水[Si]提高 /% 渣量增加
0.1
0.2
0.3
/kg/t 10.2 20.5 30.7
图4:CaO-SiO2-FeO渣系的表面张力 ——Kowai._____ Kazakevitch 初期炉渣成分区
图1： 炉渣碱度和炉渣易起泡程度的关系
在1500℃左右，当R≥1.27 就会析出C2S,使炉渣表观粘 度增加。导致炉渣中的气体 被较长时间阻滞在渣层之中， 炉渣泡沫性增大。但碱度过 高会使炉渣进入熔点比C２S 低的C3S（2070℃）占优势的 区域，反而使炉渣粘度下降， 使泡沫性减小。而转炉开吹 ４～６分时，炉渣碱度提高 到1.7左右，所以炉渣的泡 沫性达到了最大值。
3.转炉炉渣喷溅的防止措施
3.1避免转炉超装,确保炉容比Vw/T≥0.80。 3.2一旦发现“喷溅” 前兆,采取相应压喷措施
3.2.1采用专门的“压喷剂”或石灰石、生白云石、轻烧白云 石，进行压喷操作：宝钢、马钢采用专门“压喷剂”的实践表 明，使用量1～2kg/t钢，压渣成功率90%以上。我国北方某钢厂， 采用后一种炉料进行压喷操作，喷溅率相对下降70%。 3.2.2采用调节氧枪枪位进行压喷操作 在冶炼前中期在熔池温度偏低的情况下，若发现喷溅预兆时， 一般适当降枪进行压喷操作；在冶炼中后期熔池温度偏高情况 下，若发现喷溅预兆时，可适情提枪压喷。 3.2.3提高底部供气强度，防止喷溅发生
连铸保护渣的熔化温度_凝固温度和结晶温度研究_刘承军
实验采用二次回归正交设计[5] ,研究连铸保 护渣 CaO/ SiO2 、Na2CO3 含量 、CaF2 含量 、Al2O3 含 量 、MgO 含量等 5 个因素对熔化温度 、凝固温度和 结晶温度的影响 ,实验方案如表 2 所示 。
表 2 实验方案
实验
含量 ( w ) / %
2 实验方法
2. 1 实验渣料准备
实验采用预熔渣料 ,粒度 ≤0. 074 mm。实验
渣料首先采用化学纯试剂配制而成 ,其中 Na2O 以 Na2CO3 代替 ,然后在 1400 ℃高温条件下均匀熔化 10 min , 最后进行激冷 、破碎 、研磨 、筛分 、干燥 。 在配料之前 ,各试剂均进行高温处理 ,时间超过 1 h ,以去除水分及挥发性杂质 ,保证配料精度 ,各试 剂纯度及其烘烤温度列于表 1 。为统一起见 ,预 熔渣料中 Na2O 含量以配料时 Na2CO3 含量表示 。
0. 521868 Z25
(2)
Tc = 1576. 50 - 247. 288 Z1 - 20. 7315 Z2 -
20. 3863 Z3 + 3. 67508 Z4 - 9. 52446 Z5 +
3. 33333 Z1 Z2 + 0. 416667 Z1 Z3 +
4. 58333 Z1 Z4 + 1. 38889 Z1 Z5 +
5
21 0. 9 32. 08 35. 65 15 7. 27 5
5
22 0. 9 24. 76 27. 51 15 22. 73 5
5
23 0. 9 30. 62 34. 02 15 15 0. 36 5
24 0. 9 26. 22 29. 14 15 15 9. 64 5
RH预熔型脱硫剂的开发与应用
取样处 A r 进站 RH 出站 A r 进站 RH 出站 A r 进站 RH 出站 A r 进站 RH 出站 A r 进站 RH 出站 A r 进站 RH 出站
CaO 38. 97 33. 98 32. 71 31. 25 33. 83 32. 13 32. 53 35. 98 34. 27 33. 79 37. 38 36. 33
M nO 0. 96 0. 77 1. 17 1. 04 1. 45 0. 70 3. 56 1. 46 1. 84 1. 37 1. 51 0. 91
F eO 1. 14 0. 45 0. 56 0. 88 0. 57 0. 26 3. 48 0. 49 1. 57 0. 30 1. 41 1. 51
( 编辑: 夏 敏)
24
13
10
2 070 648
43
20
24. 56 22. 48 34. 81 31. 54 41. 48 73. 68 50. 00 45. 83 53. 49
30. 98
侵蚀 不明显
55. 75
侵蚀较轻
吴旭峰 霍一君 刘 强等 RH 预熔型脱硫剂的开发与应用
19
4 试验结果讨论 4. 1 钢包顶渣改性对 RH 脱硫的影响
本研究通过设计合适的脱硫剂配方以及制备
18
梅山科技
2008 年第 2 期
方法, 达到脱硫剂成渣速度快、碱度高、石灰活性 元, 如碱土金属氧化物等, 以提高脱硫效果; 严格
高、对真空槽体耐材侵蚀小的目的。在综合比较 控制萤石配入比例, 减轻对槽体的侵蚀。
上述两种脱硫渣系特点的基础上, 形成了一种新
的脱硫剂制备方法及化学组成。 2. 1 脱硫剂制备方法
43. 53