高炉冶炼钾长石适宜的操作制度

9高炉冶炼钾长石适宜的操作制度郭峰袁孝淳〔中国科学院化工冶金争论所〕根底上，为协作生产过程查找适宜的操作条件，考察了添加物Ca0、Mg0、CaCl2、CaF2、Fe203、P205P205度进展了争论。一、前 言性钾矿〔如钾长石〕资源，以弥补我国农业进展中钾肥的严峻缺乏，石回收钾盐，联产白水泥(1)，成功地生产多年，并取得了较好经济的改进，生产规模的扩大，成果的推广都存在着肯定的困难。此外，石代替硅石作为助熔剂，同时生产磷、钾肥的试验方案(2)，同样存析了高炉冶炼钾长石的生产过程。二、添加剂对钾长石复原的影响在生产过程中，参加某些添加物以改善生产操作和反响的性能。石复原的影响，对确定操怍制度有肯定的意义。在冶炼45分钟和1450L18(37Mg0、CaF2

等因素对钾长石复原的影响。2 25Mg0

CaCl2 对复原有显著影响；P0125著的添加物对复原率影响的比较。其中添加剂的参加量%〕钾复原挥发率%1添加物对钾长石复原的影响〔1450℃、45〕FeO23

1度、Mg0l-l0%对复原率的影响成线性关系。动力学试验证明，碱度R碱度连续增大，对复原已无明显影响。这个范围的上限，随时间的增1.1〔CaO/SiO2

摩尔比约为7/。固然，在实际生产中，炉渣碱度的掌握还要视操作性能和综合Mg0Ca0K

O2且可以降低炉渣粘度及提高熔体稳定性。因此，在肯定范围内，适当的参加Mg0CaF2

对复原有较大的促进作用，但CaF2

3%。CaCl2

可以作为清〔3CaCl作用。

，对于提高钾长石的复原和防止炉内结瘤都有肯定的2关于添加物对复原的影响，大致可以从两个方面解释：添加物和体系中某物质反响，生成更稳定的化合物或易挥发物，降低了复原反响的自由能变化．或生成某些中间产物，降低了复原反响的活化能，从而加快了复原的进展。参加添加物，破坏了稳定性很大的硅铝酸盐网络构造，从而提高了K

0Ca0MgOCaCl2 2CaF2

均有这方面的作用。步的争论。三、复原过程中的熔点及粘度变化熔点HR-11示。样品表1 不同碱度的钾长石与Ca0混合物的熔点及粘度变化样品编号熔点℃MR-01400MR-0.31335MR-0.51300MR-0.71280MR-0.91290MR-1.11295MR-1.31359MR-1.51380备注熔化区1320-1290-1280-1280-1280-1290-1320-1360-误差间℃15001355132012901300130013601480±10℃10.7～1.1变化主要是由于钾长石的Si-Al-OCa0RCa0，又会有难熔物生成，使熔点上升和熔化区间增大。粘度立操作制度时一个很重要的参数。用ND-2高温数字粘度计和钼坩蜗，在氩气保护下，测定了VR-O.66、VR-O.76、VR-0.99、VR-1.17、VR-1.38〔样号后数字为实验后核对韵r〕等不同碱度的粘度。同时，为了解钾长石在复原1.0Vr-0.1、不同复原度的粘度〔2、3。2321.0如碱度再增大，熔化温度上升，结晶速度加快，需要更高炉缸温度才能维持正常的操作。相反，碱度降低，粘度随之增大，对复原和操作3四、钾长石在高炉内的复原过程〔包括热力学分析和动力学试验及山西闻喜钾肥了初步分析，并争论了适宜的操作制度。1．热力学和动力学争论的几点结论高炉条件下，钾长石的热分解或复原均要在Ca0(或类似的添加物)的参与下，反响才能进展。热力学分析和动力学试验均证明，Ca0存在时，碳复原钾长石的反响中，以下反响进展的可能性最大。KOAl0·6Si0+7CaO+C=2CaAl0Si0+2K(g)+CO+5(CaOSi0)2 23 2 23 2 2裉据复原反响中钾平衡蒸汽压的计算，可以认为，在碱浓为1.11200-1300℃，随温度上升，反响速度加快，15000.1～1.0以进展。高炉条件下，钾长石的碳复原是一级反响，复原过程处于浓30--40Kcal/mol。依据试验结果及复原过程中的物相分析Ca0参与下碳复原反响可能机理：

+6CaO→K

O·Al0

)(Si0)2 23

2 23

2 6

310

(1)(2)2 23 2 23 2 2 2K0·SiO+C→2K(g)+CO+Si0

(3)2 2 2或K0·SiO+C0→2K(g)+CO+Si02 2 2 2CO+C→2CO2SiO+Ca0→CaO·Si0

(4)2 2

(5)

2 +Ca0→2Ca0·Si02

反响(2)为复原反响的掌握步骤，而且它又处于Ca2+通过熔体向反响界面集中环节。反响(5)、(6)仅在较高碱度下才有不同程度地进展。(Ca0)意指硅酸盐熔体中的有效Ca0。2．钾长石在高炉内的复原过程大致也可分为三个区域：层状带T

＜1250--13001250～L1300℃＜Ts＜1300～1350℃；滴落带Ta＞1300～1350℃。Ca0(1)，反响生成的

的复原尚未进展。当炉料降到软融带，一方面反响2 23 2

的复原反2 23 2应(2～4)也开头进展。由于这一区域中，温度不是很高，熔体的粘度也很大，复原反响进展的程度不大，而是主要进展于滴落带区域。这一区域中，熔体沿着炎热的焦炭向下滴落，与焦炭有着良好的接触，然熔体在此区域中停留时间不长，但由于温度高，集中条件好，所以复原主要发生于此区域中。部份未复原的K

下降到2 23 2炉缸中连续被复原，最终少量的K

O·A12

0·2Si023

随炉渣排出炉外。钾长石在高炉内的复原主要取决于炉子下部的温度和集中条件，以及熔体的碱度〔肯定范围内；活泼的高炉下部，对钾长石的复原是有利的。由于间接复原难以进展，在炉型上应承受矮胖型，既有利于钾长石的复原，又有利于削减钾的循环、富集。3．高炉冶炼钾长石操作制度的争论考虑到由集中掌握的复原反响和高炉操作条件以及综合利用等1.1Mg0，CaF

,CaCl

等添加剂的造渣制2 2度；以及与造渣制度相适应的炉缸温度可掌握在1500℃左右；在操长石难以间接复原的特点，进展矮胖型高炉。闻喜钾肥厂在目前的生产操作制度下〔见表2，钾的复原挥发70%左右，这与试验结果相比大大偏低，分析一下他们的操作制度，可以觉察几点问题。日期班次日期班次2Si02CaOAl023MgOFe023CaO/Si02CaO+MgOSi0+Al02 23备注1550℃1984甲1.2534.5740.7413.747.670.551.181.00年乙1.3634.5839.7913.027.220.491.150.9711.3丙1.4831.2441.3213.326.46微1.321.071984甲2.0931.8540.8713.325.27微1.281.02年乙1.6935.8241.8213.857.52微1.170.9911.4丙2.4133.0242.0813.816.05微1.271.031984甲2.4833.6940.4013.906.70微1.200.99年乙1.8532.4141.6012.065.98微1.281.0711.5丙1.2134.0241.2012.436.78微1.211.03碱度偏高。试验结臬说明：过高的碱度(＞11)对复原反响是不必要的，反而会使炉料的熔点上升，粘度增大，不利于复原反响的集中，而且就综合利用〔制造白水泥〕1.1是不必要的。炉料的波动性大。在高炉运行中，炉料的波动性大，常易引起炉内结瘤，炉况不顺等〔在冶炼钾长石的高炉，更应留意，为了15~30下降到炉缸内的K

没有得到充分的复原即被放出，降2 23 2低了复原率。应适当扩大炉缸容积，延长两次放渣时间间隔。与造渣制度相适应，炉缸温度可掌握在1500℃，可以降低燃料消耗，提高经济效益。降低炉型的Hu/D。热力学分析证明，在高炉中钾长石的间接且会给钾的循环，富集造成有利的条件。因此，降低Hu/D，可以改善炉料的透气性，削减钾的循环，提高钾的挥发率。五，结 论1．添加物Ca0，Mg0，CaF

对钾长石复原有明显的促进作用，而P025

2 2 23则没有明显影响。21.1右，并适量参加Mg0，CaF

CaCl2

等添加物的造渣制度，及与造渣制度相适应的炉缸温度可掌握在1500℃左右，在操作上加强活泼高炉下部的一些措施，并进展矮胖型高炉