轉爐鋼渣爐內改質的研究進展及展望

李存林,劉 昱,李永謙

(1.寶山鋼鐵股份有限公司,上海 201999; 2.武漢科技大學,湖北 武漢 430081)

氧氣轉爐煉鋼每噸鋼約產生100～130 kg的鋼渣,鋼渣由于其高硬度和耐磨性而適用于作為混凝土的骨料,可以用于道路基材或機場跑道等基礎設施建設[1-5]。另一方面,轉爐渣由于工藝的原因含有一部分未溶解成渣的氧化鈣,稱作自由氧化鈣。自由氧化鈣與環境中的水分作用,生成氫氧化鈣時體積會膨脹,體積膨脹率可達到10%,對建筑材料而言這是致命的缺陷[5-6]。通過寶鋼的滾筒法鋼渣處理技術(BSSF)能使液態鋼渣連續、安全、快速、穩定地粒化,但受反應時間、溫度、水蒸氣壓力所限,處理后的鋼渣仍含有少量自由氧化鈣(<4%),不利于鋼渣資源化利用的推廣。此外,大量鋼渣的堆放占用空間,產生的粉塵也會加大工程環保壓力、危害工人健康。爐渣中的主要物相有硅酸二鈣(C2S)、硅酸三鈣(C3S)、RO相(鐵氧化物為主的二價金屬氧化物固溶體)及自由氧化鈣相,減少渣中自由氧化鈣含量的方法有兩種,一是從源頭上減少自由氧化鈣含量,然而轉爐渣由于脫磷要求一般具有較高的堿度,渣中CaO往往處于過飽和狀態,因此僅僅使用這一方法不可能完全解決自由氧化鈣的問題,只能爭取到轉爐吹煉結束時渣中自由氧化鈣含量盡可能低、粒度盡可能小,這就需要對轉爐入爐石灰在渣中的溶解行為進行分析[7-10]。第二種方法是爐渣熱態改質,文獻表明在利用碳熱還原回收Fe以后的轉爐渣中加入10%(質量分數)Al2O3時,渣中硅酸三鈣消失,且加入SiO2可以增加渣相中硅酸二鈣的占比,在Al2O3含量低的渣中,添加SiO2發揮的作用更大。添加Al2O3、SiO2等能降低渣的熔點,也為改質提供了充足的時間窗口,渣中液相占比增大,在水淬的過程中更易得到非晶相。因此通過加入Al2O3、SiO2等調整渣的成分、增加渣中CaO的溶解度,并對水淬后的結晶相進行調控是可行的[11]。由此可見,利用爐渣的熱態改質能完成渣中自由氧化鈣的消解,但是轉爐終渣中仍然含有部分未溶解的大顆粒石灰,這無疑會大大延長完全改質所需的時間,增加能源消耗,也會增加熔渣與耐材的接觸時間,更為嚴重的是會影響到轉爐煉鋼的正常連續作業。為減少自由氧化鈣的消解時間,就需要兩種方法聯合起來。因此本文將結合文獻對石灰在渣中溶解的動力學進行分析,探討石灰成分、氣體攪拌等對石灰在渣中溶解速率的影響,并對爐渣的改質過程進行文獻分析,為減少轉爐渣中自由氧化鈣的含量提供理論指導。

1 石灰在轉爐渣中的溶解行為

石灰在轉爐渣中溶解的過程中表面會形成硅酸鈣層(C2S、C3S),高熔點的硅酸鈣層將減緩石灰溶解過程中的傳質,因而石灰在渣中的溶解主要受擴散的影響,且石灰的活性度和煅燒程度、爐渣的成分和物理化學性質對石灰的溶解會產生較大影響。

1.1 石灰活性度對石灰在轉爐渣中溶解行為的影響

唐彪等[12]檢測了石灰的活性與石灰石粒度、煅燒溫度和煅燒時間的關系,如圖1所示,可以發現對于三種粒徑的石灰石而言,在1 000 ℃煅燒時石灰的活性度隨著煅燒時間的增加而增加;在更高溫度下煅燒,石灰達到最高活性所需的煅燒時間越短;石灰石顆粒越小,石灰活性度提高越快,表明煅燒可以更快完成,因而在1 000 ℃以上時更易出現過燒,活性度反而降低。郝素梅等[13]對石灰的活性度和微觀結構進行了研究,結果表明活性石灰表面具有大量的氣孔(如圖2所示);且石灰孔容積過大或過小石灰活性度都不是很高(如圖3所示),這是因為容積過大時平均孔徑過大,比表面積變小,孔容積過小時,平均孔徑過小,反應時孔隙堵塞使活性度下降。

圖1 不同粒徑石灰煅燒后的活性度

圖2 石灰石和煅燒后的活性石灰顯微結構

圖3 石灰的活性度與孔容積的關系

孟金霞和陳偉慶[14]使用旋轉圓柱法研究了石灰煅燒溫度對活性石灰(直徑25 mm,高20 mm)在轉爐煉鋼初渣中溶解速率的影響,發現活性石灰浸入渣中一定時間后,因爐渣浸入石灰內部生成硅酸二鈣和鐵酸鈣導致石灰變質,并對活性石灰的變質率和溶解速率進行了定量測定,如圖4所示,結果顯示,1 000 ℃煅燒120 min的石灰試樣的活性最好,變質最快,且與更高溫度下煅燒的活性石灰的變質率相差較大,說明活性度提高在很大程度上提高了石灰的反應活性;且活性高的石灰在渣中的溶解速率也快。從溶解速率隨活性度的變化來看,作者認為提高活性度雖然可以提高溶解速率,但效果不是十分明顯,具體原因在1.3部分詳述。

圖4 石灰石煅燒溫度對活性石灰變質和溶解速率的影響

1.2 渣的成分和物性對石灰在轉爐渣中溶解行為的影響

EVANS和DENG等[15-19]研究了石灰在不同成分CaO-FeO-SiO2轉爐渣中的溶解行為,發現石灰與熔渣中的SiO2反應,在石灰和熔渣的界面形成了C2S隔離層,控制石灰在渣中溶解的機制是通過切應力去除界面層;渣中FeO含量越高,石灰的溶解越快,因為FeO能夠向石灰滲透,從而使界面的硅酸鈣隔離層脫落,相反在低FeO的渣中,硅酸鹽隔離層更加致密,這將阻礙渣的滲透,從而減緩石灰的溶解速率。工業試驗已經證實,表面帶有FeO涂層的石灰顆粒在渣中的溶解更快,但是高昂的涂覆成本限制了應用。此外,渣中初始CaO含量越低,石灰在轉爐渣中溶解速率越快[20],這主要是由于更大的濃度梯度具有更大的溶解驅動力(如圖5[21])。

圖5 驅動力在FeO-CaO-SiO2-6%MnO-3%MgO相圖的表示

渣的物理狀態也對石灰在渣中的溶解有很大影響,文獻表明渣中CaO含量在轉爐吹煉開始時投入石灰而迅速增加,在吹煉時間大約5 min后增加速率變慢[22]。在轉爐吹煉大概3～5 min后,泡沫渣開始大量形成。MARTINSSON J等[20]針對石灰在泡沫渣中的溶解行為進行了研究,結果表明,與純液態渣中的溶解相比,石灰在泡沫渣中的溶解限制性環節發生了很大的變化,且不同黏度的泡沫渣對石灰溶解速率的影響也不一樣:在液相渣中溶解時,熔渣和未溶解的石灰之間形成了一層硅酸鈣隔離層(如圖6所示),由于渣中SiO2濃度高,隔離層靠近渣的一側成分為C2S,靠近石灰的一側則是少量的C3S,C3S的形成消耗了浸入渣中的SiO2,導致渣中FeO含量增加,增大了渣對石灰的浸入深度(大約200 μm),渣層的厚度大約為30 μm;而在同成分的泡沫渣中隔離層的厚度只有大約5 μm,渣的浸入深度也減小(小于100 μm),這主要是因為在泡沫渣和石灰之間有一層氣膜的形成(如圖7所示);氣膜的存在減小了石灰和渣之間的接觸面積,這會一定程度上減緩石灰與渣的反應溶解,另一方面氣膜的存在(泡沫的劇烈運動)可以快速去除石灰和渣反應形成的硅酸鈣隔離層,這有利于加快石灰在渣中的溶解;對于低黏度的泡沫渣,產生的泡沫更加均勻[24],在渣的表面形成了均勻的氣膜(如圖7),阻礙了渣和石灰的接觸,雖然泡沫的運動可以去除硅酸鈣隔離層,但是石灰在泡沫渣中的溶解并未加快,而是與石灰在純液渣中的溶解速率相近;對于高黏度的渣,由于過高的黏度不能產生均勻的泡沫,氣相不以小氣泡的形式存在,而是以長通道的形式存在,尺寸在10 mm左右,大尺寸氣道的劇烈運動將極大加快硅酸鈣層的去除,從而加快了溶解過程的元素擴散,相比純液態渣而言,石灰在高黏度的泡沫渣中溶解更快。

圖6 石灰在45%FeO-15%CaO-40%SiO2渣(高黏度渣)中溶解60 s后的界面層

圖7 石灰在低黏度泡沫渣中溶解120 s后的界面顯微結構

高黏度的泡沫渣主要形成于轉爐吹煉初始階段,爐渣中CaO含量低,爐渣的黏度大,從以上敘述可知,此時石灰在轉爐渣中溶解具有更好的熱力學(更大的驅動力)與動力學條件(硅酸鈣層更易剝落),故轉爐初始階段石灰溶解快。隨著石灰的溶解,轉爐渣中CaO含量增加,黏度降低,石灰在轉爐渣中溶解的熱力學和動力學條件變差,因而溶解速率相對降低。

1.3 石灰來源對石灰在轉爐渣中溶解行為的影響

Maruoka等[24]對三種不同來源的石灰在煉鋼渣中的溶解進行了研究,分別是致密的燒結石灰、在1 000 ℃預熱處理后的多孔石灰及含2%左右CO2的冶金石灰,發現在硅酸鹽反應層形成之前,多孔石灰溶解速率比燒結石灰溶解速率更快,然而一旦硅酸鹽反應層形成之后,石灰的孔結構對石灰的溶解速率影響并不大,這與前述1.1部分的結果相符合;和燒結石灰及多孔石灰相比,含2%左右CO2的冶金石灰溶解速率更快,因為其在高溫下分解形成的CO2能移除硅酸鹽反應層,有利于石灰的連續溶解;通過向渣中吹入氣體可以加快石灰的溶解,溶解速率與氣流量之間關系如式(1)和(2)所示。

對于多孔石灰:

(1)

對于燒結石灰:

(2)

式中:dr/dt為溶解速率,cm/s;Q為氣體流量,mL/min。

相比氣體攪拌而言,含一定CO2的石灰提高石灰在渣中溶解速率的作用更明顯,這主要是因為CO2產生于石灰的內部,其逸出的過程能更有效去除反應層。

國內也提出了利用石灰石取代石灰煉鋼,將以往的“石灰窯煅燒石灰石—冶金石灰—轉爐造渣”工藝簡化為“石灰石—轉爐造渣”,利用石灰石造渣的過程中,石灰石的溶解和分解過程同時進行[25]。關于石灰石分解已有大量的研究[26-30],分解過程大概有3個可能的限制性環節:石灰層的熱傳遞、熱分解化學反應和反應產物CO2的向外擴散。BORGWARDT研究了石灰石在516～1 000 ℃的分解,結果顯示石灰石的分解受化學反應速率的限制[28]。SATTERFIELD和FEAKES研究了直徑為2 cm的石灰石圓柱的分解行為,結果表明石灰石分解的限制性環節是熱量傳遞[29];而對于直徑為1 cm的球形樣,石灰石分解的限制性環節是熱量傳遞和CO2的轉移[30]。

MAO等[21]針對石灰石在轉爐渣中的溶解和分解進行了深入的分析,認為石灰石在渣中的溶解過程屬于蛻皮型—未反應核模型,當石灰石分解時,石灰石的外徑也逐漸減小,整個過程如下:

(1) 石灰石—石灰界面的石灰石分解(固—固界面);

(2) 產物CO2通過形成的多孔石灰層向渣中逸出;

(3) 產物多孔石灰層與渣反應,石灰石尺寸減小。

通過石灰石在不同溫度下的轉爐渣中溶解時尺寸隨時間的變化,發現在初期石灰尺寸變化緩慢,并且溫度越低,這個過程持續越久。

CHEN等[31]也發現類似的結果,使用立方形石灰石作為試樣,在渣中溶解后,測量立方體的邊長l1和l2,溶解程度用X表示如式(3):

(3)

下標“0”和“re”分別代表初始和剩余石灰石樣品的尺寸。石灰石在FeOx質量分數為40 %、堿度分別為0.5(A渣)和1.0(B渣)的轉爐渣中溶解時,溶解程度隨時間的變化曲線如圖8所示,石灰石在溶解過程中存在3個階段:初期的停滯階段、分解和溶解同時存在的階段、分解后的石灰單獨的溶解階段。

圖8 石灰尺寸隨時間的變化曲線

當石灰石浸入熔渣時,渣和試樣表面接觸的部分在短時間內溫度較低,這主要是由于兩個原因:一個是渣中的熱量向石灰石傳遞,用于加熱石灰石[21];另一個是石灰石的分解屬于吸熱反應,需要吸取一部分的熱量,石灰石分解所需要的熱量用式(4)、(5)計算[31]:

q=ΔH·nCaCO3

(4)

(5)

式中:q為石灰石分解所引起的熱消耗率,J/s;ΔH為分解反應的焓變,J/mol;nCaCO3為石灰石分解的速率,mol/s;Xdec為石灰石的分解度;mCaCO3為石灰石樣品的摩爾數,mol;t為反應時間,s。

則渣池的降溫速率如式(6):

(6)

式中:d(ΔT)/dt為渣池的降溫速率,K/s;Cp為熔渣的比熱容,J/(kg·℃);mslag為熔渣的質量,kg。根據式(4)～(6)可以計算出渣池溫度變化,如圖9所示[31],從中可以看出石灰石在分解的過程中會造成一定的溫度波動。

圖9 石灰石在溶解過程中渣池溫度隨反應時間的變化

文獻的結果[21,31]證明了溫度對于石灰石的溶解是至關重要的因素,且熱量傳遞是石灰石分解過程中的限制性環節,因此有必要降低入爐石灰石的尺寸。

石灰石的溶解速率可用式(7)表示[32-33]:

(7)

式中:kCaO為石灰在溶解過程中的傳質系數,其值可根據石灰半徑隨時間變化的關系擬合得到;ρslag、ρlime分別為渣和石灰的密度;ω為攪拌速率;Δw(CaO)為渣中CaO含量和理論飽和含量差值。

HAMANO T等[32]研究了石灰在堿度為0.8的FeOx-CaO-SiO2渣中的溶解行為,發現在1 300 ℃、轉速為300 r/min時石灰的半徑減小速率為0.003 5 mm/s;在文獻[21]中,同等溫度下石灰石在轉爐渣中溶解時,半徑減小速率為0.019 mm/s。在文獻[33]中;石灰在40%FeOx-20%CaO-40%SiO2渣中溶解時,最大的kCaO在1 400 ℃、氬氣攪拌吹氣量為50 mL/min時出現,數值為0.1 mm/s;文獻[21]中,在1 400 ℃沒有攪拌的情況下,石灰石溶解時kCaO為0.16 mm/s。這些研究結果表明,石灰石在轉爐渣中溶解,即使在沒有攪拌的情況下,也比石灰在相似成分渣中有氣體攪拌的情況下溶解快。導致這一現象的原因如下:

一方面是反應活性的問題,常規工藝用于造渣的石灰是由石灰石在石灰窯中煅燒得到的,分解反應從石灰石表面向中心未反應區域逐步進行。當中心部分分解完成時,石灰石的外表層已經出現了不同程度的過燒,這將導致石灰的反應活性降低。由于石灰反應活性降低,導致石灰加入渣中后在溶解前會承受更長時間的高溫,這將進一步導致石灰活性降低。這屬于一個“過燒—低活性—低溶解速率—進一步過燒—低活性”的惡性循環。而石灰石加入渣中時,溶解和分解過程同時發生,新形成的具有高活性的石灰可以在過燒前就向渣中溶解,因此石灰石比石灰在相同條件的渣中溶解更快[21,34-35]。

另一個因素是CO2在石灰的溶解過程中起到了重要作用[24],圖10展示了石灰石在溶解過程中與渣的界面顯微圖片[21]。大量的CO2穿過產物石灰層,加強了與渣之間的熱交換;此外,常規石灰在渣中溶解時會在界面形成高熔點的硅酸鹽反應層,硅酸鹽產物層的剝離是石灰溶解的限制性環節,而石灰石在渣中溶解時,分解產物CaO和渣層之間沒有發現硅酸鹽層,CO2逸出的過程中破壞了硅酸鹽層的完整性,并且破裂的硅酸鹽層被CO2逸出形成的強烈對流帶進了渣池中,因而沒有在界面發現硅酸鹽層[21]。

圖10 石灰石在轉爐渣中溶解時界面顯微圖片

如前所述,作者認為石灰活性對提升其在轉爐渣中溶解速率的作用有限,因而第一個因素不是主要機制。加快石灰石在轉爐渣中溶解的主要因素還是反應界面硅酸鹽產物層的剝離。

根據上述文獻的分析可知,提高石灰活性對加快石灰在轉爐渣中的溶解有限,轉爐初期渣中CaO含量少,且黏度大的泡沫渣可以加強流動、破壞硅酸鹽反應層,對石灰在渣中的溶解有利,后期隨著渣中CaO含量增加和脫碳反應的進行,石灰的溶解速率減慢;利用石灰石取代石灰雖然有加快溶解的優勢,但同時也面臨一些問題,比如石灰石分解過程會吸熱,會影響轉爐冶煉過程的熱平衡,理論上在減少廢鋼等冷卻劑加入的條件下轉爐造渣過程中石灰石最大的配比為70%[12]。此外,針對石灰石在溶解初期會存在停滯過程,主要受到石灰分解過程熱傳遞的影響,可以考慮減小入爐石灰石尺寸。此外,由于轉爐初期爐溫低,而在這時向高黏度的泡沫渣中加入石灰,其溶解速率本身也很快,因而可以考慮在吹煉初始階段加入石灰,待爐溫上升后,再加入石灰石,此時石灰石溶解初期停滯階段所經歷的時間將大大減少,同時也能完美解決完全加入石灰時其在后期溶解速率慢的問題。從轉爐熱平衡、石灰前期溶解條件好及合理利用石灰石分解形成的CO2促進石灰石在渣中的溶解等方面綜合考慮,采用未完全煅燒的石灰石作為石灰來源也具有十分可行的應用前景,具體的煅燒條件和所含石灰石最佳比例還有待結合不同石灰石含量的石灰在渣中溶解行為的試驗研究來確定。

2 轉爐渣的熱態改質

僅僅通過促進石灰在轉爐渣中的溶解很難徹底解決渣中自由氧化鈣的問題,只能起到降低自由氧化鈣尺寸和總量的作用,減小爐渣改質過程的壓力。實際消解渣中自由氧化鈣的關鍵工藝還得依靠爐渣改質,常用的改質劑主要是酸性氧化物如SiO2,也有關于使用Al2O3的報道。

2.1 添加Al2O3對轉爐渣礦相組成的影響

LIU等[11]對轉爐渣中加入Al2O3的改質進行了研究,消解轉爐渣中自由氧化鈣的反應如式(8):

2CaO+xAl203+(1-x)Fe2O3=

Ca2(AlxFe1-x)2O5

(8)

式中:x為化學計量數,取值范圍為0～0.7。消解渣中自由氧化鈣所需的Al2O3含量可以通過計算得到,消解5.6%自由氧化鈣,最多消耗Al2O3含量為3.57 %。

在水淬后的轉爐渣中物相主要是鐵鋁酸鈣、硅酸二鈣、鎂方鐵礦、石灰和非晶相。圖11展示了水淬轉爐渣中物相組成隨Al2O3含量的變化,可以看出隨著Al2O3的添加,水淬渣中非晶相所占比例增大。這主要是由于添加Al2O3降低了轉爐渣的熔點,從而在水淬渣中形成更多非晶相。此外,隨著鐵鋁酸鈣中w(Al2O3)/w(FeOx)含量比的增加,鐵鋁酸鈣的水化反應增加[36]。因此,能夠通過Al2O3的添加控制鐵鋁酸鈣中w(Al2O3)/w(FeOx)含量比,從而來調控水化反應,合理設計渣的性質[11]。

圖11 不同Al2O3添加量處理后的水淬轉爐渣中物相變化

LIU等[11]進一步對鐵鋁酸鈣的成分進行了分析,成分點在Al2O3-CaO-FeOx三元相圖中標記(如圖12所示[11],綠點為不同Al2O3與FeOx含量比的鐵鋁酸鈣成分)。隨著Al2O3的加入,鐵鋁酸鈣的成分向低熔點區移動,表明渣在高溫下的液相分數也會增加,這也與Fukuda等[37]的結果一致。

圖12 Al2O3-CaO-FeOx三元相圖

2.2 添加SiO2對轉爐渣礦相組成的影響

尹嘯等[38]開展了SiO2高溫消解轉爐鋼渣中游離CaO的研究,結果表明,改質后轉爐鋼渣中SiO2和CaO含量比在0.37以上(堿度<2.7)時就能滿足鋼渣中自由氧化鈣低于3%的水泥和混凝土行業使用標準,且消解率達到60%以上;當渣中SiO2和CaO含量比在0.37以上(堿度<2.7)時,自由氧化鈣含量低于1%,且消解率達到90%以上,改質前后轉爐鋼渣的礦相組成有明顯差異,改質后轉爐渣以硅酸二鈣、鎂黃長石、鎂鐵尖晶石、磁鐵礦和鐵鋁酸鈣相為主;改質前渣中自由氧化鈣被緊密包裹在礦相基體中,高溫酸化改質后,團簇狀聚集的自由氧化鈣顆粒會嵌在硅酸鹽相間,無明顯包裹現象,尺寸為0.5～2 μm。

LIU等[39]也發現隨著SiO2的添加,由于形成了硅酸二鈣(C2S)相,轉爐渣中的自由氧化鈣消解,渣中自由氧化鈣消解反應式如式(9)和(10)所示。

2CaO+SiO2=Ca2SiO4

(9)

1.75CaO+SiO2+0.25MgO=

Ca1.75Mg0.25SiO4

(10)

其中反應(9)起主要作用,在穩定鋼渣中20%自由氧化鈣時,根據反應式(9)計算,應該加入10.7%SiO2,而試驗中加入10%的SiO2就完全消解了渣中的自由氧化鈣(如圖13所示),這是由于還有反應式(10)的貢獻。此外,氣氛對轉爐渣的改質也有很大的影響,通過氬氣和空氣下的改質對比,發現在氧化性氣氛下更有利于渣中自由氧化鈣的消解,如圖14所示,在氧化性的空氣氣氛下,渣中鐵鋁酸鈣相的比例大大增加,自由氧化鈣相比例大大降低,這主要是因為空氣氣氛下維氏體(主要是FeO與其他二價金屬氧化物的固溶體)被氧化成赤鐵礦,可以與渣中的自由氧化鈣結合形成鐵鋁酸鈣。

圖13 不同SiO2添加量的渣在1 600 ℃保溫1 h冷卻后的顯微結構(5 K/s)

圖14 轉爐鋼渣在1 400 ℃不同氣氛條件下保溫1h冷卻后的物相組成(5 K/s)

此外,還可以通過協調使用Al2O3和SiO2對轉爐渣的礦相組成進行調整,如圖15所示[11],從中可以看出,同時使用Al2O3和SiO2對轉爐渣進行熱態改質處理,可以減少改質劑的用量,且能在更大范圍內獲得液相區,在液相區內自由氧化鈣溶解的動力學條件更好,理論上可以提高自由氧化鈣的消解速率,獲得更大的液相分數結合水淬處理可以更大程度保留渣的高溫相,減少渣在冷卻過程中C3S相分解形成CaO。

圖15 CaO-SiO2-Al2O3在1 600 ℃下的三元相圖

向轉爐渣中添加SiO2和Al2O3均能有效消解爐渣中的自由氧化鈣,且兩者協同添加將具有更加明顯的優勢,氧化性氣氛因為有利于形成鐵鋁酸鈣,從而也有利于渣中自由氧化鈣的消解,上述文獻為轉爐渣改質過程中礦相結構的調整提供了理論基礎,但目前關于自由氧化鈣溶解的試驗均是在恒定溫度下進行的,溫度高、保溫時間長,而在轉爐內進行改質處理不會有這么大的時間窗口,且渣溫也會不斷降低,想要在轉爐內對轉爐渣進行改質處理,需要進一步研究獲得不同溫度下轉爐渣中自由氧化鈣消解的動力學參數。

3 結論

(1) 提高石灰活性對加快石灰在轉爐渣中的溶解有限,轉爐初期渣中CaO含量少,且初期高黏度泡沫渣由于可以加強流動、破壞硅酸鹽反應層,對石灰在渣中的溶解有利。

(2) 石灰石在溶解初期會有停滯階段,主要受到石灰石分解過程熱傳遞的影響,轉爐初期爐溫低,加入石灰石的溶解停滯期更長,可以考慮在吹煉初始階段加入石灰,待爐溫上升后,再加入石灰石或部分煅燒的石灰(有石灰石殘余),此時石灰石溶解初期停滯時間將大大縮短,也能解決完全加入石灰時其在后期溶解速率慢的問題,采用未完全煅燒的石灰石作為石灰來源也具有十分可行的應用前景,具體的煅燒條件和所含石灰石最佳比例還有待結合進一步研究來確定。

(3) 向轉爐渣中添加SiO2和Al2O3均能促進爐渣中自由氧化鈣的消解,且兩者協同添加將具有更加明顯的優勢,氧化性氣氛有利于形成鐵鋁酸鈣,從而也有利于渣中自由氧化鈣的消解,但目前關于自由氧化鈣的消解均為恒定溫度下的處理,且保溫時間長,想要在轉爐內對轉爐渣進行改質處理,需要進一步研究獲得不同溫度下轉爐渣中自由氧化鈣消解的動力學參數。