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1、氧化钾对炉渣黏度和熔化性温度的作用(2)图2看出，随w（K2O） 的升高，炉渣初晶相从黄长石（2Ca O·Mg O·2Si O2- 2Ca O·Al2O3·Si O2）转化为镁铝尖晶石相（Mg O·Al2O3）。K2O是强碱性氧化物，与酸性氧化物Si O2的结合能力强于Mg O和Al2O3,这就造成在降温析晶过程中K2O逐渐替代黄长石中的Mg O和Al2O3,使其初晶相转变为镁铝尖晶石相，从而使析出温度显着升高。用扫描电子显微镜观察黄长石和尖晶石的初晶相可以发现，黄长石初晶相比较粗大，尖晶石呈现细小颗粒弥散状，如图3所示16
2、.所以，w（K2O） 为0 %和w（K2O） 为3. 0 %相比由于其析晶温度下降导致其熔化性温度相应降低；w（K2O） 为6 %和w（K2O） 为3. 0 %相比析晶温度升高，但是析出的尖晶石较为细小，黏度升高不大，其熔化性温度没有很大 提 高；w（K2O） 为9. 0 %和w（K2O） 为6. 0 %相比，由于其析晶温度明显升高，所以其熔化性温度有较大的升高。2. 2碱金属对高炉渣黏度的影响由图1可以看出，不同w（K2O） 的高炉渣在高温条件下黏度差别较小，4条曲线基本上处于黏滞的状态； 在温度低于1 375 的条件下，不同w（K2O） 的 炉 渣 黏 度 表 现 出 较 大 的 差 异。
3、w（K2O） 从0 % 3 %炉渣逐渐趋向于长渣，黏度突变趋于平缓； 炉渣w（K2O） 从3 % 9 %炉渣又从长渣向短渣转变，炉渣的黏度突变重新趋于陡峭。图4为碱金属含量对炉渣黏度的影响。从图可以看出，在各个温度条件下炉渣的黏度开始随着碱金属含量的增加而增大，随后随着碱金属含量的增加而减小，但是随着碱金属含量的升高，炉渣黏度变化趋势逐渐变缓，炉渣黏度对碱金属敏感性降低。根据表2的数据画出炉渣Ca O-Si O2-Mg O-Al2O3-K2O黏度的自然对数和温度的倒数之间的关系图，如图5所示。由图5中可以看出在高温条件下，黏度的自然对数和温度的倒数呈现较强的线性关系，符合牛顿流体的特征。根据阿
4、仑尼乌斯公式可以计算出不同渣系对应的表观活化能17.式中：η0是比例常数，R是气体常数，Eη是粘性流体的表观活化能。表观活化能表示粘性流体流动时的摩擦阻力，因此表观活化能的变化可以表征熔渣内部微观结构的变化。对公式（1） 变形见公式（2） ,计算不同K2O含量条件下，炉渣的表观活化能，其计算结果如表5所示。由计算结果可以看出，Ca O-Si O2-Mg O-Al2O3-K2O渣 系 中w（K2O） 为3. 0 %,6. 0 %,9. 0 %的炉渣表观活化能之间差别较小，相对差别仅有2. 1 %,说明炉渣离子之间的空间结构变化不大。但是含有K2O和不含K2O的炉渣相比较，炉渣的表
5、观活化能差别较大，其相对差别达到7. 5 % .国内外许多研究者通过拉曼和红外光谱分析发现在炉渣中有Al2O3存在的情况下，在Ca O-Si O2-Al2O3-Mg O四元系中，在碱性金属离子Ca2 +和Mg2 +离子电荷补偿的作用下，渣中的Al3 +代替Si4 +形成空间四面体结构，但是在补偿的过程中，Al3 +是+ 3价需要+ 1价的阳离子补偿就足够，Ca2 +和Mg2 +离子是+ 2价，同时补偿2个Al3 +离子，形成的空间结构相对不稳定。炉渣中存在K2O的条件下，K2O在高温条件下解离发生如下反应：K2O = 2K+ O2 -由于K+在电荷补偿中的优势，使K+替换Ca2 +作为电荷补偿
6、。由于Al3 +和K+之间的结合能力大于Al3 +和Mg2 +及Ca2 +之间的结合能力，由K+充当电荷补偿离子之后炉渣结构变得更为稳定，导致炉渣黏度升高； 但是K2O是强碱性氧化物其电离的O2 -对主要由Si4 +形成的空间网状结构具有解离作用，导致炉渣黏度降低。因此在炉渣中添加K2O对炉渣黏度变化同时存在相反的两方面的作用，在低含量K2O下炉渣本身为碱性条件，其解离作用不明显，电荷补偿作用主要导致炉渣黏度升高； 在高含量K2O下，电荷补偿基本完成其碱性解离作用占主导地位，导致炉渣黏度有一定程度的降低。碱金属K对炉渣黏度的影响是正反两方面的，因此炉渣黏度值整体变化幅度不大。3 结 语1） 炉
7、渣熔化性温度随K2O含量的升高呈现先降 低 后 升 高 的 趋 势，炉 渣 熔 化 性 温 度 从1 381 降低到1 362 ，其最大差值在20 左右。利用Fact Sage 6.4热力学软件分析发现，K2O的加入改变了炉渣的初晶相导致熔化性温度变化。2） 高炉渣的黏度随K2O含量的升高出现先升高后降低的趋势，在高K2O含量条件下，K2O含量对炉渣黏度影响不大，总体来看炉渣黏度随K2O的加入变化幅度不大。3） 通过计算发现不同K2O含量条件下炉渣表观活化能基本相等，这和炉渣随K2O的加入黏度变化不大相一致。参考文献1 张贺顺，马洪斌。首钢高炉锌及碱金属负荷的研究J.钢铁研究，2010（6）
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