[发明专利]利用气-渣平衡技术测定四元渣系氯容量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用气-渣平衡技术测定CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃渣系氯容量的方法，属物化测试技术领域。

背景技术

随着高炉原燃料条件的变化，氯元素对高炉冶炼过程的影响已经引起人们的高度重视。事实证明，原料中的氯元素进入高炉后多以HCl的形式释放。HCl在高炉内随着煤气和料运动中，部分附着于含铁物料和焦炭上，部分随煤气排出炉外，还有部分在炉缸中渣铁间再分配。粘附与物料上的氯元素会影响物料的冶金性能，随煤气排出的氯元素会腐蚀金属管道、热风炉耐火材料等，只有进入高炉渣中的氯元素才能随炉渣一起排出炉外，并对冶炼过程不产生其它负面影响。因此，如何实现炉渣排氯是减少或控制氯元素对高炉冶炼过程影响的重要环节。准确测量高炉型CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃系炉渣中的氯容量，能为CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃等渣系排氯提供可靠的热力学数据，对于高炉冶炼过程具有非常现实的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简单、重现性好的利用气-渣平衡技术测定四元渣系氯容量的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的测定步骤为：A、制备渣样：将CaO、SiO₂、MgO和Al₂O₃加热熔融成CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃四元渣系的渣样；

B、制备分析样：将上述渣样放入石墨坩埚中，采用Ar-CO-H₂-HCl混合气体提供体系的氧分压和氯分压，在温度1673～1773K进行气-渣平衡反应，反应后冷却得到分析样；

C、氯容量的测定：对分析样中的氯含量进行分析，计算体系的氧分压、氯分压和渣样的氯容量。

本发明所述步骤B中，混合气体的总流量为50～150mL/min；所述氧分压保持在10^-19～10^-17atm内、氯分压保持在10^-13～10^-11atm。所述气-渣平衡反应时间为21～25h。

本发明所述步骤C中，利用氯离子选择电极测试分析样中的氯含量。

本发明所述步骤A中的熔融方法为：按质量百分比CaO 34.0～43.0%、SiO₂ 28.0～43.0%、MgO 7.0～15.0%和Al₂O₃ 6.0～23.0%配制试剂；然后将试剂放入石墨坩埚内加热熔融，搅拌混合均匀后取出；冷却、粉碎形成CaO-SiO₂- MgO-Al₂O₃四元渣的渣样。所述的加热熔融温度为1723～1773K。所述各试剂在配制前均经1273～1373K高温培烧10～13h。

本发明提出炉渣氯容量的定义，即氯容量表示炉渣容纳或吸收氯元素的能力。氯元素在炉渣中的溶解可以由下面的反应方程式表示，

根据上式的热力学数据，得到炉渣氯容量的计算式（一）如下，

   （一）

式（一）中：－体系的氧分压，atm；

－体系的CO分压，atm；

－体系的H₂分压，atm；

－体系的Cl₂分压，atm；

－体系的HCl分压，atm；

(%Cl)－分析样中的氯元素的质量百分含量。