磷在脱磷渣中2CaO.SiO2固相颗粒内的扩散速率

  中国铁矿大部分磷含量较高,使铁水中磷含量偏高,比如包头钢铁公司铁水中磷的质量分数为0.2%,造成转炉冶炼过程渣量大、易喷溅、铁损大,渣中出现固相质点时,渣的黏度快速上升,渣中物质传质速度降低,钢渣接触界面减小,脱磷后渣中夹带大量铁粒,不利于脱磷。转炉吹炼过程先氧化硅和锰,在硅和锰氧化的后期开始脱磷。转炉脱磷阶段结束时钢液温度在1350℃左右,随碱度的增加,渣中游离的CaO(未熔的石灰)量会增加。

  科研工作者于1400℃下,将2CaO.SiO2颗粒插入到含P2O5为14%(质量分数)的渣中,并保温20、30、60和100s,研究磷在2CaO.SiO2颗粒中的扩散速率。用SEM-EDS对磷在渣和2CaO.SiO2颗粒中的分布进行了测量,并用菲克第二定律计算了磷在2CaO.SiO2颗粒中的扩散系数。

  结果显示:磷在2CaO.SiO2中的扩散可视为一维半无限扩散。1400℃时,磷在2CaO.SiO2颗粒中的扩散系数为6.417×10-12m2/s,如果脱磷时间为15~20min,则2CaO.SiO2颗粒不宜大于653μm。