非晶态高炉渣的非等温析晶动力学研究

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1、Vo1．43。NO．10第43卷第1O期钢铁2008年1O月IronandStee1October2008非晶态高炉渣的非等温析晶动力学研究戴晓天，郭培民，齐渊洪，张春霞，严定鎏，许海川(中国钢研科技集团公司先进钢铁流程及材料国家重点实验室，北京100081)摘要：采用差示扫描量热法(DSC)对非晶态高炉渣的析晶过程进行研究，得出不同升温速率下非晶态高炉渣析晶过程的DSC曲线，并根据动态DSC曲线用Kissinger法求出了析晶反应的活化能、反应级数及动力学方程中的指前因子等参数，建立了非晶态高炉渣析晶反应动力学的数学模型。实验所用非晶态高炉渣的析晶反应活化能为376．4

2、66kJ／mol，该反应为一级反应。非晶态高炉渣的DSC曲线在1130～1310K的温度区间内呈现出单一的晶化放热峰，峰顶温度、析晶温度和反应级数随升温速率的提高而提高。关键词：非晶态；高炉渣；差示扫描量热法；Kissinger法；析晶(晶化)反应；动力学方程中图分类号：TF534文献标识码：A文章编号：0449～749X(2008)10—0017—04Study0fNon-isothermalCrvstallizati0nKinetics0fAmorphousBFSlagDAIXiao-tian，GUOPei-min，QIYuan-hong，ZHANGChuan-xia

3、，YANDing-liu，XUHai-chuan(StateKeyLaboratoryofAdvancedSteelProcessingandProducts，ChinaIronandSteelResearchInstituteGroup，Beijing100081，China)Abstract：ThecrystallizationreactionofamorphousBFslagwasstudiedbyDSCatdifferentheatingrate．BasedonthedynamicDSCcurves，theapparentactivationenergy，reac

4、tionordersandthepre—exponentialfactorforkinetice—quationofthereactionwerecalculated，andthekineticequationofthecrystallizationreactionofamorphousBFslagwasderivedfinally．Forthetestslag，theapparentactivationenergywas376．466kJ／toolandthereactionorderwas1．TheDSCcurvesshowthatexothermicpeakswer

5、ebetween1130—1310K．Thepeaktemperature，crystallizationtemperatureandreactionorderwereincreasedwiththeheatingrate．Amathematicmodelwasestablishedtodescribethecrysta11izati0nreactionofamorphousBFslag．Keywords：amorphousstate；BFslag；DSC；Kissingermethod；crystallizationreaction；kineticequation非晶态

6、高炉渣(如高炉水渣)是生产矿渣水泥的为了保证干式粒化渣的性能，研究非晶态高炉重要原料。利用非晶态高炉渣生产水泥，对于减少渣析晶(晶化)反应的动力学十分必要。但是目前尚水泥生产中的CO排放具有重要意义。目前生产无系统的非晶态高炉渣析晶动力学方面的研究。差非晶态高炉渣的主要工艺是高炉水渣处理工艺。而式扫描量热技术(DSC)广泛应用在材料领域，特别水冲渣耗水是钢铁生产中新水消耗的重要环节(每适于对玻璃及各种非晶态物质进行热分析，确定反吨水淬渣约消耗新水0．8～1．2t)。此外，1400。C应动力学参数[2]。本文用动态DSC分析的基本以上的液态渣水淬时散失的热量约1．76GJ／

7、t，相当原理，以唐钢炼铁厂的高炉渣为例，研究了非晶态高于6Okg标准煤。由于得不到有效回收，据估算炉渣的析晶动力学，建立了非晶态高炉渣析晶反应2006年全国因此损失720万t标准煤_】]。动力学的数学模型，为高炉渣干法粒化技术的开发用高炉渣急冷干式粒化技术替代水渣工艺获得奠定理论基础。非晶态高炉渣，不仅可以节约宝贵的水资源，而且可1样品制备与实验方法以回收热能。该技术已经受到许多国家的重视，并已列入中国“十一五”国家科技支撑计划。在高炉渣(1)实验样品为从唐钢3号高炉取回的高炉水的急冷干式粒化过程中，一些基础理论非常重要，如渣