冶煉爐渣高溫?fù)]發(fā)及其對(duì)性能的影響評(píng)價(jià)

趙俊學(xué)，王澤，張楨凱，康毅，李彬，任萌萌，崔雅茹

（西安建筑科技大學(xué)冶金工程學(xué)院，陜西 西安 710055）

現(xiàn)代冶金中，獲得盡可能準(zhǔn)確的冶金爐渣性能數(shù)據(jù)十分重要。為了滿足鋼鐵冶煉的特殊要求，氟化物、鉀鈉氧化物等作為常用助熔劑在鋼鐵冶金爐渣中廣泛應(yīng)用［1-2］，也有部分爐渣本身就含有這些易揮發(fā)組元［3］。在高溫冶煉過(guò)程中，易揮發(fā)組元將會(huì)持續(xù)揮發(fā)，尤其是在現(xiàn)行冶金爐渣性能測(cè)定過(guò)程中，往往伴隨著長(zhǎng)時(shí)間的升溫及高溫條件下的保溫過(guò)程［4］，易揮發(fā)組元會(huì)不斷揮發(fā)（或分解，因機(jī)理不清，以下暫統(tǒng)稱為“揮發(fā)”）導(dǎo)致爐渣成分變化，進(jìn)而使得爐渣的性能發(fā)生變化，測(cè)得結(jié)果發(fā)生變化，即“測(cè)不準(zhǔn)”現(xiàn)象［5-6］。

可以設(shè)想，爐渣性能參數(shù)的“失準(zhǔn)”，對(duì)鋼鐵冶煉工藝的制定、優(yōu)化及精準(zhǔn)控制將會(huì)產(chǎn)生重大影響，該問題進(jìn)一步可延伸到其它揮發(fā)性冶金熔體，包括熔鹽、合金等，是一個(gè)影響廣泛的共性基礎(chǔ)理論問題。

1 揮發(fā)性冶金爐渣高溫性能測(cè)定及其面臨的問題

冶金爐渣高溫性能（物理性能：爐渣熔點(diǎn)、密度、粘度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、表面張力等；化學(xué)性能：堿度、氧化性、活度、磷容量、硫容量等）的測(cè)定中，要經(jīng)歷升溫和保溫過(guò)程，一般采用固態(tài)化學(xué)試劑純物料配制爐渣（也有采用預(yù)熔爐渣），爐渣成分也由此確定；然后壓塊、升溫、熔化、高溫下保溫，再進(jìn)行性能測(cè)定，測(cè)定結(jié)果被認(rèn)為是配制成分對(duì)應(yīng)爐渣的性能參數(shù)值，也就是說(shuō)未考慮測(cè)定過(guò)程爐渣的成分變化，整個(gè)測(cè)定周期在高溫段需停留數(shù)小時(shí)以上［7］。可以設(shè)想，在測(cè)定過(guò)程中揮發(fā)組元持續(xù)性揮發(fā)必然導(dǎo)致爐渣性能“測(cè)不準(zhǔn)”。高溫停留時(shí)間越長(zhǎng)，這一影響將越顯著［5-6，8-9］。

已有許多關(guān)于冶金爐渣揮發(fā)的測(cè)定結(jié)果，如1 400℃時(shí)電渣重熔ANF-6渣失重 （800℃以上）可達(dá) 11%以上［8］，其揮發(fā)物主要為 CaF2；即使是揮發(fā)物含量較低的保護(hù)渣，揮發(fā)失重量也達(dá)到了配入揮發(fā)組元含量的20%以上［9］。實(shí)際應(yīng)用或測(cè)定過(guò)程的溫度更高，揮發(fā)量會(huì)更大。由于揮發(fā)的選擇性，可以推測(cè)在爐渣性能測(cè)定過(guò)程中，揮發(fā)性組元的成分變化將會(huì)十分明顯。如果仍按照傳統(tǒng)的爐渣冶金性能測(cè)定方法，認(rèn)為配制的爐渣成分不變顯然將會(huì)導(dǎo)致較大誤差，已不能適應(yīng)揮發(fā)性冶金爐渣的高溫性能檢測(cè)。

2 爐渣揮發(fā)的相關(guān)研究

氟化物、鉀鈉氧化物等廣泛應(yīng)用于爐外精煉及爐渣性能調(diào)控中，涉及的爐渣包括電渣重熔渣、煉鋼渣、精煉渣、鐵水預(yù)處理渣、高爐渣（含堿金屬）等。爐渣揮發(fā)問題［2,11］很早就受到了關(guān)注，但人們關(guān)注更多的是環(huán)保問題。

電渣重熔用爐渣為典型中高含氟渣。K.C.Mills、B.J.Keene等［10］對(duì)CaF2基熔渣的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究，指出高溫條件下氟化鈣與氧化物間反應(yīng)形成 HF、AlF3、MgF2、SiF4等揮發(fā)物。爐渣組成不同，揮發(fā)物不同，這種變化對(duì)爐渣性能影響不容忽視。

保護(hù)渣含氟量雖然不高，但對(duì)爐渣性能影響十分顯著。K.Shimizu等［11］指出，揮發(fā)物揮發(fā)對(duì)爐渣性能影響明顯，渣中的氧化鈉會(huì)加劇氟的揮發(fā)。茅洪祥等［12］采用質(zhì)譜法實(shí)測(cè)表明：從保護(hù)渣中揮發(fā)出的主要?dú)怏w有NaF、KF、SiF4、AlOF、NaAlF4、Na2AlF5、AlF3、CaF2、BF3?？梢钥闯?，保護(hù)渣中鉀、鈉等元素的存在使得其揮發(fā)機(jī)制更加復(fù)雜，氟化物、鉀鈉氧化物不僅影響著渣的熔化特性，對(duì)其結(jié)晶特性也有重要影響，進(jìn)而決定著連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼水的凝固過(guò)程和鋼坯質(zhì)量。

含鈉爐渣主要用于鐵水預(yù)處理及高純硅的精煉。井上亮等［13］利用鉑坩堝，在CO2及Ar氣氛下分別測(cè)定了蘇打渣的失重、成分變化以及蒸發(fā)失重所占的比例，結(jié)果表明揮發(fā)組元對(duì)渣性能的影響十分明顯。刁江［14］針對(duì) CaO-FetO-SiO2渣系，以少量的Na2O和Al2O3作助熔劑，采用半球法研究了Na2O含量對(duì)爐渣熔化溫度的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，爐渣中Na2O含量變化對(duì)其熔化溫度的影響十分明顯。作者曾進(jìn)行了同時(shí)脫磷脫硫用含Na2O和NaF爐渣的熔點(diǎn)測(cè)定，結(jié)果表明不同的加熱速度對(duì)爐渣熔點(diǎn)有很大影響，當(dāng)加熱速度降低到一定程度時(shí)，無(wú)法到達(dá)半球點(diǎn)溫度，測(cè)定過(guò)程爐渣“冒煙”應(yīng)為鈉化合物揮發(fā)所致。

爐渣中的氟化物和鉀鈉氧化物不僅對(duì)爐渣性能影響很大，也是易揮發(fā)組元，對(duì)其在爐渣性能測(cè)定及應(yīng)用場(chǎng)景下的影響進(jìn)行系統(tǒng)研究，是準(zhǔn)確調(diào)控爐渣性能以及環(huán)保等需要關(guān)注的重要問題。

3 “測(cè)不準(zhǔn)”問題的實(shí)質(zhì)及解決方案

3.1 揮發(fā)影響的分析與評(píng)價(jià)

以爐渣熔點(diǎn)半球點(diǎn)溫度測(cè)定為例，一般認(rèn)為測(cè)定結(jié)果受試樣傳熱、成渣速度和爐渣的“分熔”影響［15］，升溫速率越快，傳熱和成渣速度影響導(dǎo)致測(cè)得的半球點(diǎn)溫度越高，分熔則使測(cè)得的半球點(diǎn)溫度相應(yīng)降低。對(duì)于揮發(fā)性爐渣而言，半球點(diǎn)溫度除與上述影響因素有關(guān)外，還與測(cè)定過(guò)程中爐渣組元揮發(fā)帶來(lái)的影響有關(guān)。隨著升溫速率的提高，高溫區(qū)停留的時(shí)間縮短，揮發(fā)將受到抑制，降低了半球點(diǎn)溫度。作者課題組針對(duì)兩組典型爐渣，即含氟渣和無(wú)氟渣、預(yù)熔渣和混合渣，測(cè)定了爐渣熔點(diǎn)隨升溫速率變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系［16，17］，結(jié)果見圖 1。

圖1 爐渣熔點(diǎn)隨升溫速率變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系Fig.1 Corresponding Relation for Melting Point of Slag with Changes of Rates of Temperature Rising

由圖1（a）可以看出，無(wú)氟渣（揮發(fā)有限）測(cè)定的半球點(diǎn)溫度隨升溫速率提高而升高 （曲線②），這是傳熱滯后、成渣、分熔綜合作用的結(jié)果，如剔除這些影響則可得到“真值”即直線①的對(duì)應(yīng)值。曲線①、②之間的差值即為不同升溫速率下熔點(diǎn)測(cè)定結(jié)果的偏差，如升溫速率為25℃/min時(shí)，測(cè)定結(jié)果偏高70℃（線段AB對(duì)應(yīng)值）。而含氟渣僅增加了揮發(fā)影響這個(gè)因素，測(cè)定結(jié)果隨升溫速率的提高而降低（曲線③），說(shuō)明前三個(gè)因素的影響遠(yuǎn)小于揮發(fā)的影響［18］。

圖1（b）為化學(xué)成分相同的預(yù)熔渣（預(yù)熔后分析）和混合渣（根據(jù)前者分析結(jié)果，化學(xué)純?cè)噭┡渲疲┑谋Ｗo(hù)渣試樣測(cè)定結(jié)果。可以看出，兩種渣樣也都體現(xiàn)出隨升溫速率升高，熔點(diǎn)降低的特點(diǎn)。隨著升溫速率的升高，混合渣的熔點(diǎn)測(cè)定值趨向預(yù)熔渣，而預(yù)熔渣的揮發(fā)性已被證明遠(yuǎn)低于混合渣，說(shuō)明測(cè)定值的差異應(yīng)是揮發(fā)導(dǎo)致。

3.2 解決方案

方案一：采用預(yù)熔、加壓密封、提高測(cè)定過(guò)程的升溫速率等措施，抑制或降低爐渣揮發(fā)的影響，確保測(cè)定結(jié)果更接近爐渣性能“真值”。但基于已有的測(cè)定方法很難實(shí)現(xiàn)，還須考慮其它方案。

方案二：（1）對(duì)含易揮發(fā)組元的熔體采用傳統(tǒng)的測(cè)定方法，讀取熔體性能參數(shù)時(shí)，熔體成分由于易揮發(fā)組元的揮發(fā)已經(jīng)發(fā)生了變化，也就是說(shuō)讀取的性能參數(shù)實(shí)際上是已經(jīng)變化了的熔體成分對(duì)應(yīng)的性能值。如果能獲知實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化的熔體成分，與測(cè)定值一一對(duì)應(yīng)，應(yīng)該更為合理，可以降低“測(cè)不準(zhǔn)”問題的影響；（2）基于第一點(diǎn)，得到性能檢測(cè)時(shí)的適時(shí)熔體成分變化規(guī)律，便是本問題的關(guān)鍵?？赏ㄟ^(guò)平行燒渣（和熔體性能測(cè)定相同的渣樣、相同的氣氛和升溫速率等）測(cè)定性能參數(shù)提取時(shí)對(duì)應(yīng)的爐渣成分，或?qū)ο嚓P(guān)熔體的失重及揮發(fā)物在線檢測(cè)（或?qū)堄辔锓治觯?，建立揮發(fā)過(guò)程動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)而進(jìn)行測(cè)定過(guò)程熔體成分適時(shí)測(cè)算等基礎(chǔ)研究。

方案三：對(duì)測(cè)定過(guò)程試樣分熔、熔化反映滯后及揮發(fā)的影響進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，對(duì)測(cè)定結(jié)果直接進(jìn)行修正。以半球點(diǎn)溫度測(cè)定為例：

假設(shè)圖1（a）中兩個(gè)渣樣傳熱滯后、成渣和分熔等的影響相同，也就是說(shuō)可以用無(wú)氟渣的上述三個(gè)因素的影響來(lái)表述對(duì)含氟渣的影響，對(duì)圖1（a）中的曲線②、①平移使得升溫速率趨向于零時(shí)半球點(diǎn)值與曲線③在圖2中的D點(diǎn)重合，圖2為考慮揮發(fā)后的修正及半球點(diǎn)“真值”求取示意圖［5］。

圖2 考慮揮發(fā)后的修正及半球點(diǎn)“真值”求取示意圖Fig.2 Schematic Diagram for Getting Modified Values and Hemisphere Point Real Values Based on Modification

D點(diǎn)為爐渣升溫速率無(wú)窮小，爐渣充分揮發(fā)后測(cè)得的半球點(diǎn)溫度。既然曲線②是“溫度滯后+成渣過(guò)程+分熔”的綜合影響結(jié)果，而曲線③是“溫度滯后+成渣過(guò)程+分熔+揮發(fā)”四因素綜合影響的結(jié)果，那么二者之差即為升溫速率提高后抑制“揮發(fā)”的影響。升溫速率提高到一定值（接近30℃/min），曲線②和曲線③之間的距離不再明顯變化，可以認(rèn)為此時(shí)的溫度差就是完全抑制揮發(fā)的半球點(diǎn)溫度值（E點(diǎn)），此時(shí)不需要進(jìn)行揮發(fā)影響的修正。升溫速率越慢，揮發(fā)越多，基于揮發(fā)的修正也應(yīng)該越多，而其它三個(gè)因素的影響越小。在曲線③的基礎(chǔ)上依次進(jìn)行修正，得到圖2中所示的曲線④。該曲線給出的是在不同升溫速率下，剔除揮發(fā)影響的半球點(diǎn)測(cè)定結(jié)果。以升溫速率5℃/min為例，采用常規(guī)半球點(diǎn)溫度測(cè)定時(shí)，測(cè)得的表觀半球點(diǎn)溫度在G點(diǎn)。如果能有效抑制揮發(fā)，半球點(diǎn)溫度應(yīng)為H點(diǎn)對(duì)應(yīng)值。修正曲線④外推，可得到半球點(diǎn)溫度的“真值”（F 點(diǎn)），該值不隨升溫速率的變化而變化［5,19］。修正后的測(cè)定結(jié)果更接近預(yù)熔渣的測(cè)定結(jié)果，證明了其合理性。

采用本方法可以利用現(xiàn)行的揮發(fā)性爐渣半球點(diǎn)測(cè)定裝置及測(cè)定方法，最大限度地利用已有的相關(guān)測(cè)定結(jié)果，但測(cè)定工作量較大，且只能用于揮發(fā)性爐渣的熔點(diǎn)測(cè)定。

4 部分測(cè)算結(jié)果分析與討論

4.1 含氟爐渣揮發(fā)在線檢測(cè)及分析

4.1.1 電渣重熔用含氟爐渣

部分采用分析純?cè)噭┡渲艭aF2與不同氧化物的二元渣及CaF2基五元渣，選取6個(gè)試樣，成分分別為 ：100%CaF2、90%CaF2-10%SiO2、90%CaF2-10%Al2O3、90%CaF2-10%CaO、5%～90%CaF2-10%MgO、6%～50%CaF2-15.5%CaO-24%Al2O3-4%MgO-6.5%SiO，進(jìn)行熱重實(shí)驗(yàn)，并針對(duì)6#渣高溫?fù)]發(fā)分做高溫質(zhì)譜檢測(cè)，熱重曲線及揮發(fā)物質(zhì)譜曲線［5］見圖3。

圖3 電渣重熔用含氟爐渣熱重及揮發(fā)物質(zhì)譜曲線Fig.3 TG and MS Curves of Fluorine-containing ESR Flux

高溫質(zhì)譜檢測(cè)升溫速率仍為10℃/min（階段I，與熱重實(shí)驗(yàn)一致），當(dāng)溫度達(dá)到1 300℃時(shí)保溫1 h（階段II），再以相同升溫速率升溫至1 400℃（階段 III），最后緩慢降溫（階段 IV）。由圖 3（b）可以看出，在升溫過(guò)程中，爐渣主要揮發(fā)物為CaF2，同時(shí)伴隨少量 SiF4、MgF2以及 AlF3，且揮發(fā)主要在1 200℃以上。對(duì)熱質(zhì)聯(lián)用的質(zhì)譜分析離子強(qiáng)度曲線與橫軸（時(shí)間軸）做積分可得到檢測(cè)過(guò)程中不同氟化物的質(zhì)譜離子強(qiáng)度線下面積之比為CaF2： SiF4：MgF2：AlF3=2.7：0.042：0.77：0.003 6。

4.1.2 含氟保護(hù)渣

根據(jù)某企業(yè)連鑄保護(hù)渣的成分配比，采用化學(xué)純?cè)噭┡渲坪Ｗo(hù)渣試樣，其成分配比為27.2%CaO-27.2%SiO2-3.8%Al2O3-17.6%CaF2-21.2%Na2CO3-3.0%MgO（考慮到Na2O強(qiáng)氧化性，故以Na2CO3試劑形式配入試樣），該渣的熱重曲線及揮發(fā)物質(zhì)譜曲線［5，9］見圖 4 所示。

圖4 含氟保護(hù)渣熱重及揮發(fā)物質(zhì)譜曲線Fig.4 TG and MS Curves of Fluorine-containing Mold Flux

由圖 4（a）看出，500℃之前為 Na2CO3分解反應(yīng)；500℃以上其失重過(guò)程可分為兩段，第一段溫度區(qū)間為500～900℃，失重率為9.7%，根據(jù)揮發(fā)反應(yīng)熱力學(xué)分析可知，主要為CaF2與Na2O、SiO2反應(yīng)生成NaF和SiF4氣體；第二段溫度區(qū)間在1 200℃以上，失重率為6.3%，主要是CaF2的揮發(fā)反應(yīng)。由圖4（b）可以看出，含氟保護(hù)渣系揮發(fā)組元相對(duì)電渣重熔用爐渣更為復(fù)雜，盡管SiF4、MgF2等氣體在中低溫區(qū)I（500～700℃）有所生成，但由于引入堿金屬氧化物Na2O，生成NaF氣體在中溫區(qū)II（700～850℃）大量揮發(fā)，當(dāng)溫度升至高溫區(qū)III（>1 200℃），CaF2的揮發(fā)反應(yīng)才逐漸占據(jù)主導(dǎo)。進(jìn)一步對(duì)升溫過(guò)程中熱質(zhì)聯(lián)用的質(zhì)譜分析離子強(qiáng)度曲線與時(shí)間軸積分計(jì)算，得到面積之比為CaF2：SiF4：MgF2：NaF=1.5：0.16：0.022：1.3，對(duì)比含氟保護(hù)渣系各氟化物平衡分壓，其遞變規(guī)律基本一致［5］。

4.2 含氟爐渣焙燒實(shí)驗(yàn)

為探究高溫過(guò)程渣系成分變化，采用高溫管式爐對(duì)6#電渣重熔用爐渣試樣和配比為32.73%CaO-27.27%SiO2-7.0%Al2O3-12.0%CaF2-7.5%Na2O-6.0%MgO的保護(hù)渣試樣進(jìn)行高溫焙燒，升溫速率10°C/min（可與熱重及爐渣性能測(cè)定一致），Ar氣保護(hù)。6#渣在1 000～1 500°C區(qū)間的不同溫度點(diǎn)取樣；考慮到結(jié)晶性能、粘度等因素，保護(hù)渣的焙燒實(shí)驗(yàn)選擇在800～1 400～1 100℃進(jìn)行，先升溫、再逐步降溫。液氮冷卻，采用XRF分析冷卻后的爐渣試樣成分［16,17］，結(jié)果見圖 5所示。

圖5 含氟爐渣焙燒實(shí)驗(yàn)成分檢測(cè)結(jié)果Fig.5 Fluorine-containing Flux Compositions Based on Roasting Test

由圖5（a）可以看出，6#渣在升溫過(guò)程中，CaF2含量不斷降低，含量變化明顯；CaO和Al2O3含量相應(yīng)升高；焙燒初期SiO2含量略有降低，說(shuō)明存在CaF2與這些組元之間的相互反應(yīng)。由圖5（b）可看出，在升溫-保溫-降溫過(guò)程中，保護(hù)渣試樣中的CaF2與渣中鈉含量降低，CaO含量相應(yīng)升高。焙燒實(shí)驗(yàn)結(jié)果和前述質(zhì)譜在線檢測(cè)結(jié)果基本一致。

4.3 基于成分修訂（方案二）的半球點(diǎn)溫度測(cè)定

對(duì)電渣重熔用爐渣進(jìn)行半球點(diǎn)溫度測(cè)定 （相對(duì)高度降低到原高度50%時(shí)對(duì)應(yīng)溫度），相同氣氛和升溫速率下同步測(cè)定對(duì)應(yīng)爐渣熱重變化，基于成分修正的半球點(diǎn)溫度及測(cè)定過(guò)程失重率［18］見圖6。

圖6 基于成分修正的半球點(diǎn)溫度及測(cè)定過(guò)程失重率Fig.6 Hemisphere Point Temperature Based on Modification of Compositions and Rate of Weight Loss during Determination of Temparature

爐渣測(cè)定結(jié)果見表1，表中半球點(diǎn)溫度為三次重復(fù)測(cè)定結(jié)果的平均值。

表1 電渣重熔用爐渣測(cè)定結(jié)果Table 1 Melting Points of ESR Flux

由表1看出，9A和9A-C加熱到半球點(diǎn)溫度時(shí)的平均失重率分別為1.11%、7.79%。如設(shè)定爐渣失重主要為CaF2揮發(fā)，則可依照失重率計(jì)算出測(cè)定過(guò)程加熱到半球點(diǎn)溫度時(shí)的實(shí)時(shí)爐渣成分，如表1中9A-R和9A-C-R所示，測(cè)定得到的半球點(diǎn)溫度應(yīng)為實(shí)時(shí)爐渣成分 （或稱為修正后的爐渣組成）對(duì)應(yīng)的半球點(diǎn)溫度，而非原始渣的半球點(diǎn)溫度。

同理，對(duì)保護(hù)渣試樣進(jìn)行半球點(diǎn)溫度測(cè)定，同時(shí)采用平行的爐渣焙燒實(shí)驗(yàn)檢測(cè)爐渣實(shí)時(shí)成分變化，對(duì)保護(hù)渣成分進(jìn)行修正，以半球點(diǎn)溫度與修正后的成分（與半球點(diǎn)溫度對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)爐渣成分）對(duì)應(yīng)。典型保護(hù)渣修正結(jié)果［17］如表2所示。由表2可以看出，修正前后爐渣成分變化已十分明顯。

表2 典型保護(hù)渣修正結(jié)果Table 2 Modification Results of Typical Mold Fluxes

4.4 基于成分修訂（方案二）的粘度測(cè)定

由于粘度測(cè)定一般采用將爐渣升溫到熔點(diǎn)以上某溫度，然后逐步降低溫度，測(cè)定不同溫度下的粘度值的方式，所以高溫停留時(shí)間更長(zhǎng)，揮發(fā)反應(yīng)更充分，揮發(fā)的影響也更大。以17#和18#爐渣為例，基于揮發(fā)后成分修訂的粘度測(cè)定方法如下：

（1）采用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)柱體測(cè)定法，得到爐渣粘度與溫度的關(guān)系如圖7所示。由圖7可以看出，爐渣粘度隨溫度的升高呈下降趨勢(shì)。

圖7 爐渣粘度與溫度的關(guān)系Fig.7 Relationship between Viscosity and Temperature of Slag

（2）在粘度測(cè)定的同時(shí)，進(jìn)行爐渣試樣相同條件下（包括原料、氣氛、升溫速率、保持溫度、保溫時(shí)間等）的適時(shí)成分變化檢測(cè)，結(jié)果如圖8所示。

圖8 保護(hù)渣升溫過(guò)程成分變化曲線Fig.8 Change Curves of Compositions in Mold Flux Change during Heating Process

（3）將實(shí)時(shí)爐渣成分與實(shí)時(shí)粘度測(cè)定值及溫度對(duì)應(yīng)。在爐渣粘度與溫度關(guān)系曲線上可提取一系列不同爐渣組成（由于揮發(fā)導(dǎo)致成分變化）、不同溫度下的爐渣粘度值［20］。實(shí)際測(cè)定過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)爐渣升溫到1 400℃后再降溫過(guò)程爐渣的組成基本穩(wěn)定，因此該保護(hù)渣的粘度與溫度關(guān)系曲線可以作為1 400℃時(shí)實(shí)時(shí)爐渣組成的粘度與溫度關(guān)系曲線。表3為17#、18#保護(hù)渣加熱后的成分修正結(jié)果。

表3 17#、18#保護(hù)渣加熱后的成分修正結(jié)果Table 3 Modified Results of Compositions in No.17 and No.18 Mold Fluxes after Heating

由表3看出，與初始爐渣組成 （配制時(shí)的爐渣）相比，此時(shí)的爐渣組成已經(jīng)發(fā)生了明顯變化，尤其是氟化物和Na2O含量，說(shuō)明升溫過(guò)程中爐渣揮發(fā)十分顯著。按照常規(guī)方法測(cè)得的粘度和溫度關(guān)系曲線（圖7）應(yīng)與修正后爐渣成分對(duì)應(yīng)，也就是說(shuō)采用 17#-R、18#-R的成分與圖中 17#、18#的粘度和溫度關(guān)系曲線對(duì)應(yīng)［21］。

5 結(jié)語(yǔ)

“測(cè)不準(zhǔn)”現(xiàn)象是揮發(fā)性冶金熔體普遍面臨的基礎(chǔ)性問題。目前針對(duì)不同類型揮發(fā)性爐渣、熔鹽體系尚缺乏系統(tǒng)的研究，尚未形成對(duì)揮發(fā)影響的評(píng)價(jià)及更合理的性能測(cè)定方法。作者所在課題組圍繞這一問題進(jìn)行了探索，取得了部分進(jìn)展，證明了采用“測(cè)得結(jié)果與實(shí)時(shí)成分對(duì)應(yīng)”的可行性。建議：

（1）加強(qiáng)冶金爐渣揮發(fā)性檢測(cè)與表征技術(shù)開發(fā)。開發(fā)適合火法冶金的高溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)高溫?fù)]發(fā)物的組成、物相、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)與分析。

（2）完善揮發(fā)性冶金爐渣高溫性能測(cè)定技術(shù)和方法。在搞清揮發(fā)機(jī)制，可對(duì)揮發(fā)物進(jìn)行定性及定量分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合性能測(cè)定過(guò)程中不同因素影響評(píng)價(jià)，建立新的揮發(fā)性爐渣性能測(cè)定技術(shù)和方法體系，包括熔點(diǎn)、粘度、密度、表面張力、導(dǎo)電性及爐渣化學(xué)性能測(cè)定，得到更加接近“真值”的爐渣性能參數(shù)。

（3）構(gòu)建揮發(fā)性冶金爐渣高溫?fù)]發(fā)反應(yīng)及性能基礎(chǔ)數(shù)據(jù)體系。包括對(duì)已有揮發(fā)性爐渣性能測(cè)定值及相關(guān)基礎(chǔ)熱力學(xué)參數(shù)的評(píng)估、分析與補(bǔ)充。在確定可行的測(cè)定技術(shù)和方法的基礎(chǔ)上，開展系統(tǒng)的研究、測(cè)定。