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前人对铁水包顶吹氧加渣的脱磷进行了大量研究,但研究铁水包底吹喷粉脱磷的文献较少。考虑到底吹喷粉脱磷在一些方面比顶吹有一定的优势,本课题对铁水包底吹喷粉脱磷的动力学进行研究。 因为动力学模型需要一些参数,物料衡算能为动力学模型的计算提供最基本的初始条件;温降模型与动力学模型相互关联,铁水温度影响铁水内的扩散传质,进而影响化学反应,铁水内的反应热又反过来影响铁水温度;理论上的最佳氧气泡大小值为计算动力学模型时用到的气泡直径选取提供参考依据。本文主要从两方面进行研究。 (1)计算理论基础 (a)物料衡算 考虑铁水包内的化学反应,使用质量守恒定律,计算出所需氧量和固定剂量。 (b)底吹喷粉脱磷过程中的铁水温降 在不同顶加渣比的条件下,考虑铁水与外界对流传热,铁水包内所有化学反应热,加入物质的物理吸热等因素,计算出随着处理时间的进行不断变化的铁水包内铁水温度。计算得到在不同顶加渣量的条件下的铁水包温降量:顶加渣10%时温降91.5℃;顶加渣30%时温降84.2℃;顶加渣50%时温降76.8℃;顶加渣90%时温降61.7℃。可以看出当顶加渣在30%时,温降已经较大,因此项加渣比尽量要大于30%。 (c)计算底部吹氧时的最佳氧气泡大小 综合考虑氧气泡上升过程中的传质和压强变化,计算出最佳氧气泡的直径大小。向深度为2.468 m、温度为1350℃的155 t铁水包中喷入氧气的理论最佳氧气泡直径为20.9 mm。 (2)铁水预处理时底吹喷粉脱磷反应动力学模型 综合考虑传输动力学、宏观动力学、温度变化等,进行动力学模型的开发。建立了铁水包底吹喷粉脱磷、脱硅、脱碳动力学模型,并由这三个模型计算得到在不同处理时间、不同铁水成分、不同固气比的条件下磷、硅、碳含量随时间变化量。