微波碳热还原转炉渣气化脱磷反应的宏观动力学

钢渣磷元素含量较高，是制约其在钢铁厂内部循环利用的主要原因。国内外一些学者曾就钢渣脱磷问题展开了研究，并取得了显著成果。宫下芳雄等在其公开的专利“炼钢熔融矿渣处理方法”中提及转炉出钢倒渣后，向渣中添加碳材、萤石并吹氧5min，发现渣中90％（质量分数，余同）的FeO，10％的MnO，90％的P2O5被还原，其中60％的磷进入铁相，40％的磷进入气相。

内蒙古科技大学的学者在1100～1350℃，1000Pa，3倍碳当量条件下，采用微波加热方法对碳还原转炉钢渣的气化脱磷反应进行了宏观动力学分析。结果表明，微波加热条件下，气化脱磷率为31.0％～35.7％，该气化脱磷反应为二级反应，活化能为55.52kJ/mol，并得到了气化脱磷反应速率常数与温度的关系式，同时界面化学反应为可能的限制性环节。通过提高反应温度、减小钢渣及焦炭粒度、增大反应物料接触面积，可提高气化脱磷反应的速率。研究结果为探明微波碳热还原脱磷反应的机理及速率问题，实现转炉钢渣在钢铁企业内部的循环利用提供了理论依据。