富硼渣缓冷工艺放大过程地研究(Ⅰ).pdfVIP

东北大学学报(自然科学版) 998 1998年5月 May．1 ofNortheastern 第1 Journal Science) V01．19，S．1 9卷增-t4 university(Natural 富硼渣缓冷工艺放大过程的研究(I) ——数学模型 张廷安①王延玲杨欢陈重新张显鹏。赫冀成。 邵剑辉崔雅琦 · (东北大学材料与冶金学簖，沈阳110006) (北京有色设计研究总院，北京100038) 摘要通过对富硼渣过程的分析与简化．利用工程放大理论和薄材原理，确定了缓冷槽外加热 的缓冷工业装置。计算了渣层厚度、预热温度和炉气温度等工艺操作条件，建立了缓冷过程数学模 型，该模型较好地描述了富硼渣的冷却过程． 关键词富硼渣，工程放大，冷却过程，数学模型 062 分类号TF 硼铁矿是我国亟待开发的硼矿资源，硼铁矿 清反应过程规律的基础上，运用已有的工程知识， 经高炉分离得到两种产品，即含硼生铁和富硼 确定反应器或设备的选型，合理的工艺条件并预 测放大过程中可能出现的变化．因此，对缓冷工艺 渣…．富硼渣主要由B203，si02，MgO，少量CaO 及A1203组成，其中B203含量大约在12．20％．工业放大的研究是富硼渣冷却过程中硼镁酸盐选 从含B203的品位看，已超过目前硼镁铁矿的平均择性析出能否工业化的一个关键． 品位(12％13203)，是很好的化工提硼原料．但是。本文对富硼渣熔体冷却和凝固过程进行了分 传统的化工观点认为，这种高温下得到的富硼渣 析和简化在“薄板原理”【5J的基础上，确定了缓 冷却后活性低，不宜作提硼原料．显然，能否改善 冷槽外加热的缓冷工业装置，计算了渣层厚度。预 富硼渣中硼的活性，关系到高炉法综合利用珊铁 热温度和炉气温度等工艺操作条件，建立了缓冷 矿工艺的成败．由文献[2～4]的工作说明：只要控过程数学模型，该模型较好地描述了富硼渣的冷 制适宜的富硼渣的组成，在富硼渣冷却和凝固过 却过程． 程中，抑制玻璃相的形成，选择析出活性高的硼镁 富硼渣缓冷过程分解与简化 酸盐，同样可以做提硼原料．富硼渣析晶是一个伴 有晶相析出的复杂的传热传质过程．为了选择性 根据数学模型法【6J，以过程的特殊性为着眼 析出硼镁酸盐，一方面要抑制镁橄榄石的析出．另 点，对过程分析和简化，建立与原过程等效或当量 一方面又要抑制玻璃的形成．在实验室的研究基 的、并且能够用数学描述的物理模型，通过求解或 础上提出的两段法缓冷制度，较好地解决了这个 进行数值运算而研究其特性，然后运用工程知识 500～1 矛盾．即高炉渣(富硼渣)在1 200℃的范 进行反应器选型、工艺参数的确定和性能预测．为 围内以大于10℃／rain的速度快冷。1200℃以下 使硼镁酸盐的选择性析出，富硼渣必须采取先快 以不大于3℃／min的速度慢冷，这样硼镁酸盐就冷后慢冷的两段法缓冷制度．快冷段不希望有晶 可以选择性的析出．然而，如何将两段法缓冷制度 体的析出，析晶主要发生在慢冷段．这样，不妨可 在工业规模上实现，选用什么样的工业