MgO与FeO含量对电熔炉渣黏度及硫化能力的调控机制与工业应用价值

这篇研究深入探讨了电熔炉渣(ESF)在固定CaO/SiO2质量比0.8条件下，MgO(6-10wt.%)和FeO(5-25wt.%)含量对黏度及硫化能力的影响。通过气体-炉渣平衡法测定硫化能力，结合FTIR、Raman和XPS等先进表征技术，揭示了FeO和MgO通过调节解聚行为降低渣系聚合度（平均桥氧数从2.18降至1.63），从而改善流动性和脱硫性能的机理。研究为低碳冶金背景下低碱度高FeO渣系设计提供了重要理论依据。

　　

Highlight

本研究揭示了MgO和FeO在低碱度(CaO/SiO₂=0.8)电熔炉渣(ESF)中的双重作用机制：

• 黏度调控：MgO添加(6-10wt.%)使临界温度(T_cr)升高，而FeO(5-25wt.%)通过尖晶石→黄长石→单斜辉石的相变引发T_cr先降后升的"过山车效应"。

• 硫化能力：FeO含量从5wt.%增至15wt.%时，硫化能力提升幅度显著高于15-25wt.%区间，呈现"边际效应递减"现象。

Spectroscopic Insights

通过傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)的"三剑客"联用，发现：

1. Fe²⁺和Mg²⁺像"分子剪刀"般切断[SiO₄]^4-网络，使桥氧(BO)比例下降42%

2. 游离氧离子(O^2-)浓度增加，形成更多硫化物容纳位点

3. 拉曼光谱中Q³结构单元特征峰减弱，证实熔体解聚

Conclusion

这些发现为绿色钢铁生产中渣系设计提供了"黄金配方"：建议根据FeO还原程度动态调整碱性氧化物含量，在保证流动性的同时实现高效脱硫。就像为电熔炉渣定制了"智能温控外套"，既能防止高温"中暑"(黏度过低)，又避免低温"感冒"(凝固结壳)。