钢渣热量计算

白云石为二重碳酸盐（CaCO 3•MgCO 3），由于白云石中CaCO 3和MgCO 3结合成复杂化合物，降低了彼此的活度，所以白云石中MgCO 3的分解温度要比单独的存在的MgCO 3的分解温度高。又因为CaCO 3比MgCO 3稳定，所以加热时，其中的MgCO 3先分解。故白云石的分解分两个阶段：

CaCO 3·MgCO 3（s ）=CaCO 3 S +MgO (S )+CO 2 g ∆r 1H m ○=121.37KJ /mol

CaCO 3（s ）=CaO (S )+CO 2(g ) ∆r 2H m ○=178.5/mol

第一个分解温度t 沸=720~780℃（MgCO 3的t 沸=640℃），第二个分解温度t 沸=900℃是CaCO 3的分解温度。在第一阶段中，白云石首先被钢渣加热到720℃进行第一步反应，然后氧化镁与碳酸钙一起被加热到900℃进行第二步反应。当温度低于900℃时，由于大气环境中CO 2的含量约为0.03%，P CO 2

=30.4Pa ，CaCO 3的开始分解温度为534℃，此时钢渣与被分解的白云石从900℃降至534℃所释放的热量将提供给CaCO 3进行分解反应。钢渣的比热容为0.8~1.25K J /(Kg •℃)，计算中取钢渣比热容为1.0 K J /(Kg •℃)，出渣温度为1650℃，渣量为1.0吨。

钢渣从1650℃降温至534℃所释放的热量为：Q =1116000KJ 。由盖斯定律可得单位摩尔白云石进行分解反应所需热量为：

∆H 1= (156.2+80.50×10−3T −21.59×105T −2)807K

298K dT +∆r 1H m ○+ ∆r 2H m ○。 计算得出∆H 1=397.4 KJ/mol ，即可计算得出1.0吨钢渣的热量最多能使516.7kg 的石灰石分解。

石灰石主要化学成分为CaCO 3，目前主要以方解石为主，其分解反应为：

CaCO 3（s ）=CaO (S )+CO 2(g ) ∆r 2H m ○=178.5KJ /mol

钢渣首先将快速石灰石加热900℃，石灰石快速分解，钢渣温度也迅速降低，当温度低于900℃时，由于大气环境中CO 2的含量约为0.03%，P CO 2

=30.4Pa ，CaCO 3的开始分解温度为534℃，此时钢渣与被分解的石灰石从900℃降至534℃所释放的热量将提供给CaCO 3进行分解反应。钢渣的比热容为0.8~1.25K J /(Kg •℃)，计算时取钢渣比热容为1.0 K J /(Kg •℃)，出渣温度为1650℃，渣量为1.0吨。

钢渣从1650℃降温至534℃所释放的热量为：Q =1116000KJ 。单位摩尔CaCO 3被加热到534℃并进行分解反应所需热量为：

∆H 2= (104.5+21.09×10−3T −25.94×105T −2)807K 298K

dT +∆r 2H m ○ 计算得出∆H 2=232.1 KJ/mol ，即可计算得出1.0吨钢渣的热量最多能使482.9kg 的石灰石分解。

3、钢渣中加入菱铁矿

菱铁矿的主要成分为碳酸铁，其受热分解反应：

3FeCO 3（s ）=Fe 3O 4(S )+2CO 2(g )+CO (g ) ∆r 3H m ○=289.4KJ /mol

其分解温度为T 沸=673K ，菱铁矿加入液态干渣后被加热到673K 开始迅速的进行分解反应，钢渣的温度也随之下降，直到温度低于碳酸铁的分解温度。

钢渣的比热容为0.8~1.25K J /(Kg •℃)，计算中取钢渣比热容为1.0

K J/(Kg•℃)，出渣温度为1650℃，渣量为1.0吨。钢渣从1650℃降温至400℃所释放的热量为：Q=1250000KJ。单位摩尔碳酸铁被加热到400℃并进行分解反应所需热量为：

∆H3=(48.66+121.1×10−3T) 673K

298K dT+1

3

∆r3H m○

计算得出∆H2=136.8 KJ/mol，即可计算得出1.0吨钢渣的热量最多能使1059.9kg的碳酸铁分解。

4、转炉钢渣改性后成分的变化

随着钢品种、原料、冶炼工艺及堆放期限的不同，钢渣的化学成分波动较大，转炉钢渣的化学组成一般如表1所示。

表1 转炉钢渣化学组成

成分CaO SiO2MgO P2O5MnO FeO Al2O3

含量% 40~54 10~16 5~15 1~5 2~6 15~25 1~5

取钢渣成分的中间值来计算按照最大量分别加入三种改质剂后钢渣的成分变化如表2所示。

表2 改质后转炉钢渣化学组成（质量百分比%）

成分CaO SiO2MgO P2O5MnO FeO Al2O3

原始47 13 10 3 4 20 3

白云石49.4 10.2 16.7 2.4 3.2 15.8 2.4

石灰石58.3 10.2 7.9 2.4 3.1 15.7 2.4

菱铁矿27.5 7.6 5.9 1.8 2.3 50.2 1.8