The sulphide capacity of CaO-SiO2-Al2O3-MgO(-FeO) smelting reduction slags

Abstract

The effects of MgO and FeO contents on the sulphide capacity of Corex slags were investigated at 1773 K using gas/slag equilibrium technique as a fundamental study for stabilising Corex operational conditions. The gradual substitution of MgO for CaO at a fixed basicity [B = {(%CaO)+(%MgO)}/(%SiO2)] decreased the sulphide capacities of CaO-SiO2-Al2C3-MgO slags. The addition of FeO into the CaO-SiO2-Al2O3-MgO slags at the fixed (%CaO)/(%SiO2) ratio, MgO and Al2O3 contents significantly increased the sulphide capacities. The sulphide capacity decreased according to the increasing Al2O3 content at the fixed (%CaO)/(%SiO2) ratio, MgO and FeO content. Based on the previously reported and present values of sulphide capacities, the sulphide capacity as a function of slag composition on the mole fraction base at 1773 K was expressed by the formula of log CS = XCaO – 3.89 XSiO2 – 3.18 XAl2O3 – 0.55 XMgO + 2.43 XFeO – 2.61. In addition, the relationship between the sulphide capacity and optical basicity could be represented as the formula of log CS = 12.51 A – 12.24 and the theoretical optical basicity of FeO was found be 0.94 from the correlation. The effect of FeO on the sulphur distribution ratio was estimated using the present sulphide capacity values and the oxygen activity in liquid iron, which could be determined with the help of Fe/FeO equilibrium. FeO activity in slag was well described by the quadratic formalism based on the regular solution model. The sulphur distribution ratio according to FeO content varies in an opposite way, compared with that of the sulphide capacity. Die Wirkung der MgO- und FeO-Gehalte auf die Sulphidkapazität der Schlacken beim Corex-Verfahren wurde bei 1773 K zum Zweck der Stabilisierung der Corex-Betriebsbedingungen grundlegendend studiert. Dabei kam eine Gas/Schlacken-Gleichgewichtstechnik zum Einsatz. Der fortschreitende Ersatz von MgO durch CaO bei festgelegter Basizitätat [B = {(%CaO)+(%MgO)}/(%SiO2)] nimmt mit der Sulphidkapazität der CaO-SiO2-Al2O3-MgO-Schlacken ab. Die Zugabe von FeO zu den CaO-SiO2-Al2O3-MgO-Schalcken bei bestimmtem (%CaO)/(%SiO2)-Verhältnis, MgO- und Al2O3-Gehalten führt zu einer beträchtlichen Steigerung der Sulphidkapazität. Die Sulphidkapazität sinkt gemäß dem zunehmendem AI2O3-Gehalt bei bestimmtem (%CaO)/(%SiO2)-Verhältnis, MgO- und FeO-Anteil. Ausgehend von früher veröffentlichten Werten und den hier ermittelten läßt sich die Sulphidkapazität in Abhängigkeit der Schlackenzusammensetzung auf Basis der Stoffmengengehalte bei 1773 K ausdrücken: log CS = XCaO – 3.89 XSiO2 – 3.18 XAl2O3 – 0.55 XMgO + 2.43 XFeO – 2.61. Ergänzend repräsentiert die Gleichung log CS = 12.51 Λ – 12.24 den Zusammenhang zwischen Sulphidkapazität und optischer Basizität. Die theoretische optische Basizität von FeO wurde mit dieser Korrelation zu 0.94 bestimmt. Die Wirkung von FeO auf das Schwefelverteilungsverhältnis ließ sich mit den hier ermittelten Werten der Sulphidkapazität und der Sauerstoffaktivität in der Eisenschmelze, die aus der Fe/FeO-Gleichgewicht stammten, abschätzen. Die FeO-Aktivität in der Schlacke konnte gleichfalls mit der quadratischen Formel auf Grundlage des Modells der regulären Lösung gut beschrieben werden. Die Veränderung des Schwefelverteilungsverhältnisses hinsichtlich FeO-Gehalt läuft dem der Sulphidkapazität entgegen.