Effect of ludwigite (B2O3) on high Al2O3 slag and its mechanism used as a new blast furnace welding flux

Efecto de la ludwigita (B2O3) en la escoria con alto contenido en Al2O3 y su mecanismo de utilización como nuevo fundente de soldadura de alto horno

Basándose en la medición de las viscosidades y las temperaturas críticas del sistema de escoria CaO-MgO-SiO₂- Al₂O₃-B₂O₃ con diversos contenidos de B₂O₃, la escoria con un contenido de Al₂O₃ superior al 15 mas. % de Al₂O₃ tiene la temperatura crítica más baja y la región de coexistencia sólido-líquido más amplia en torno a 2,0 mas. % B₂O₃. Además, el resultado del difractómetro de rayos X (XRD) verificó que las bechilitas cuyo punto de fusión son formas bajas. Los espectros Raman revelaron que el efecto de la formación de redes sobre la viscosidad es menor que el efecto de las bechilitas, lo que conduce a la disminución de la viscosidad de la escoria con la adición de B₂O₃. Basándose en las investigaciones anteriores, la ludwigita puede cumplir los requisitos de un fundente de soldadura BF para disminuir la temperatura crítica y mejorar la fluidez de la escoria de alto contenido en Al₂O₃.

INTRODUCCIÓN

Debido al continuo aumento de la producción de acero, la dependencia externa de mineral de hierro de China fue del 84 % en 2015 [1].  Una gran cantidad de mineral de hierro con alto contenido en Al₂O₃ debe importarse de países extranjeros, como Australia, India y Sudáfrica [2], lo que ha provocado que varios altos hornos (BF) de China hayan experimentado una acumulación de escoria fundida en el hogar del BF, lo que pone en grave peligro la producción y la seguridad de los BF [3]. Hay más de 15 mas. % de Al₂O₃ en la escoria fundida debido al uso de minerales con alto contenido en Al₂O₃, lo que tiene cierta influencia en las propiedades metalúrgicas de la escoria y en el funcionamiento de la BF [4].

Además, cuando la acumulación en el hogar se produce en la parte inferior de la BF, los operadores siderúrgicos suelen utilizar minerales de manganeso para el lavado con el fin de mejorar las condiciones del horno [5]. Pero la práctica ha demostrado que el ahorro medioambiental y energético [6]. Por lo tanto, es necesario explorar un nuevo tipo de fundente de soldadura BF. Se ha informado de que el B₂O₃ podría degradar la fluidez de la escoria [7, 8], sin embargo, pocos han investigado explícitamente la ludwigita como fundente de soldadura BF y han estudiado cuantitativamente el mecanismo.

En este trabajo, el objeto de investigación fue la escoria de alto contenido en Al₂O₃ que resultó de la acumulación en el hogar de una gran BF de 5.500 m³ en China, por lo que se investigó el efecto del B₂O₃ en la escoria de alto contenido en Al₂O₃ y su mecanismo, incluyendo la medición de la viscosidad y la temperatura crítica mediante el método del cilindro giratorio, confirmando la fase mineral y la estructura mediante DRX y espectros Raman. Sobre la base de la investigación, la ludwigita que se considera como una nueva opción de flujo de soldadura BF se propone para los operadores de BF para restaurar la actividad del hogar.