攀钢含钛高炉渣因缺少高效经济的利用方式，累计已达7 000 t，不仅占用大量土地，而且对附近生态环境生产了不利的影响。武汉科技大学的研究人员将含钛高炉渣碳氮化处理后引入到高炉铁沟捣打料中，一方面可以利用渣中生成的高熔点和低熔渣侵蚀性的Ti（C，N），将还原渣部分或完全取代现有高炉铁沟捣打料的碳化硅原料，提高材料抗渣侵蚀性；另一方面，还可以利用还原渣中存在的长石类低熔物质，促进捣打料的烧结，提高材料的抗氧化性。
    试验原料为来自攀钢的含钛高炉渣，粒度不大于74 μm，呈玻璃态，仅含少量的钙钛矿，化学组成（w）：CaO 25.11％、SiO2 21.23％、TiO2 25.35％、Al2O3 12.90％、MgO 9.32％、Fe2O3 3.68％、K2O 0.53％和Na2O 0.51％。
    假定高炉渣中的Fe2O3和TiO2可分别全部还原成Fe和TiC，采用炭黑（N330）作为还原剂，计算出还原反应所需要的总碳量，然后根据该用量将炭黑和高炉渣混合均匀后在一定的压力下成型，制成渣样，在氮气中分别于1 200、1 300、1 350、1 400、1 450 ℃保温3 h进行碳氮化处理。
    选用粒径为3~1和1~0 mm的特级矾土(w(Al2O3)=87.25%，w(Fe2O3)=1.45%)作为骨料，以棕刚玉细粉(w(Al2O3)=94.65%，w(Fe2O3)=0.42%)、氧化铝微粉、高温沥青粉、黏土细粉和SiC细粉作为基质，以酚醛树脂作结合剂，将上述原料混合均匀后分别压制成Φ36 mm×36 mm的圆柱试样和手工捣打成外形尺寸为70 mm×70 mm×70 mm、内孔尺寸为Φ(30~20) mm×40 mm的坩埚试样。将上述配方的样品标记为试样A0。同时，采用经1 350 ℃处理后的还原渣取代上述配方中的SiC细粉，还原渣含量分别为1%、3%、5%、7%和9%，再按A0试样的制备方式分别成型为圆柱试样和坩埚试样，成型样在马弗炉中于200 ℃下固化3 h。
    将碳氮化处理后的渣样冷却后粉磨成粒度小于74 μm的细粉，在空气中于700 ℃下氧化除碳3 h。将除碳后的细粉压制成Φ20 mm×20 mm试样，然后在GX-II型高温物性测试仪上利用试样变形法测定还原渣在空气和高纯氮气中的熔化特性。采用扫描电镜测定碳氮化处理后还原渣的显微结构。采用X射线衍射仪测定还原渣的物相组成。
    铁沟捣打料试样的抗氧化性的测定是将200 ℃固化样于1 100和1450 ℃在空气中保温3 h，测量处理后试样的氧化失重率和氧化层厚度；试样抗渣性的测定是在坩埚试样中分别加入20 g攀钢含钛高炉渣和武钢普通高炉渣，经固化后在空气气氛中于1 450 ℃下保温3 h，将冷却后的试样沿轴向对称切开，分析渣在试样中的侵蚀和渗透情况。
    结果表明：（1）含钛高炉渣经碳氮化处理后，渣中主要的矿物相为氮化钛或碳氮化钛和钙镁黄长石或钙铝黄长石；随着处理温度的升高，还原渣中碳氮化钛含量升高，且SiO2的含量不断降低，从而导致了还原渣熔点呈上升趋势。（2）将还原渣引入到高炉铁沟捣打料中，部分或完全替代碳化硅原料，可明显提高捣打料的抗氧化性。还原渣最佳加入量为7%。(3)因Ti(C，N)具有优良的抗渣性能，还原渣的引入不影响高炉铁沟捣打料的抗静态渣侵蚀性能。
（摘编自《武汉科技大学学报》2011，№1）