随着钢铁工业的发展，高品位、有害元素含量低的铁矿石逐渐减少。钾、钠等有害元素含量较高的铁矿石逐渐被高炉所用，再加上钢铁企业普遍面临成本、环保压力，企业内部的除尘灰等有害元素含量较高的含铁废料在高炉配料中使用，高炉入炉碱负荷呈现逐年升高的趋势。炼铁工作者一直比较关注碱金属对高炉的危害，宝钢、首钢、石钢等大型钢铁企业都对碱金属入炉负荷及碱金属排出情况进行平衡分析，基本明晰了碱金属主要入炉来源及排出形式[1-3].王成立、吕庆、庞真丽等[4-7]通过试验研究了炉渣成分、温度、渣量等因素对炉渣排碱能力的影响，为提高炉渣排碱能力提供了试验依据。高炉的顺行、炉渣脱硫能力、渣铁之间的分离等都与炉渣黏度和炉渣熔化性温度密切相关。通过前人研究发现进入高炉的碱金属85 %以上通过炉渣排出炉外，碱金属进入高炉渣势必会对炉渣黏度和熔化性温度造成影响。Yasukouchi T等[8]通过对Ca O-Si O2二元渣系研究发现碱金属氧化物（Li2O,Na2O,K2O） 的加入可明显降低炉渣黏度。S. Sukenaga,GH Zhang等[9]在Ca O-Si O2-Al2O3三元渣系中添加K2O发现黏度呈现先升高后降低的趋势，黏度的最大值出现在K2O与Al2O3物质的量比在0. 7 ~ 0. 9,并在微观结构上给出了理论解释。王成立等[10]对广钢Ca O-Si O2-Al2O3-Mg O-Ti O2-K2O实际渣系研究发现K2O有降低炉渣的熔化性温度和黏度的作用。综合来看，关于碱金属对炉渣黏度和熔化性温度的研究数据还比较有限。某钢铁企业A高炉入炉碱金属负荷在3. 5 ~ 4. 0 kg /t,且有升高的趋势，针对钢铁企业对碱金属的重视，拟利用A高炉渣系为基准添加不同含量的氧化钾，利用高温黏度仪研究K2O对Ca O-Si O2-Al2O3-Mg O四元系黏度和熔化性温度的影响。
1 试验方案及方法
1. 1试验方案
A高炉现场高炉渣成分化验结果见表1,使用纯化学试剂配制不同成分的试验炉渣，研究炉渣中K2O含量对炉渣熔化性温度ts和炉渣黏度η的影响。高炉模拟计算、碱金属热力学分析、高炉解剖均证实碱金属在高炉内部循环富集明显，高炉初渣中的碱金属含量可达到入炉碱金属负荷的10 ~ 15倍[11-13],排出高炉的终渣中碱金属质量分数一般小于1 %,主要因为碱金属化合物在炉缸中被碳还原生成气态单质，炉渣在炉内的碱金属含量高于检测炉渣中碱金属含量，因此试验方案在排出高炉渣碱金属含量的基础上适当放大来研究K2O对炉渣冶金性能影响的规律，具体试验方案见表2.考虑到K2O在试验过程中易于挥发[14],配渣时K2O以K2CO3的形式加入。每种纯化学试剂都经600 ℃高温焙烧2 h.为提高试验的准确性，先预熔试验渣样，使之形成均相渣。按比例称量经过处理的Ca O,Si O2,Mg O,Al2O3,K2CO35种氧化物混合后放入马弗炉中，在氩气保护下，1 500 ℃熔融、水淬、磨碎后备用。
1. 2试验方法及结果
采用RTW熔体物性测定仪测定炉渣黏度和熔化性温度。进入炉渣中的旋转测头为钼质测头，采用钼坩埚（ 内径Φ 39 mm × 60 mm） 盛渣，为防止漏渣外套石墨坩埚（ 内径Φ40 mm × 80 mm）。试验过 程 中 从 炉 管 底 部 通 入 氩 气，其 流 量 为2 L / min.将预熔渣样分别称取2份进行定温测定黏度和变温测定黏度。
1. 2. 1定温测量黏度
将炉渣温度升高到1 550 ℃，保温60 min,均匀温度、成分。测定温度从1 550 ℃开始，每降低25 ℃，保温60 min定温测量炉渣黏度，降温速度为2 ℃ /min,连续测量5个定点的黏度值，测量结果如表3所示。
1. 2. 2变温测量黏度
将炉渣温度升高到1 500 ℃，保温60 min,均匀温度、成分。炉渣黏度测定从1 550 ℃开始，到炉渣黏度为3 Pa·s左右时结束。炉渣黏度测定时降温速度自动控制为2 ℃ /min,得出炉渣的η-t曲线，如图1所示。
2 试验结果与分析
2. 1碱金属对高炉渣熔化性温度的影响
对于炉渣熔化性温度，不同文献有不同的定义。通常有2种定义方法：1） 定黏度法，因为炉渣的熔化性温度表示炉渣可以自由流动时的温度，取一定黏度值时的温度作为炉渣的熔化性温度；2） 切线法，取45°直线与（η-t） 曲线相切点所对应的温度为熔化性温度[15].多数学术论文以第2种定义为准，但本文作者认为第2种定义中没有给定温度、黏度的标准量纲，不同的画图坐标导致不同的熔化性温度且差别较大； 其次，高炉炼铁要求炉渣具有一定的流动性，炉渣黏度能够很好地表征炉渣的流动性特性。因此，本文取炉渣黏度为1. 5 Pa·s时对应的炉渣温度作为炉渣的熔化性温度。
从表4可以看出，随着炉渣中碱金属含量的升高炉渣熔化性温度呈现出先降低后升高的趋势。一般认为K2O属于强碱性氧化物，K2O的加入可以和Ca O,Si O2,Al2O3等氧化物生成低熔点物质，K2O的加入可以明显降低炉渣的熔化性温度，试验结果却出现熔化性温度先降低后升高的趋势，本文拟利用Fact Sage 6. 4热力学软件进行计算分析。
利用Fact Sage 6. 4热力学软件中的平衡模块，计算表1中不同渣系的液相线温度，计算结果如图2所示。由计算结果可以看出随着K2O的加入炉渣的液相线同样呈现先降低后升高的趋势，w（K2O） 低的条件下，随w（K2O） 的升高液相温度降 低 较 为 平 缓，w（K2O） 高 的 条 件 下，随w（K2O） 升高液相线温度升高较快，其最小的温度值出现在w（K2O） 为4. 5 %左右的位置。
