在钒钛磁铁矿的高炉冶炼中,高炉下部有较多的FeO、TiO2等氧化物从渣中还原,从而产生大量CO气体,同时高钛渣中的SiO2和TiO2是降低炉渣表面张力的物质,这为形成泡沫渣提供了必要和充分条件。同时,高钛渣在炉缸中强还原性条件下,被还原的钛会生成TiC和Ti(C,N)更细小颗粒,并随钛的还原量增加而增加,形成一种胶体悬浮液。渣中细小悬浮颗粒会增大形成气泡膜的表面弹性,即增加炉渣的黏度,使气泡稳定存在熔渣和熔渣表面层,不易聚集成大气泡,或逸出炉渣。因此,炉渣表面张力与黏度的比值降低,为生成稳定泡沫渣创造了条件。在炉渣流出炉外时,由于大气压力低于炉内压力,存在于渣中的气泡体积又急剧膨胀,同时随着炉渣温度下降,黏度进一步增加,泡沫现象会更为严重。
高炉冶炼泡沫渣会给冶炼过程带来很大的困难。如炉内形成泡沫渣时,炉渣的流动性能变差,引起鼓风阻力增加和炉内煤气分布不均匀,影响高炉冶炼的顺行,限制冶炼强度的提高;在出铁过程中熔渣流入渣罐内,由于其体积膨大使渣罐利用率降低,甚至从渣罐上部溢出,易造成事故;泡沫渣的产生使炉内的渣铁不能排放干净引起炉内下部透气性恶化,出铁前后风量急剧波动,不接受风量,炉料下降不顺。高炉冶炼钒钛磁铁矿时,当渣中TiO2>22%,出现泡沫渣;当TiO2<25%和Ti(C,N)<0.7%,可以抑制泡沫渣;当TiO2>26%,则泡沫化难以控制。
抑制泡沫渣产生需要提高渣中氧势,抑制TiO2还原,减少Ti(C,N)等胶质微粒的生成。
普通高炉冶炼时,炉料经过块状带可被还原,未还原的氧化物进入软熔带的初渣中,使FeO局部增高。含高FeO的初渣与焦炭相接触产生激烈的直接还原反应,同时在渣焦界面产生大量的CO气体,部分CO进入初渣形成泡沫渣。抑制在初渣起泡需采用高碱性原料,炉料在块状带达到很高的还原度。