杭钢烧结优化配矿技术的研究

3．2液相流动性

         液相流动性是指铁矿粉在烧结过程中生成的液相的流动能力，可以采用测定其流动性指数的方法予以评价^[4，6]。一般而言，液相流动性大的铁矿粉，其粘结周围的物料的范围也较大，但液相流动性也不能过大，否则对周围物料的粘结层厚度会变薄，烧结矿易形成薄壁大孔结构，使烧结矿整体变脆，强度降低。由此可见，适宜的液相流动性才是确保烧结矿有效固结的基础。本文测定的1280°C下各种铁矿粉的烧结液相流动性指数的结果示于图2。

          由图2可见，S—H、S—G、S—A和S—F的液相流动性指数较大，均在1.5以上，尤其是S—H，其液相流动性指数达到了4.976；S—B、S—C、S—D、S—E的液相流动性指数较小，均在1以下；而S—I的液相流动性指数居中，在1—1.5之间。在烧结过程中，应当将液相流动性大小不同的铁矿粉搭配使用，以获得液相流动性适宜的烧结氛围。

3．3粘结相自身强度

           粘结相自身强度是指铁矿粉生成的固结未熔烧结料的液相冷凝后(形成粘结相)的自身强度。确保烧结固结强度需要足够的粘结相，而粘结相自身强度亦是其非常重要的影响因素，可以通过测定试样的抗压强度予以评价^[4，7]。一般而言，使用粘结相自身强度高的铁矿粉，有助于提高烧结矿的固结强度。本文测定的各种铁矿粉的粘结相自身强度结果(R₂=2.0)示于图3。

           由图3所示，二元碱度为2.0时，各种铁矿粉粘结相自身强度差别较大，其中S—E粘结相自身强度为最高，达993N；而S—F和S—B的粘结相自身强度均很低，为106N和148N；其它铁矿粉的粘结相自身强度均在300N—600N之间。在烧结生产中，铁矿粉的粘结相自身强度越高越好。因此，为了抑制粘结相强度的降低而影响烧结矿的固结强度，需要根据各铁矿粉的粘结相自身强度特性调整烧结原料的配比。

3．4铁酸钙生成特性

            铁酸钙生成特性是指铁矿粉在烧结过程中生成复合铁酸钙矿物的能力，可以采用岩矿相分析方法予以评价^[4，8]。一般而言，使用铁酸钙生成性能优良的铁矿粉，可以增加烧结矿中复合铁酸钙矿物的含量，从而有助于改善烧结矿的强度和还原性。图4给出了各种铁矿粉的铁酸钙生成量测定结果。

            由图4可见，各种铁矿粉的SFCA生成数量各不相同，且存在明显的差别。五种产自国外的铁矿粉S—A、S—B、S—C、S—D、S—E具有优良的铁酸钙生成特性，而铁矿粉S—F、S—G、S—H和S—I的铁酸钙生成能力明显较低。可推断在其它烧结条件一定的情况下，含有前者的配矿方案更易获得较多的SFCA粘结相，而含有后者的方案则不利于获得较多的SFCA粘结相。

3．5连晶固结强度

            连晶固结强度是指铁矿粉在造块过程中靠铁矿物晶体再结晶长大而形成固相固结的能力，可以通过测定纯铁矿粉试样高温焙烧后的抗压强度予以评价^[4，9]。虽然连晶固结不是烧结成矿的主要机理，但铁矿粉自身产生连晶的能力也是影响烧结矿强度的一个因素。因此，有必要对铁矿粉的连晶固结强度进行研究。本文测定的各种铁矿粉的连晶强度结果示于图5。

           由图5可知，各种铁矿粉的连晶固结强度的差别仍很明显，S—G、S—E、S—H及S—I等四种铁矿粉的连晶固结强度较高，其中S—G的连晶固结强度相对最高，达1331N；其它铁矿粉的连晶固结强度均较低，尤其是S—F的连晶固结强度仅为110N。烧结过程中，铁矿粉的连晶固结是对烧结矿液相粘结的一个有益的补充，因而可以作为铁矿粉烧结优化配矿的参考，铁矿粉的连晶固结强度越高越有利，但要优先考虑其它几种特性。

4  烧结优化配矿研究

4．1配矿原则及设计

            从以上研究结果可以看出，各种铁矿粉的烧结基础特性有显著的不同。基于铁矿粉高温特性及其互补原理的烧结优化配矿方法，就是在掌握铁矿粉的烧结高温特性的基础上，运用铁矿粉之间互补性规律，进行铁矿粉种类的优选和组合。该方法要求遵循的一般配矿原则是：同化性高的铁矿粉与同化性低的铁矿粉搭配使用；液相流动性指数小的铁矿粉与液相流动性指数大的铁矿粉搭配使用；尽量多用粘结相自身强度高、铁酸钙生成能力强以及连晶强度高的铁矿粉。使烧结混合矿粉具有适宜的同化性、液相流动性，较高的粘结相自身强度、连晶强度以及较强的铁酸钙生成能力。

           根据上述的配矿原则，对杭钢常用的9种铁矿粉设计了4组烧结优化配矿方案，如表2所列。其中基准方案为目前杭钢烧结生产所使用的配矿方案。

4．2烧结杯试验结果

           根据表2的优化配矿方案，进行烧结杯试验测试。5组配矿方案的烧结杯试验结果列于表3。

           由表3可知，4组优化配矿方案的烧结杯试验结果均好于基准方案，且效果明显。4组优化配矿方案的烧结杯各项指标均良好，烧结成品率均在65.8％以上，转鼓强度均在60.8％以上，烧结固体燃耗均小于63kg／t，烧结利用系数均大于l.22 t.m^-2.h^-1。这充分说明基于铁矿粉高温特性及其互补原理的烧结优化配矿方法是可行和有效的。掌握这一烧结优化配矿新技术，对杭钢充分利用既有的铁矿粉资源、改善烧结矿质量等有着重要的现实意义。

5  结论

           (1)杭钢烧结常用的9种铁矿粉不仅在化学成分等方面存在差异，而且在其同化性、液相流动性、粘结相自身强度、SFCA生成特性以及连晶固结强度等高温特性方面也存在明显差别。

           (2)基于铁矿粉自身特性的优化配矿，是在全面掌握铁矿粉常温特性和高温特性的基础上，通过铁矿粉的合理搭配，实现铁矿粉高温特性间的互补搭配，使混合矿粉的具有适宜的同化性、液相流动性，较高的粘结相自身强度、连晶固结强度以及较强的铁酸钙生成能力。

            (3)针对杭钢实际生产情况，通过基于铁矿粉高温特性及其互补原理的烧结优化配矿，获得了烧结杯实验的各项指标均较基准期方案有显著改善的四组配矿方案，验证了这一烧结优化配矿新技术的可行性和有效性。

参考文献

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