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配加赤铁精矿的烧结实验研究
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配加赤铁精矿的烧结实验研究 何志军， 唐连红， 金永龙， 纪宝仁， 初云详， 林长亮 （辽宁科技大学材料科学与工程学院，辽宁 鞍山 114051） 摘 要：通过对不同赤铁精矿含量搭配的…
配加赤铁精矿的烧结实验研究
何志军， 唐连红， 金永龙， 纪宝仁， 初云详， 林长亮
（辽宁科技大学材料科学与工程学院，辽宁 鞍山 114051）
摘 要：通过对不同赤铁精矿含量搭配的烧结杯实验研究发现，混合料中的赤铁精矿含量对烧结矿的矿相组成影响较大，当赤铁精矿含量在15%~16.5%时有利于烧结矿取得良好的冶金性能，增加烧结原料中的赤铁精矿比例会降低烧结矿的成品率，减少烧结矿中还原性能良好的针状铁酸钙含量。
关键词：赤铁精矿；烧结；冶金性能
1 前言
近几年，随着国内外钢铁工业迅猛发展，在国际上铁矿石资源已经由买方市场转变为卖方市场，铁矿石价格居高不下，导致国内钢铁公司生铁成本增加[1-3]。为了应对这种不利局面，应当积极研究如何利用国产赤铁精矿生产高品质烧结矿。本文通过烧结杯实验研究在实验室条件下寻找合适的全细赤铁精矿配矿比例，从而生产出品位高、强度高、高温冶金性能好、碱度高的烧结矿。
2 实验条件及方法
2.1 实验原料
实验过程中所用的原料均取自生产现场，其主要原料化学指标见表1。
表1 原料化学成分
Table 1 Chemical composition of raw materials ％
|
品名
|
TFe
|
FeO
|
SiO2
|
CaO
|
MgO
|
Al2O3
|
C
|
灰份
|
挥发份
|
|
赤铁精矿
|
65.34
|
1.70
|
5.32
|
—
|
—
|
0.61
|
0.48
|
—
|
—
|
|
A精矿
|
67.72
|
6.50
|
3.06
|
—
|
—
|
0.41
|
0.23
|
—
|
—
|
|
B 精矿
|
67.16
|
0.30
|
1.48
|
—
|
—
|
0.56
|
0.48
|
—
|
—
|
|
生石灰
|
0.50
|
—
|
3.54
|
69.09
|
1.61
|
2.35
|
—
|
—
|
—
|
|
菱镁石
|
1.70
|
—
|
3.32
|
2.24
|
40.70
|
2.80
|
—
|
—
|
—
|
|
石灰石
|
0.50
|
—
|
4.84
|
49.69
|
0.89
|
3.16
|
—
|
—
|
—
|
|
煤粉
|
—
|
—
|
—
|
—
|
—
|
—
|
77.91
|
17.59
|
4.50
|
2.2 实验设计
实验设计通过改变赤铁精矿、A矿和B矿的用量，并保证混合料中有一定量的FeO，从而优化铁料结构，达到利用赤铁精矿的生产高品质烧结矿的目的。根据生产现场的原料配比，要求按铁量总和占配料比的80%计算烧结料配比，配矿实验时的烧结参数见表2，配料表见表3。
表2 烧结参数
Table 2 Sintering parameters
|
料层厚度，mm
|
点火温度，℃
|
点火时间，min
|
点火负压，Pa
|
烧结负压，Pa
|
|
600
|
1150±10
|
1.5
|
6000
|
12000
|
表3 原料配比方案
Table 3 Composition of raw materials ％
|
实验号
|
返矿
|
赤铁精矿
|
A
|
B
|
菱镁石
|
石灰石
|
生石灰
|
煤粉
|
|
1
|
7.5
|
14.5
|
44.1
|
15.4
|
2.8
|
6.4
|
5.0
|
4.3
|
|
2
|
6.0
|
18.5
|
43.0
|
14.0
|
2.7
|
7.1
|
4.4
|
4.3
|
|
3
|
6.0
|
16.5
|
43.0
|
16.0
|
1.7
|
7.3
|
5.2
|
4.3
|
|
4
|
6.3
|
15.1
|
45.2
|
14.6
|
2.9
|
6.5
|
5.0
|
4.3
|
3 实验结果及分析
3.1 烧结杯实验结果
烧结杯实验结果见表4，烧结矿化学成分分析见表5。从表5可以看出，烧结矿的品位达到了59%以上，SiO2控制在4.0%以下，实现了低硅烧结，这有利于高炉低渣量冶炼和高炉指标的优化。且C残水平控制在0.04%以下，说明烧结过程碳的燃烧比较充分，有利于固体燃耗的降低。从TFe和FeO分析当混合料中的赤铁精矿含量在15.1%时烧结矿的化学质量较好。
表4 烧结杯实验结果
Table 4 Results of sintering test
|
实验号
|
水分
|
垂直烧结速度，cm/min
|
成品率，%
|
转鼓强度，％
|
利用系数，t/(m2·h)
|
|
1
|
8.01
|
2.894
|
65.86
|
75.8
|
1.836
|
|
2
|
8.05
|
2.707
|
64.21
|
75.0
|
1.685
|
|
3
|
8.00
|
2.281
|
64.48
|
78.3
|
1.450
|
|
4
|
7.62
|
1.670
|
65.69
|
80.8
|
1.690
|
表5 烧结矿化学成分
Table 5 Chemical composition of sinter cake %
|
实验号
|
TFe
|
FeO
|
CaO
|
MgO
|
SiO2
|
Al2O3
|
C残
|
S
|
|
1
|
59.03
|
11.0
|
10.39
|
2.08
|
3.96
|
0.876
|
0.013
|
0.014
|
|
2
|
59.84
|
12.6
|
9.77
|
1.96
|
3.98
|
0.905
|
0.014
|
0.008
|
|
3
|
59.41
|
10.6
|
10.32
|
1.59
|
3.87
|
0.888
|
0.016
|
0.010
|
|
4
|
59.44
|
9.4
|
9.88
|
2.04
|
3.83
|
0.909
|
0.023
|
0.011
|
从图1中可以看出当赤铁精矿在混合料中含量低的时候成品率较高，从图1、图2和图3中可以看到在实验过程中赤铁精矿含量为15.1％的时垂直烧结速度最小，但是转鼓强度和利用系数较高，且烧结矿中FeO的含量较低。
混合料粒度组成分析
烧结混合料粒度分析见表6。从实验结果看，实验室的粒度范围能够满足烧结过程透气性的基本需要，表现在有较好的利用系数水平。
表6 混合料粒度
Table 6 Size of mixture raw materials %
|
实验号
|
>10mm
|
7~10mm
|
6~7mm
|
5~6mm
|
3~5mm
|
0~3mm
|
总和
|
|
1
|
6.49
|
14.11
|
14.85
|
14.32
|
15.78
|
34.45
|
100
|
|
2
|
4.75
|
15.31
|
10.54
|
15.06
|
14.84
|
39.5
|
100
|
|
3
|
5.88
|
13.02
|
12.22
|
13.89
|
16.55
|
38.44
|
100
|
|
4
|
2.18
|
5.56
|
4.08
|
8.63
|
14.56
|
64.99
|
100
|
3.3 烧结矿冶金性能分析
烧结矿矿冶金性能实验结果见表7。从表7和图4可知,当混合料中的赤铁精矿的含量在16.5％时烧结矿的综合冶金性能比另外三组配比的烧结矿更好一些。
表7 烧结矿冶金性能
Table 7 Metallurgical property of sinter cake ％
|
实验号
|
还原强度指数RDI+6.3
|
还原粉化指数RDI+3.15
|
磨损指数RDI-0.5
|
还原度
|
|
1
|
71.58
|
89.47
|
2.27
|
94.3
|
|
2
|
66.62
|
86.69
|
2.86
|
85.6
|
|
3
|
61.74
|
93.93
|
0.94
|
91.2
|
|
4
|
70.51
|
95.81
|
2.40
|
80.1
|
3.4 烧结矿矿相分析
对四组实验后的烧结矿进行了矿相分析，分析结果见图5。从图5可以看到混合料中赤铁精矿含量较少的第一组和第四组实验烧结矿的矿物组成以强度高、还原性好的针状铁酸钙居多，当赤铁精矿含量较高时候矿相中的结合相以硅酸钙为主，且有较多的磁铁矿生成。
4 结论
（1）从配矿实验研究表明，混合料中的赤铁精矿含量对烧结矿的性能影响较大，用量的增加会降低烧结矿的成品率，减少烧结矿中还原性能良好的针状铁酸钙含量。
（2）在同样的研究条件下，混合料中的赤铁精矿含量在15%～16.5%时有利于取得良好的烧结指标。
