陳 偉 高丙寅 楊玉兵 馬永廣

(安陽鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司)

鏡鐵礦燒結(jié)性能試驗(yàn)研究

陳 偉 高丙寅 楊玉兵 馬永廣

(安陽鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司)

鏡鐵礦因成球性和可燒性較差，使得該礦在燒結(jié)料中的應(yīng)用受到了極大限制。本文通過試驗(yàn)對(duì)鏡鐵礦制粒性能、燒結(jié)特性及冶金性能的研究，采取優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)技術(shù)措施，探索出鏡鐵礦在燒結(jié)中合理使用新途徑，為提高其在生產(chǎn)中的配比和改善燒結(jié)性能提供指導(dǎo)。

鏡鐵礦 燒結(jié)性能 試驗(yàn)研究

0 前言

根據(jù)對(duì)世界鐵礦資源儲(chǔ)量的研究分析，巴西、加拿大、委內(nèi)瑞拉以及我國河北宣化、湖南寧鄉(xiāng)、遼寧鞍山等地的鏡鐵礦儲(chǔ)量豐富，含鐵品位高、SiO2等雜質(zhì)含量少、價(jià)格低，其鐵品位65%左右，尤其巴西鏡鐵礦的鐵含量最高達(dá)68%。由于該礦的成球性和可燒性差，在燒結(jié)料中配比很低，國內(nèi)配比最高為10%左右，少數(shù)鋼鐵廠的配比一般為3% ～5%，該礦的推廣應(yīng)用受到了限制。

鏡鐵礦為赤鐵礦的一個(gè)亞種，與石英伴生，其外表呈片狀具有金屬光澤，明亮如鏡，非常致密，因含微粒磁鐵礦包裹體而具磁性。其致密的結(jié)晶結(jié)構(gòu)使其表面親水性和成球性差，既難自身成球，也不易粘附在其它礦物顆粒上，該礦因其制粒性能差，造成混合料的平均粒度偏小，進(jìn)而影響燒結(jié)料層的透氣性，其高溫變形溫度高，高溫反應(yīng)性能差，抑制了鐵酸鈣的形成，不利于燒結(jié)礦強(qiáng)度的改善。因此，若能找到合適方式對(duì)其加以利用，將對(duì)拓寬資源供應(yīng)渠道、降低燒結(jié)礦成本具有重要意義。

1 鏡鐵礦制粒性能研究

為了研究鏡鐵礦對(duì)混合料制粒性能的影響，試驗(yàn)設(shè)定了4個(gè)配比:0%、5%、10%、15%，研究鏡鐵礦在不同配比下的制粒性能?；旌现屏r(shí)間5min，取樣在100 ℃烘60min，用8mm、5mm、3mm、1mm、0.5mm的篩子篩分，稱出各粒級(jí)礦物質(zhì)量，從3個(gè)方面衡量制粒的效果見表1。

表1 不同配比鏡鐵礦制粒效果

1)混合料平均粒度。其計(jì)算公式如下:

式中:di——第i粒級(jí)的礦物粒度平均值，mm;

xi——第i粒級(jí)礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

2)制粒效率η。制粒后+3mm粒級(jí)增量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，其計(jì)算公式如下:

式中:F1——為制粒后 +3mm粒級(jí)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;

E1——為制粒前 +3mm粒級(jí)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

3)制粒性指數(shù)。以小于0.5mm粒級(jí)的物料在制粒過程中減少的量，其計(jì)算公式如下:

式中:E——制粒前小于0.5mm粒級(jí)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;

F——制粒后小于0.5mm粒級(jí)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

不同配比的鏡鐵礦對(duì)應(yīng)混合料平均粒度及制粒效果如圖1、圖2所示。

由圖1、圖2可以看出，隨著鏡鐵礦配比的增加，混合料的平均粒度、制粒效果及制粒性指數(shù)均有下降的趨勢。這主要是因?yàn)殓R鐵礦原始粒度較細(xì)，其表面光滑和致密，親水性很差，難以粘附到成核粒子上所致。試驗(yàn)表明:配加鏡鐵礦后，將在一定程度上對(duì)混合料成球性能產(chǎn)生影響，進(jìn)而不利于燒結(jié)料層透氣性的改善。

2 燒結(jié)杯試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)所用原料均取自于燒結(jié)現(xiàn)場，其化學(xué)成分見表2。

由表2可以看出，巴西鏡鐵礦的鐵含量為65.24%，扣除燒損后，其單燒品位達(dá)到66.60%，SiO2含量為3.60%，屬于高鐵低硅原料，且雜質(zhì)含量較低，成分較為理想。

2.2 試驗(yàn)設(shè)備工藝參數(shù)

試驗(yàn)工藝條件及設(shè)備參數(shù)見表3。

表3 試驗(yàn)工藝條件及設(shè)備參數(shù)

2.3 試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)在兩大類原料結(jié)構(gòu)條件下進(jìn)行。一類是低褐鐵礦原料結(jié)構(gòu)(試驗(yàn)編號(hào)SJ～S5)，另一類是高褐鐵礦原料結(jié)構(gòu)(S6～S9)。對(duì)鏡鐵礦的配加使用方面，重點(diǎn)考慮用其替換巴西礦、國產(chǎn)精礦以及性價(jià)比較低的印度礦。試驗(yàn)配比方案及試驗(yàn)結(jié)果見表4、表5。

表4 試驗(yàn)原料結(jié)構(gòu)及配比 wt%

表5 燒結(jié)礦技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)

2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)主要針對(duì)鏡鐵礦燒結(jié)性能。探討不同配比、不同原料結(jié)構(gòu)條件下燒結(jié)礦技術(shù)指標(biāo)的變化規(guī)律，主要包括:利用系數(shù)、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、成品率及粒度組成等。

2.4.1 低褐鐵礦原料結(jié)構(gòu)

在低褐鐵礦原料結(jié)構(gòu)條件下，當(dāng)采用9%鏡鐵礦替代巴西礦時(shí)(試驗(yàn)編號(hào)S1)，與基準(zhǔn)樣(試驗(yàn)編號(hào)SJ)相比，利用系數(shù)提高了0.07 t/(m2·h)，成品率提高了0.96%，－5mm粒級(jí)含量降低了1.11%，而轉(zhuǎn)鼓指數(shù)下降較為明顯，下降了3.4個(gè)百分點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上增加煤粉配比0.3%(試驗(yàn)編號(hào)S2)，除利用系數(shù)顯著下降外，其余指標(biāo)與基準(zhǔn)樣基本處于同一水平;當(dāng)采用9%鏡鐵礦替代堿精時(shí)(試驗(yàn)編號(hào)S3)，燒結(jié)礦指標(biāo)較基準(zhǔn)樣均有改善，其中，利用系數(shù)提高了0.06 t/(m2·h)，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提高了0.67個(gè)百分點(diǎn)，成品率提高了2.76%，－5mm粒級(jí)含量降低了2.85%;當(dāng)采用12%鏡鐵礦替代堿精及部分酸精時(shí)(試驗(yàn)編號(hào)S4)，燒結(jié)礦各項(xiàng)指標(biāo)均有改善趨勢，利用系數(shù)提高了0.11 t/(m2·h)，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提高了0.4 個(gè)百分點(diǎn)，成品率提高了0.12%，－5mm粒級(jí)含量降低了0.2%;當(dāng)用15%鏡鐵礦替代堿精及部分酸精時(shí)(試驗(yàn)編號(hào)S5)，與基準(zhǔn)樣(試驗(yàn)編號(hào)SJ)相比，利用系數(shù)提高了0.06 t/(m2·h)，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)降低了0.86 個(gè)百分點(diǎn)，成品率降低了4.84%，－5mm粒級(jí)含量升高了1.73%，燒結(jié)礦指標(biāo)除了利用系數(shù)略有提高外，其余指標(biāo)均有較大幅度下滑，其中成品率下降最為顯著。試驗(yàn)表明:在低褐鐵礦配比原料結(jié)構(gòu)條件下，用鏡鐵礦替代巴西赤鐵礦，燒結(jié)礦指標(biāo)有下滑趨勢;用其替代國產(chǎn)精礦時(shí)，燒結(jié)礦指標(biāo)有改善的趨勢，但鏡鐵礦的配比應(yīng)控制在12%以內(nèi);

2.4.2 高褐鐵礦原料結(jié)構(gòu)

在高褐鐵礦原料結(jié)構(gòu)條件下，當(dāng)采用12.9%鏡鐵礦替代巴西礦時(shí)(試驗(yàn)編號(hào)S7)，與基準(zhǔn)樣(試驗(yàn)編號(hào)S6)相比較，利用系數(shù)提高了0.07 t/(m2·h)，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提高了1.06個(gè)百分點(diǎn)，成品率提高了0.15%，－5mm粒級(jí)含量升高了0.11%，燒結(jié)礦指標(biāo)除返礦率略有升高外，其余指標(biāo)均有改善;當(dāng)用18%鏡鐵礦替代巴西礦和部分國產(chǎn)精礦時(shí)(試驗(yàn)編號(hào)S8)，利用系數(shù)降低了0.08 t/(m2·h)，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提高了3.0個(gè)百分點(diǎn)，成品率提高了2.28%，－5mm粒級(jí)含量降低了2.01%，其中，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、成品率及－5mm粒級(jí)含量均有顯著改善;當(dāng)用18.2%鏡鐵礦替代巴西礦和印度礦時(shí)(試驗(yàn)編號(hào)S9)，燒結(jié)礦指標(biāo)除了轉(zhuǎn)鼓指數(shù)明顯改善外，其余指標(biāo)與基準(zhǔn)樣處于同一水平。試驗(yàn)表明:在高褐鐵礦配比原料結(jié)構(gòu)條件下，用鏡鐵礦替代巴西礦、巴西礦+印度礦、巴西礦+部分國產(chǎn)精礦時(shí)，燒結(jié)礦指標(biāo)均有改善趨勢，該條件下鏡鐵礦的配比可達(dá)到18%以上。

3 高溫冶金性能試驗(yàn)

3.1 熔滴性能

本熔滴試驗(yàn)的爐料結(jié)構(gòu)方案是根據(jù)生產(chǎn)配比制定的，采用75%燒結(jié)礦+15%球團(tuán)礦+10%塊礦。共選取了5組具有代表性的試樣進(jìn)行熔滴試驗(yàn)。熔滴性能檢測見表6。

表6 熔滴性能檢測

由表6可以看出，S4、S6軟化區(qū)間較窄，SJ、S8的軟化區(qū)間較寬，S4、S8的最大壓差分別為7537 Pa、8132 Pa，相比較而言，這兩組的壓差較其余三組低，S8熔化區(qū)間是最低的，只有94℃，5組試樣的滴落溫度均在1450℃以上。分析認(rèn)為，S8的熔滴性能較其余幾組略好些，但總體來說處于同一水平，均能滿足高爐冶煉的要求。

3.2 還原及低溫粉化性能

在燒結(jié)杯試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)上述5組試樣進(jìn)行了還原性能、低溫粉化性能檢測見表7。

表7 還原度及低溫粉化指數(shù)

從表7可看出，幾組試樣的還原度值比較相近，均在90%左右，說明燒結(jié)配加鏡鐵礦對(duì)燒結(jié)礦還原性能沒有太大的影響;當(dāng)配加鏡鐵礦后，燒結(jié)礦的低溫還原粉化率略有提高，但變化不顯著，對(duì)煉鐵冶煉不會(huì)造成影響。

4 結(jié)語

1)鏡鐵礦儲(chǔ)量豐富，含鐵品位高，尤其巴西鏡鐵礦的單燒品位最高達(dá)到68%。該礦因其成球性和可燒性差，其推廣應(yīng)用受到了嚴(yán)格限制。考慮價(jià)格方面，該礦市場價(jià)格較相同含鐵品位的其它礦石要低，若能尋找合適方式對(duì)其加以利用，將對(duì)拓寬資源供應(yīng)渠道、降低燒結(jié)礦含鐵原料成本具有重要意義;

2)鏡鐵礦的制粒性能較差，隨著其配比的增加，混合料的平均粒度、制粒效果及制粒性指數(shù)均有下降的趨勢。因此，將在一定程度上對(duì)混合料成球性能產(chǎn)生負(fù)面影響，不利于燒結(jié)過程中料層透氣性的改善。

3)研究表明:鏡鐵礦的燒結(jié)性能對(duì)原料結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的選擇性。在低褐鐵礦配比原料結(jié)構(gòu)條件下，用鏡鐵礦替代巴西赤鐵礦，燒結(jié)礦指標(biāo)有下滑趨勢，用其替代國產(chǎn)精礦時(shí)，燒結(jié)礦指標(biāo)有改善的趨勢，但鏡鐵礦的配比應(yīng)控制在12%以內(nèi)，否則，燒結(jié)礦指標(biāo)將顯著變差;在高褐鐵礦配比原料結(jié)構(gòu)條件下，用其替代巴西礦、巴西礦+印度礦、巴西礦+部分精礦時(shí)，燒結(jié)礦指標(biāo)均有改善趨勢，該條件下鏡鐵礦的配比可達(dá)到18%。

4)建議在鏡鐵礦使用方面，重點(diǎn)考慮與褐鐵礦合理搭配使用，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行燒結(jié)試驗(yàn)來確定其合理結(jié)構(gòu)，這樣有利于提高鏡鐵礦的使用比例和改善其燒結(jié)性能。

［1］劉敏媛，胡洵璞.高品位巴西鐵精礦粉在燒結(jié)生產(chǎn)中的應(yīng)用研究.鋼鐵研究，2010，38(2):17－19.

EXPERIMENTAL STUDY ON SINTERING PROPERTIES OF SPECULARITE

Chen WeiGao Bingyin Yang Yubing Ma Yongguang
(Anyang Iron and Steel Group Co.，Ltd)

The application of specularite to sintering materials has been extremely limited because of its bad ballability and combustibility.After researching granulating property，sintering characteristics and metallurgical property of specularite by means of experiments and taking some technical measures for optimizing material structure，a new reasonable application path for specularite has been explored which provides guidance for increasing its blending ratio and improving sintering properties.

specularite sintering properties experimental study

2012—2—6