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高比例配加烧结用FMG 矿的研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-02-20  作者:李 杰,华旗年  浏览次数:550
 
核心提示:摘要:利用基于Microsoft-Excel的铁前优化程序对市场上的矿粉进行了系统的性价比比较,确定了烧结矿中高比例添加FMG矿的方案。采用全自动熔点测定仪、差热- 热重分析仪、矿相显微镜等对FMG矿的矿物组成、熔点、同化性能、热重性能等进行了详细地分析,并通过配比试验研究了FMG 矿对烧结矿质量及性能的影响,结果认为:FMG 矿的熔点较低,仅1473 ℃ ,矿物以褐铁矿为主,结构致密、晶格缺陷少,同化性能好,有利于烧结过程中液相粘结相的生成,吸水性较好,有利于提高烧结混合料的水分含量,烧结料中FMG 矿
 高比例配加烧结用FMG 矿的研究

李 杰,华旗年

(河钢集团石钢公司技术中心ꎬ河北石家庄050031)

摘要利用基于Microsoft-Excel的铁前优化程序对市场上的矿粉进行了系统的性价比比较,确定了烧结矿中高比例添加FMG矿的方案。采用全自动熔点测定仪、差热- 热重分析仪、矿相显微镜等对FMG矿的矿物组成、熔点、同化性能、热重性能等进行了详细地分析,并通过配比试验研究了FMG 矿对烧结矿质量及性能的影响,结果认为:FMG 矿的熔点较低,仅1473 ℃ ,矿物以褐铁矿为主,结构致密、晶格缺陷少,同化性能好,有利于烧结过程中液相粘结相的生成,吸水性较好,有利于提高烧结混合料的水分含量,烧结料中FMG 矿的最高配比可达47% 以上, 通过对河钢石钢烧结大比例地添加FMG 矿,可达到满意的结构优化效果,有利于降低铁前成本。

关键词FMG 矿;性价比;烧结;同化性能;热重性能;吸水率

0 引言

FMG 矿是澳大利亚矿山新贵FMG公司2003年以后开始向国内市场推销的新矿种,因其品位低、硅含量高、烧结性能较大矿纽曼粉、杨迪粉、PB 粉稍差,所以市场上长期保持较高折扣力度[1]。 河钢石钢技术部应用自主开发的优化测算程序,对市场上矿种进行测算发现FMG 矿性价比长期保持前列,所以通过技术创新提高烧结中FMG 矿的应用比例,将创造可观的经济效益。

1  性价比测算程序

为综合考虑炉渣碱度平衡、炉渣镁铝比、铁水中磷的含量、入炉碱金属、ZnO、TiO2 等有害元素负荷[2] 。并能够依据入炉熔剂量变化修正入炉综合品位,动态计算吨铁冶炼燃料费用变化,研发了基于Microsoft-Excel 的铁前优化程序,该程序立足于生铁成本最低的目标,显示不同的入烧、入炉配比变化甚至生铁成本的变化,将每种矿带入测算程序,并将碱度和镁铝比等调整成相同口径,比较计算出生铁成本,此评价各矿种的性价比。  

该程序共分两部分,分别为基础测算和预测两个模块,每个模块分别存放在三个Excel表格中:数据输入及输出表、烧结优化表、炼铁优化表,基础计算模块是以基期数据为依据进行的优化测算,预测模块主要预测不同矿种、不同配比条件下的成本。  

本测算程序不同于现行的经典脉石系数测算程序,为生产全过程模拟,最终可测算出矿石对铁水成本的影响,进而评价各铁矿石的性价比[3-4] 。

图片1 

由性价比结果可以看出,FNG 超特粉性价比排在前列,若生产中高比例配加这些矿石将创造可观的经济效益。

2 FNG矿的性能研究

为确定澳大利亚FNG 矿在河钢石钢烧结配矿中的适宜配比,对FNG矿的各种物理化学性能以及其对烧结过程和烧结矿冶金性能的影响规律开展了系统研究,以便找出提高河钢石钢烧结矿产量和质量的技术途径,本研究采用的设备有RD-04 型全自动熔点测定仪、德国NESZCH(耐驰)公司生产的STA449c 差热- 热重分析仪、矿相显微镜等[4]

2.1 矿物组成

利用环氧树酯粘结技术和磨片技术将铁矿石磨粉制成薄片,借助于光学显微镜测定河钢石钢烧结所用FNG 矿的矿物组成。

如图1、2 所示,FNG 矿中的铁矿物主要为褐铁矿,同时含有少量的赤铁矿、磁赤铁矿以及微量的黄铁矿, 其中,褐铁矿颗粒在显微镜下呈灰褐色,结构较疏松,气孔较多,赤铁矿结构较致密,孔隙较少,FNG 矿中的脉石主要为石英(见图3),还有少量的硅酸盐。其中,石英的粒径大多为0. 02 ~0.10mm。结构比较致密,孔隙很少,孔隙度多数为1% ~3%。

图片2 

图片3 

2.2 熔点

铁矿石的熔点是铁矿石由固体熔化成液体的最低温度,影响其熔点的因素主要有两个:①铁矿石的含铁品位,含铁品位高则铁矿石的熔点高;②铁矿石中的矿物结构,矿物结构致密则铁矿石的熔点高[5]。河钢石钢烧结用FNG 矿的熔点比较低,只有1473℃。主要原因是这种铁矿石的含铁品位比较低、铁矿物的结构比较疏松、气孔多。

2.3 同化性能

FNG矿的同化性能比较好,最低同化温度只有1215 ℃,因其组织内含有大量的褐铁矿,矿物结构疏松、气孔较多,脉石数量也比较多且其中碱性氧化物的数量较少,熔点都比较低,从而导致这FNG 超特粉的最低同化温度都比较低,烧结配料中使用FNG 矿可以增加烧结矿中液相粘结相的数量,提高烧结矿的强度,但过高的配比也将会恶化烧结料层的热态透气性,并降低垂直烧结速度, 为防止烧结料层过度熔化给烧结料层的透气性带来不利影响,在烧结配料中FNG 矿应与同化性能较差的铁矿粉搭配使用。

2.4 热重性能

FNG矿的差热曲线和热重曲线分别如图4 和图5 所示,可以看出:FNG 矿的差热曲线中有2 个吸热谷和1 个微弱的放热峰, 其中72.6℃ 的吸热谷是由矿粉的吸附水脱水吸热引起的,在这个升温阶段FNG矿的失重为0.56% ,即FNG 矿的吸附水含量应该是0.56% , 356. 4 ℃ 的吸热谷是由针铁矿Fe2O3·H2O 或者α - FeO(OH)分解吸热造成的,在这个升温阶段FNG 矿的失重为6.84% ,即FNG矿结晶水含量应为6.84% , 针铁矿α - FeO(OH)在自然界中是最常见的含水氧化铁矿物,加热时所进行的分解反应为:

图片4 

475. 1℃ 的微弱放热峰是由针铁矿脱水后的残留物结晶为赤铁矿时的放热造成的。

图片5 

综上分析,FNG 矿具有以下特点:①含铁品位比较低,结晶水含量为6.84%;②铁矿物以褐铁矿为主,含有少量的赤铁矿和磁赤铁矿,其中褐铁矿晶体结构比较致密,晶格缺陷比较少,脉石矿物比较多,主要以石英为主;③粒度组成粗大,大于3mm的比例和平均粒度都比较高;④熔点低,同化性能好,最低同化温度只有1215 ℃,有利于烧结过程中液相粘结相的生成;⑤吸水性比较好,有利于提高烧结混合料的水分含量。

3 FNG矿在河钢石钢的应用

针对FMG 矿同化性高、结晶水含量高等特点,烧结生产上采取的主要措施为:

(1)通过提高烧结料层厚度、加强压料措施、适当降低垂直烧结速度、控制烧结时间,促进烧结过程粘结相的生成和发展,提高烧结矿的成品率。

(2)通过适当降低配碳量,增强烧结过程的氧化性气氛,改善烧结矿矿物的生成环境,促进铁酸钙的生成,提高烧结矿的强度。

(3)根据其它矿种结构的变化,及时调整混合料水分,改善混合料的粒度组成,减少过湿层,降低燃料消耗。

(4)合理控制烧结矿的碱度和MgO 含量,促进铁酸钙的生成,改善烧结矿的粒度组成。

结合近几年河钢石钢原料条件,通过对其含铁原料的物理化学性能分析,研究了FNG 矿对烧结过程及烧结矿性能的影响。

在一定范围内增加烧结混合料中FNG 矿的配比,可使垂直烧结速度升高,烧结成品率和利用系数也都有所提高,烧结矿中的赤铁矿和铁酸钙含量增加,钙铁橄榄石含量降低,烧结矿的还原性能、荷重软化性能和熔滴性能都得到一定程度地改善,而冷态强度和低温还原粉化性能却没有明显变化。当FNG 矿配比太高时,烧结成品率和利用系数都有所降低,烧结矿的冷态强度和低温还原粉化性能明显恶化, 综合考虑,实际烧结生产中FNG 矿的配加比例定为40% ~47%。在此基础上适当增加小料种的比例,表2 所示为2018 年1 ~5 月河钢石钢烧结生产中FNG 矿的配比及其对烧结的影响。

图片6 

以上烧结生产实践证明,通过性价比测算及生产技术研究摸索,河钢石钢对FNG 矿的使用达到了预期效果。

4 结论

(1)河钢石钢针对烧结用FNG 矿展开了大量试验研究,确立了以FNG 矿为主体的配矿结构,烧结最高使用比例可达47% 以上。

(2)利用铁前室开发的优化配矿程序软件,对铁矿石性价比进行测算及排序,同时从技术角度考虑,根据烧结原料结构特点,提出烧结配料添加FNG 矿的生产试验方案,并将成果用于生产实践,可达到满意的结构优化效果,从而降低铁前成本。  

(3)河钢石钢大比例地使用FNG,是市场资源信息、性价比测算与生产技术相结合的成功实践,具有较好地推广、借鉴意义。

参考文献

[1]刘永顺. 世界铁矿石资源情况及中国铁矿石供需态势[C]. 全国炼铁生产技术会议暨炼铁年会论文集,2003.

[2]黄希祜. 钢铁冶金原理[M]. 北京:冶金工业出版社,2005.

[3]吕庆,李福民,王文山,等. MgO 对含钒、钛烧结矿强度和烧结过程的影响[J]. 钢铁研究,2007,01):5 ~8.

[4]曹雄超,崔晓冬,司新国,等. 基于主成分分析的高炉指标评价方法[J]. 河北冶金,2018,8):11 ~12.

[5] 邢新田. 中国铁矿资源概论[C]. 北京:中国冶金矿山企业协会,2004.

 
 
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