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铁矿粉烧结基础特性的研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-06-21  作者:李铁军 吴战林 彭元飞  浏览次数:565
 
核心提示:摘要:为了更好地利用各种铁矿粉,合理优化配矿,降低烧结成本,提高烧结矿入炉率。现使用微型烧结系统对十种铁矿粉的烧结基础特性进行研究,研究方向包括同化性能、黏结相强度和液相流动性能。 关键词:微型烧结;基础特性;同化性能;黏结相强度;液相流动性能
 铁矿粉烧结基础特性的研究

李铁军 吴战林  彭元飞  

(陕西龙门钢铁有限责任公司炼铁厂  陕西  韩城  715405)

摘要:为了更好地利用各种铁矿粉,合理优化配矿,降低烧结成本,提高烧结矿入炉率。现使用微型烧结系统对十种铁矿粉的烧结基础特性进行研究,研究方向包括同化性能、黏结相强度和液相流动性能。

关键词:微型烧结;基础特性;同化性能;黏结相强度;液相流动性能

1  前言

钢铁企业的铁矿石存在种类复杂、来源不稳、烧结基础特性数据缺乏等问题,烧结质量难以保证。实践表明,铁矿粉的烧结基础特性由于矿粉种类不同而存在差异,通过对其研究可以为合理利用矿石资源及优化配矿提供理论依据。目前,我厂烧结矿占高炉入炉料原料的75% 以上,对烧结矿指标要求越来越高。同时,我厂对铁矿粉烧结基础特性的了解不够深入,不能有目的的对世界各地的铁矿粉进行合理的选择和使用,无法实现有效的“优化配矿”。因此,我厂与重庆科技大学合作,引进了微型烧结系统对铁矿粉进行深入分析研究。本文对十种铁矿粉进行烧结基础特性研究,为制定最优化配矿方案提供理论依据,同时为我厂原料进购提供数据支撑。

2  实验

2.1  实验原料

铁矿粉

TFe

SiO2

CaO

MgO

Al2O3

矿种一

62.66

4.32

0.01

0.05

1.83

矿种二

57.76

7.14

0.05

0.07

4.73

矿种三

61.71

4.15

0.06

0.22

2.69

矿种四

56.28

6.00

0.08

0.10

3.11

矿种五

64.01

1.43

0.01

0.06

1.70

矿种六

60.95

3.59

0.02

0.04

2.25

矿种七

63.49

3.48

0.39

4.06

1.10

矿种八

60.50

3.96

0.01

0.06

3.07

矿种九

61.79

4.62

1.14

0.86

0.85

矿种十

63.09

1.07

0.50

5.34

1.64

2.2  试验方法

通过微型烧结实验模拟烧结生产,对我厂十种重要烧结原料进行烧结基础性能实验。烧结基础性能包括:同化性能、连晶强度、黏结相强度、液相流动性能。这里我们主要从同化性能、黏结相强度和液相流动性能方面着手。

2.2.1  同化性能

用电子天平秤取200目下铁矿粉试样0.8g,放入内径为φ8mm的磨具内,用10Mpa压力条件下保持10秒,压制成φ8mm×6mm的圆柱体。用电子天平秤取小于200目CaO纯试剂2.0g,放入内径为φ20mm的磨具内,用20Mpa压力条件下保持10秒,压制成φ20mm的圆柱体。在同化性能实验条件下,将制备好的铁矿粉料柱和氧化钙饼按要求放在微烧设备中进行实验。

2.2.2  黏结相强度

用铁矿粉和CaO纯试剂充分混匀,配制2.0的二元碱度混匀料。然后称0.8g混匀试样,放入内径为φ8mm的磨具内,用10Mpa压力条件下保持10秒,压制成φ8mm×6mm的圆柱体。在黏结相强度的实验条件下,将料柱放入微烧设备中进行实验。待冷却后,对试样进行抗压强度测定。

2.2.3  液相流动性能

用铁矿粉和CaO纯试剂充分混匀,配制4.0的二元碱度混匀料。然后称0.8g混匀试样,放入内径为φ8mm的磨具内,用10Mpa压力条件下保持10秒,压制成φ8mm×6mm的圆柱体。在液相流动性实验条件下进行实验。根据实验前后的试样面积比评价铁矿粉流动性能。

3  结果及分析

3.1  同化性能

图1 

由上图可见,十种矿粉的同化温度存在较大差异。依据重庆科技大学与各合作钢厂提供的数据参数,总结分析认为1250℃到1300℃均属于同化性能合适的矿粉。从表中看出,矿种九、矿种一、矿种八、矿种二和矿种七的同化温度合适,矿种十和矿种五同化温度偏高。十种铁矿粉的同化性由强到弱顺序为:矿种三>矿种六>矿种四>矿种九>矿种一>矿种八>矿种二>矿种七>矿种十>矿种五。

由实验结果可知,同化性能的不同取决于铁矿粉自身的特性。实验表明:致密程度小、结晶水含量高的铁矿粉与CaO的同化能力较强,脉石成分中的SiO2和Al2O3含量较高、MgO含量较低的铁矿粉,与CaO的同化能力较强。

3.2  黏结相强度

图2 

依据重庆科技大学与各合作钢厂提供的数据参数,总结分析认为黏结相强度在3000N以上比较好,1000N-3000N中等,1000N以下为差。由上表可知,十种矿粉的粘结相强度均表现较好。十种铁矿粉的黏结相强度由大到小的顺序为:矿种六>矿种九>矿种七>矿种一>矿种十>矿种四>矿种二>矿种八>矿种三>矿种五。

研究表明铁矿粉的黏结相强度的影响因素较为复杂,既与铁矿粉的化学成分、矿物组成等常温性能有关,又与铁矿粉的同化性能、液相流动性能等高温性能有关。

3.3  液相流动性能

铁矿粉

流动性指数

1250℃

1270℃

1300℃

矿种一

0

0

2.83

矿种二

0

0

0

矿种三

0

0

0

矿种四

0

0.36

6.5

矿种五

0

0

0

矿种六

0

0

0

矿种七

0

0

0

矿种八

0

0

0

矿种九

0

2.91

-

矿种十

0

0

0

依据重庆科技大学与各合作钢厂提供的数据参数,总结分析认为在相同温度条件下,流动性能在0.8-1.7为比较合适的范围,1.7-2.0流动性中等,2.0以上流动性太好。在不同温度条件下,温度低的较温度高的流动性要好。由上表可知,十种铁矿粉液相流动性指数存在较大差异。在1250℃条件下,十种铁矿粉的流动指数均为0。在1270℃条件下,矿种四的流动指数为0.36和矿种九的流动性指数为2.91,其余矿种的流动性指数为0。在1300℃条件下,矿种一出现流动,流动性指数为2.83。十种矿种的液相流动性由强到弱的顺序为:矿种九>矿种四>矿种一>矿种二=矿种三=矿种五=矿种六=矿种七=矿种八=矿种十。

由实验结果可看出,液相流动性能首先与温度相关,一般情况下,随着烧结温度的升高,铁矿粉的液相流动性相应地增大。同时铁矿粉中SiO2和Al2O3含量对流动性也起到一定的作用,SiO2是烧结液相生成的基础,Al2O3属于高熔点物质,适当提高SiO2和Al2O3含量有利于增加烧结液相的流动性。

4  结论

(1)矿种九、矿种一、矿种八、矿种二和矿种七的同化温度合适,矿种十和矿种五同化温度偏高。十种铁矿粉的同化性由强到弱顺序为:矿种三>矿种六>矿种四>矿种九>矿种一>矿种八>矿种二>矿种七>矿种十>矿种五。

(2)十种矿粉的粘结相强度均大于3000N,粘结相强度表现较好。十种铁矿粉的黏结相强度由大到小的顺序为:矿种六>矿种九>矿种七>矿种一>矿种十>矿种四>矿种二>矿种八>矿种三>矿种五。

(3)矿种二、矿种三、矿种五、矿种六、矿种七、矿种八和矿种十这七种铁矿粉不流动,矿种九流动性很好,矿种一流动性较差。十种矿种的液相流动性由强到弱的顺序为:矿种九>矿种四>矿种一>矿种二=矿种三=矿种五=矿种六=矿种七=矿种八=矿种十。

 

参考文献

[1  ]吴胜利, 米坤, 林鸿. 铁矿石的烧结基础特性的概念[C]// 2000年炼铁生产技术工作会议暨炼铁年会. 中国金属学会, 2000.

[2]  吴胜利, 杜建新, 马洪斌,等. 铁矿粉烧结粘结相自身强度特性[J]. 北京科技大学学报, 2005, 27(2):169-172.

[3]  吴浩方, 贾彦忠, 梁德兰. 几种常见进口铁矿石的烧结基础性能[J]. 钢铁, 2011(07):10-13.

[4]  何炳. 基于铁矿粉烧结基础性能的优化配矿研究[J]. 冶金管理, 2020, No.393(07):5+14.

 
 
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