蔡幸福, 田铁磊
( 河北联合大学冶金与能源学院 河北省现代冶金技术重点实验室, 河北 唐山 063009)
摘 要: 为了探索烧结生产配加马来西亚海砂的可行性, 对配入不同比例马来西亚海砂的混合矿进行了烧结基础特性研究, 并在此基础上进行了烧结杯试验, 摸索出马来西亚海砂烧结的合理配比, 为海砂用于烧结生产提供了理论依据。
关键词: 马来西亚海砂; 冶金性能; 烧结基础特性; 合理配比
1 前 言
近两年来, 受进口铁矿价格高涨和钢铁需求疲软的双重影响, 国内各钢铁企业为了降低生产成本, 将注意力逐渐转向了储存量大, 价格低廉, 来源稳定的海砂铁矿。但由于该矿含K2O、Na2O 及 TiO2较高, 未曾大量用于烧结生产。本研究旨在探索烧结配加海砂铁矿的可行性, 在对马来西亚海砂进行烧结基础特性实验的基础上, 配加不同比例海砂进行了烧结杯试验, 以期为马来西亚海砂大规模用于烧结生产提供理论依据。
2 试验原料及方法
试验设备主要有 TSJ- 2 型红外线快速高温实验炉和烧结杯。基础特性试验及烧结杯试验所用原料均取自河北某厂, 含铁原料有烧结矿粉、PB粉、高返及马来西亚海砂, 它们的化学成分及试验配比列于表 1~ 表 3。
3 烧结基础特性试验
3、1 试验结果
烧结基础特性试验数据见表 4。
3、2 混合矿粉的同化特性
在实验室对配加不同比例马来西亚海砂的混合矿粉进行了同化温度检测, 结果如图 1。
从图 1 可看出, 随着海砂配比增加, 混合矿粉的同化温度逐步降低, 即海砂有助于增强混合矿粉的同化能力。这主要是因为海砂配比提高后, 混合矿中碱金属含量相应增加, 从而生成大量低熔点化合物[ 1]的缘故。因此, 烧结过程中配加海砂的量应小于 15% , 否则会导致矿粉过分熔化, 使烧结料层透气性恶化, 影响烧结矿质量。
3、3 混合矿粉的流动特性
在实验室通过配加纯试剂 CaO 调整四种混合矿的碱度R= 4, 并在温度 T= 1 250 e 时进行了流动性检测, 结果示于图 2。
从图 2 可看出, 随海砂配比增加, 混合矿粉的流动性指数先增加后降低, A、B、C 三种混合矿的流动性指数比较适中, 而在配加海砂 15%时, 流动性指数开始变小, 流动性变差。因此,烧结过程中海砂配加量应在 10%左右。
3、4 混合矿粉的粘结相强度
在 R= 2, T= 1 280 e 的条件下, 对四种混合矿粉进行了粘结相强度研究, 试验结果如图 3所示。从图 3 可以看出, 随着海砂配入量增加,混合矿粉的粘结相强度逐渐改善。由于粘结相强度在很大程度上决定了烧结矿的强度, 因此在本试验条件下海砂配入量越多, 烧结矿强度越好。综上所述, 配加马来西亚海砂比例较高时, 同化性和粘结相强度逐渐变好, 而流动性却变差, 这样容易造成烧结过程透气性恶化, 未烧透的生料增多, 孔隙率增大及烧结矿强度降低[2]。因此, 马来西亚海砂的合理配比应在 10%左右。
4 烧结杯试验
4、1 试验结果烧结杯试验结果列于表 5 和表 6。
4、2 对烧结工艺参数及生产指标的影响
由表 5 可知, 随着海砂配比增加, 转鼓指数升高, 烧结速度先升后降, 成品率降低; 混合料的适宜水分也逐渐降低。烧结矿转鼓强度一般由粘结相强度决定, 由图 3 可知, 随海砂配比增加, 粘结相强度变好, 因此转鼓指数逐渐改善。烧结速度受液相流动性影响较大, 配加 10% 海砂时, 透气性较好, 烧结速度较高, 但同时由于流动性过好, 部分区域液相层变薄而形成薄壁大孔结构[3], 致使烧结成品率降低。而当海砂配比增至 15%时, 液相流动性变差, 有效粘结范围降低, 未烧成的部分增加, 使得成品率相应降低。混合料适宜水分降低则是因为海砂颗粒呈比较规则的球状, 结构致密, 表面光滑, 亲水性较差所致。
4、3 对烧结矿冶金性能的影响
由表 6 可知, 随着马来西亚海砂配比提高,烧结矿 RDI+ 3115指标逐渐恶化, 配加 15% 时,RDI- 015增至 1218% , 还原粉化较严重; 相反, 还原性指标却逐渐改善, 还原速率也相应提高; 软化开始温度先降后升, 软化区间在海砂配比为10% 时最窄。
综合分析, 在本试验条件下, 马来西亚海砂的适宜配比为 10% 左右。在此配比下, 既能获得良好的烧结指标, 同时又能兼顾烧结矿的冶金性能。
5 结 论
1) 马来西亚海砂属于价格低廉、来源稳定的铁矿资源, 但其 K2O、Na2O 及 TiO2含量较高, 分别达到了0115%、0112%及 6122%。烧结配加该矿石后, 混合料的同化温度降低, 液相流动性先升后降, 而粘结相强度逐渐增强。配加量为 10%时, 烧结基础特性较适宜。
2) 烧结杯试验结果表明, 配加马来西亚海砂后, 对烧结过程和烧结矿性能有明显影响, 综合分析, 海砂的适宜配比在 10%左右, 这样既有利于烧结指标的改善, 又能兼顾烧结矿的冶金性能。
参考文献
[ 1] 罗果萍, 孙国龙, 赵艳霞, 等 1 包钢常用铁矿粉烧结基础特性[J]1 过程工程学报, 2008(8): 198- 2041
[ 2] 高登学 1 浅谈烧结矿的强度与成品率 [ J] 1 包钢科技,2000, 26( 3) : 45- 471
[ 3] 肖志新, 陈令坤, 文志军, 等 1 武钢用铁矿粉烧结基础特性的试验研究[J]1 武钢科技, 2011, 49(5): 3- 61