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包钢西部链篦机- 回转窑球团生产用铁矿粉性能评价

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-10-13  来源:内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包钢还原铁有限责任公司  作者:  刘景权, 罗果萍, 刘吉涛, 尚春江, 周胜刚  浏览次数:402
 
核心提示:结合包钢西部链篦机- 回转窑球团生产实践, 对所使用的三种含铁原料的成球性、生球质量、预热球强度、成品球团强度等进行了系统研究。

刘景权1, 罗果萍1, 刘吉涛2, 尚春江2, 周胜刚2

( 11 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古 包头 014010;21 内蒙古包钢还原铁有限责任公司内蒙古 包头 014010)

摘 要结合包钢西部链篦机回转窑球团生产实践对所使用的三种含铁原料的成球性、生球质量、预热球强度、成品球团强度等进行了系统研究。其结果可为鞍钢球团生产提供指导。

关键词: 成球性生球强度爆裂温度预热球强度

前 言

随着我国钢铁工业的快速发展高炉生产对含铁原料的要求不断提高高炉精料0已成为降低成本、提高炼铁竞争力的有效手段。高碱度烧结矿配加高品位的酸性球团矿被普遍认为是较为合理的高炉炉料结构。由于我国高质量酸性球团矿缺口较大而国际市场球团矿价格日益升高因而近年来链篦机回转窑球团生产线在我国得到快速发展。提高链篦机回转窑氧化球团生产能力和球团矿质量已成为我国炼铁工业发展的必然趋势[1~ 4]

球团矿生产中铁矿粉占造球原料的 90%以上其性能好坏直接影响球团生产效率和成品球质量[ 5, 6]从而影响球团生产经济技术指标。球团生产对铁精矿的最基本要求是粒度较细水分适宜化学成分均匀稳定。此外铁矿粉的成球性、生球强度和爆裂温度、预热球强度等性能指标对提高链篦机回转窑的产量和质量也至关重要。

铁矿粉成球性实验

包钢西部链篦机回转窑球团生产所用含铁原料化学成分见表 1。从表 可看出大堆料、巴润精矿的 FeO 含量均高于 20%, 为磁铁矿巴润矿的 FeO 含量小于 20% , 为混合型精矿大堆料、巴润精矿中有害元素 含量均高于0130% , 属高硫矿巴润矿中有害元素 KNa含量均较高。

 

铁矿粉成球性的强弱可用成球性指数 的大小来表示[7]如式( 1) 所示。

 

式中: W分为铁矿粉的最大分子水含量(% );W毛为铁矿粉的最大毛细水含量( %)。一般可按成球性指数大小对铁矿粉的成球性进行评价, K= 0120~ 0135 属于弱成球性, K = 0135~0160 属于中等成球性, K = 016~ 018 属于良好成球性, K> 018 属于优等成球性。

2最大分子水测量

实验采用压滤法测定铁矿粉的最大分子水[5]所用装置如图 所示。取一定量的造球铁矿粉加水润湿至饱和状态静置 小时以保证颗粒表面充分润湿。测量时按图 所示装置装料保证试样受压后厚度小于 2 mm。准备工作完成之后把压模放在万能压力机上增大压力到 6515 kg/ cm2恒压 5 min 后取出试样称重质量记为 m1, 然后将试样加热到 105 e温度下烘干 小时冷却后称重质量记为 m2;计算质量变化率连续 次实验取其算术平均值。最大分子水含量按下式计算:

 

 

式中: W试样的最大分子水% ; m1) 试样加压后的质量 g; m2) 试样烘干后的质量 g

2最大毛细水测量

采用容量法测量铁矿粉的最大毛细水其测定装置如图 所示。容量法便于观察毛细水的上升情况并且测定结果具有准确性。将矿粉在 110 e 下烘干 小时并保持松散将洗净的玻璃料管浸于熔融的石蜡溶液中使石蜡在玻璃壁上涂抹均匀提出空冷后放入砂形漏斗的筛板上在料管中放入松弛器装料后旋转提出松弛器达到松散试料的目的在料管上口加盖以防止水分挥发打开滴定管开始滴水直到试料吸水量达到饱和为止。比较试料吸水前后的质量计算试料的饱和吸水量。最大毛细水按下式计算:

 

 

式中: W试样最大毛细水% ; m试样吸水量 g; m干试样质量 

2铁矿粉成球性实验结果

实验所测三种铁矿粉的成球性指数如表 2所示。可见三种铁矿粉的成球性指数 均在0135~ 0160 范围之内属中等成球性。相比较,巴润精矿的成球性最好大堆料的成球性最差,其原因可能是粒度组成不同所致。

 

铁矿粉粒度组成分析

试验采用 Coakter ls230 激光粒度分析仪对三种铁矿粉的粒度组成进行了测定其粒度分布见图 3~ 图 5

 

 

大堆料的平均粒径为 77173 Lm, 中间粒度直径为 56135 Lm; 巴润矿的平均粒径为 54138Lm, 中间粒度直径为 43118 Lm; 巴润精矿的平均粒径为 39165 Lm, 中间粒度直径为 30162Lm 。三种铁矿粉粒度 - 200目和- 300目所占比例如表 所示。巴润精矿的粒度最细巴润矿的粒度居中大堆料的粒度最粗。与铁精矿成球性指数研究结果对照可知铁矿粉粒度组成对其成球性影响较大粒度越细其成球性能越好[7~ 9]

 

铁矿粉球团强度实验

4实验条件

模拟包钢西区链篦机回转窑球团生产工艺条件对三种铁矿粉进行造球、干燥、预热和焙烧测定生球、预热球和成品球强度。实验所选工艺参数为干燥一段温度 230 e , 时间 分钟干燥二段温度 320 e , 时间 分钟预热一段温度 575 e , 时间 分钟预热二段温度 950e , 时间 分钟焙烧温度 1 250 e , 时间 30 分钟添加膨润土 115% 、粘结剂 0175%。实验结果如表 所示。

 

4结果分析与讨论

42生球抗压强度及其裂纹产生温度

生球裂纹产生温度与生球抗压强度的排列顺序为巴润精矿巴润矿大堆料。可见铁矿粉粒度越细其成球性能越好对应生球抗压强度和裂纹产生温度也越高。因此通过增加造球原料中细粒度巴润精矿的配比可有效改善混合料的成球性能及生球质量。三种铁矿粉的生球爆裂温度都在 700 e 以上均满足球团生产要求。

42不同铁矿粉的预热球强度及其矿相结构

不同铁矿粉的预热球矿相结构如图所示。大堆料的预热球主要由次生赤铁矿、残余磁铁矿和脉石构成松散结构颗粒之间基本孤立少有连晶。磁铁矿表面或沿解理缝都发生了一定程度的氧化但由于铁矿物与脉石颗粒粗大磁铁矿氧化程度较弱次生赤铁矿中心残余磁铁矿较多形成了赤铁矿和磁铁矿的共晶结构几乎没有连晶生成预热球强度较低为 38612 N/个。巴润矿的预热球主要由原生赤铁矿、残余磁铁矿和脉石构成松散结构磁铁矿表面或沿解理缝发生了微弱的氧化颗粒之间基本孤立,少有连晶。预热球原生赤铁矿含量较高脉石含量多、颗粒细小不利于强度的提高。特别是预热过程中 CaF2与 K2及 Na2化合形成了易挥发的 KF 和 NaF, 使预热球团气孔率增大,强度显著降低只有 23513 N/ 个。巴润精矿的预热球主要由次生赤铁矿和少量脉石构成残余磁铁矿较少。磁铁矿氧化程度较高形成了微弱的赤铁矿连晶气孔分布均匀预热球强度很高达到 87913 N/ 个。其原因在于巴润精矿品位高、脉石含量少且粒度均匀、细小预热过程中磁铁矿易于氧化形成一定量的赤铁矿连晶且气孔分布均匀使预热球强度升高。

 

 

42不同铁矿粉的成品球强度及其矿相结构

不同铁矿粉的成品球矿相结构如图 所示。大堆料的成品球主要由赤铁矿、脉石和少量液相构成。赤铁矿晶粒粗大边缘不规则或形成连晶。脉石含量较高为 5% , 其颗粒粗大,基本没有熔化形成的液相很少只有 2%。孔隙分布均匀孔隙率较低只有 22% 。这是普通铁矿球团矿的结构特点这种结构的球团矿强度较高达到 2 50618 N/ 还原膨胀率较低。分析其原因主要是大堆料品位较高脉石含量较少且其粒度较粗相应脉石颗粒较大、分布集中不易矿化形成液相对赤铁矿连晶的破坏作用较小经高温焙烧后赤铁矿连晶较发展故球团矿强度较高。可见对于颗粒较粗的大堆料提高焙烧温度可显著提高球团矿强度预热球与成品球强度差别较大。巴润矿的成品球主要由赤铁矿和液相构成。液相量较高为 5% , 孔隙较发育大小不均匀孔隙率较高为 35% 。较大的赤铁矿晶粒边缘浑圆有晶须生成。较小的赤铁矿晶粒一般呈浑圆状分布于液相之中。

 

这是白云鄂博铁矿球团矿的特点这种结构的球团矿强度较低只有 191513 N/ 还原膨胀率较高。分析其原因在于巴润矿品位较低只有 62120%, 脉石含量较高且其中 FKNa 含量较高一方面 CaF2较易与 K2及 Na2化合,形成易挥发的 KF 和 NaF, 使球团矿气孔率增大另一方面焙烧过程中易于形成含 FKNa的低熔点硅酸盐液相阻碍连晶发展致使球团矿强 度降 低。此外巴 润 矿 FeO 含量 只有11140% , 其磁铁矿含量低属于混合型铁精矿,不利于连晶的发展。就连晶固结能力而言磁铁矿要优于赤铁矿因为在氧化性气氛下赤铁矿只有在 1 300 e 以上的高温下才能发生简单的晶粒长大和再结晶过程从而获得连晶强度,而磁铁矿在 200 e 便开始氧化并放出热量生成的 Fe2O3 微晶具有高度的迁移能力其结晶和晶粒长大的速度很快从而可获得比赤铁矿高的连晶固结强度。因此巴润矿的预热球及成品球强度均很低。巴润精矿的成品球主要由赤铁矿和液相构成。液相量较少为 3%, 孔隙率较低为 25% , 孔隙分布较均匀赤铁矿连晶较发展球团矿强度较高为 265612 N/ 个。其原因在于铁精矿品位高粒度细小脉石含量低分布均匀焙烧过程中在细小的赤铁矿晶粒之间易于产生连晶脉石易于矿化形成液相少量液相在赤铁矿连晶的边缘上均匀分布对连晶结构的破坏作用小故球团矿强度高。

结 论

1) 铁矿粉粒度组成对其成球性及生球质量影响较大粒度越细其成球性能越好对应生球抗压强度和裂纹产生温度也越高。三种铁矿粉中巴润精矿的成球性较好大堆料的成球性较差但三种铁矿粉均属中等成球性。通过增加造球原料中细粒度巴润精矿的配比可有效改善混合料的成球性能及生球质量。

2) 大堆料品位较高铁矿物粒度较粗脉石含量较少、颗粒较大、分布集中。虽然在预热过程中铁矿物较难氧化产生连晶预热球强度较低但经过高温焙烧后赤铁矿连晶得到发展脉石不易矿化形成液相对赤铁矿连晶的破坏作用较小因而球团矿强度较高。

3) 巴润矿品位较低粒度较细脉石含量较高且其中 FKNa 含量较高。一方面在预热和焙烧过程中 CaF2较易与 K2及 Na2化合,形成易挥发的 KF 和 NaF, 使预热球和成品球气孔率增大强度降低另一方面在焙烧过程中易于形成含 FKNa 的低熔点硅酸盐液相阻碍连晶发展影响球团矿强度此外巴润矿 FeO含量低属于混合型铁精矿不利于焙烧过程中铁矿物连晶的发展也会影响球团矿强度。

4) 巴润精矿品位高、粒度细、脉石含量低且分布均匀。在预热和焙烧过程中磁铁矿易于氧化形成连晶成品球液相量少孔隙率低结构均匀液相在赤铁矿连晶的边缘上均匀分布对连晶结构的破坏作用较小预热球及成品球强度均很高。

参考文献

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[ 8]   王昌安罗廉明 铁精矿粒度组成对球团质量的影响[ J]1武汉化工学院学报, 2005, 27(2) : 38- 401

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