选题报告(李天阳)

目录1文献综述...............................................................................................................................11.1我国铁矿石资源利用概况......................................................................................11.2铁矿粉烧结工艺概述...............................................................................................21.3化学成分对烧结矿质量的影响.............................................................................31.3.1含Fe品位的影响..........................................................................................31.3.2脉石成分的影响.............................................................................................41.4铁矿粉烧结基础特性...............................................................................................61.4.1同化性及其对烧结过程的影响..................................................................61.4.2液相流动性及其对烧结过程的影响..........................................................71.4.3粘结相强度及其对烧结过程的影响..........................................................81.5液相流动性的测定与评价......................................................................................81.6粘结相强度的测定与评价....................................................................................102课题背景及开展研究的意义.............................................................................................122.1课题背景..................................................................................................................122.2开展研究的意义.....................................................................................................133研究内容、预期目标及研究方法..................................................................................153.1研究内容..................................................................................................................153.2预期目标..................................................................................................................153.3研究方法..................................................................................................................154进度安排.............................................................................................................................16参考文献..........................................................................................................................17北京科技大学本科生毕业设计(论文)选题报告--11文献综述1.1我国铁矿石资源利用概况根据有关资料可知，世界铁矿石的可开采储量为1500亿吨。巴西、澳大利亚、印度、加拿大和南非等国的储量约占世界总储量的78%。按目前的铁矿石开采速度，世界铁矿资源可保证100年以上。世界铁矿资源分布的特点是南半球国家富铁矿床多，如巴西、澳大利亚、南非等国；北半球国家贫铁矿床多，如前苏联、美国、加拿大、中国等国。我国铁矿石富矿少、贫矿多，97%的铁矿石为30%以下的低品位铁矿，国内尚存大量未被开发利用的难选铁矿。我国已查明铁矿资源储量607亿吨，预测资源量1000亿吨以上，占世界第3位[1]。我国铁矿床类型多，地质条件复杂，矿石品位低，平均品位仅为30%左右，以中低品位矿为主，富矿资源储量只占1.8%，而贫矿储量占97.7%[2]。且中小矿多，大矿少，特大矿更少。矿石类型复杂，难选矿和多组分共(伴)生矿所占比重大。难选赤铁矿和多组分共生铁矿石储量各占全国总储量的1/3。我国铁矿中硫、磷、二氧化硅等有害组分含量高，多组分共生铁矿石占了很大比重，而且有用组分嵌布粒度细，因此采选难度大、效率低、铁矿石产量难以满足国内需求。从我国铁矿石资源情况来说，适量的进口铁矿石满足我国的经济发展，已是必然趋势。然而由于我国过分依赖国外铁矿石资源，我国的钢铁企业为此付出了沉重的代价，当前如果现在我们还不能立即着手准备充分利用国内现有的铁矿资源，包括低品位铁矿资源，大幅提高国内铁矿石占消费的比重，扭转我国钢铁工业发展过度依赖国外铁矿资源，过度依赖进口铁矿石的局面，我们还会付出更高的代价。因此从建立安全稳定的供应体系出发，加强国产铁矿石生产，增加国产铁矿石自给率，是确保钢铁行业和我国国民经济发展的重要策略。与国外大型的铁矿企业相比，我国铁矿开采企业规模小，选冶技术装备落后，劳动生产率和资源利用率低，资源普遍储备不足。而我国虽然贫矿较多，但有开采利用潜力的低品位矿石数量还是很可观的，我国钢铁工业发展过度依赖国外铁矿资源所付出的代价远远大于低品位铁矿资源开发利用可能产生的环境代价。所以加大北京科技大学本科生毕业设计(论文)选题报告--2对低品位矿石的开采和利用也有着重要的意义，但由于低品位矿石对于冶炼技术有着较高的要求，因此开发低品位需要我国钢铁企业引进先进开采和冶炼技术，促进冶炼精料技术和高炉操作技术的进步。更大程度上利用好低品位矿石[3]。不断改进烧结工艺是合理利用低品位铁矿石的重要条件。1.2铁矿粉烧结工艺概述自从19世纪末开始，钢铁企业就已经开始考虑铁矿粉以及包括含铁废料、粉尘、烟道灰、硫酸渣等工业过程废料和副产品的造块方法[4]。在100多年的发展过程中，烧结理论也日趋完善。目前，对铁矿粉烧结工艺的定义可概括为[5-7]：将各种粉状含铁原料，按要求配入一定数量的燃料和熔剂，均匀混合制粒后布到烧结设备上点火烧结；燃料燃烧产生高温区，高温区内发生一系列物理化学反应，混合料中部分易熔物质发生软化、熔化，产生一定数量的液相，液相物质润湿其它未熔化的矿石颗粒；高温区在抽风作用下不断向负压方向运动，经历高温过后，随着温度的降低，液相物质将矿粉颗粒粘结成块。这个过程叫做烧结。烧结过程中产生一定数量的液相,是烧结原料固结成块的基础[8]在燃料燃烧产生的高温作用下，固相反应中产生的低熔点化合物首先熔化,形成液相，并将其它未熔化的部分粘结起来，冷却后成为多孔质的块矿。烧结过程中产生的液相数量是决定烧结矿的强度和成品率的主要因素[9]。烧结矿的生产先后经历了2个主要的发展时期，分别是最初的自熔性或低碱度烧结矿和现在的高碱度烧结矿。前者的粘接相以硅酸盐熔体为主，而后者则以复合铁酸钙(SFCA)为主。SFCA理论是低温烧结工艺的理论基础。SFCA被认为是烧结矿中质量最佳的粘结相，传统意义上对其认识包含：它的强度和还原性等均优良；只能在相对较低的烧结温度(1250—1280℃)下获得，其形态随温度变化而变化等[10]；低温烧结的理论基础就是SFCA理论，温度过高不仅不利于SFCA的生成，反而会使铁酸钙的形态发生变化，甚至发生分解而减少。郭兴敏等对SFCA的形成机理进行了研究[11]，并对前人的大量工作做了很好的总结[12]。北京科技大学本科生毕业设计(论文)选题报告--3烧结矿属于人造富矿。烧结原料中除了富矿粉，还可以利用高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮、铁屑、硫酸渣等其它钢铁及化工业的废料，使废料得到有效利用，做到变“废”为宝，变“害”为利[13]。此外，烧结过程还可以脱除80~90%的S和F、As等有害杂质，因此大大减轻了高炉冶炼过程中的脱硫任务，烧结矿碱度降低，有利于烧结过程中脱硫[14]。烧结工艺流程图如图1.1图1.1烧结工艺流程图随着烧结生产技术的不断发展和烧结自动化技术的应用,烧结工艺不断完善,烧结生产稳定顺行,利于节能降耗随着烧结矿质量的提高,高炉顺行,焦比和燃耗降低,改善了高炉生产指标,推动了钢铁业的发展。1.3化学成分对烧结矿质量的影响1.3.1含Fe品位的影响含Fe品位是铁矿石最重要的评价指标之一，矿石品位基本上决定了矿石的价格，即冶炼的经济性。市场上往往以含Fe量单位数计价。因为Fe含量越高的矿石，脉石含量越低，则冶炼时所需溶剂量和形成的渣量也越少，用于分离渣与铁所耗能量降低。北京科技大学本科生毕业设计(论文)选题报告--41.3.2脉石成分的影响矿石中除Fe以外的其它化合物统称为脉石。脉石的成分包括SiO2、Al2O3、CaO和MgO，还有少量S、P、K、Na、Cu、Pb、Zn、F等有害元素。1.3.2.1SiO2对烧结的影响高SiO2型烧结矿，当碱度1.0时，其粘结相矿物主要是铁橄榄石和玻璃质以及部分钙铁橄榄石。这些矿物在冷却过程中体积收缩，引起烧结矿局部破裂，而不发生相变和体积膨胀而引起粉化，所以强度高，存放粉化少，但其还原性差；当碱度在1.0~2.0时，粘结相中铁橄榄石和钙铁橄榄石数量减少，而硅酸二钙(C2S)数量增加，但结构仍以斑状为主。由于硅酸二钙增加，粉化加剧，软化温度升高。由于铁酸钙含量增加，烧结矿还原性变好；当碱度2.0时，随着碱度的提高，粘结相中铁酸钙及硅酸二钙含量增加，并出现硅酸三钙，烧结矿还原强度不断提高，粉化率降低[15-16]。低SiO2型烧结矿物组成与碱度的关系，类似于高SiO2型烧结矿。相同碱度下，SiO2含量低时，粘结相数量少，所以其强度低于高SiO2型。另外，由于低SiO2型烧结矿中低熔点粘结相少，而高熔点的基体Fe2O3或Fe3O4多，因此，烧结矿低SiO2型软