进口铁矿粉的烧结性能及配矿方法

进口铁矿粉的烧结性能及配矿方法许满兴(北京科技大学)摘要：本文重点介绍了进口铁矿粉的化学成分、粒度组成、它们的单烧指标及冶金性能，并对铁矿粉烧结性能的基础理论作了必要的分析，铁矿粉的烧结性能可以采用烧结反应性、同化性等五种基础特性和其晶粒大小、水化程度及Al2O3含量高低三种配矿方法使其互补和调节。关键词：进口铁矿粉烧结性能单烧指标配矿方法1.前言随着我国钢铁工业的快速发展，进口铁矿石数量已由2001年的9230万吨增加到2011年的68652万吨；占我国高炉炼铁原料的比例也由2001年的35.96%上升到2011年66.36%，我国高炉炉料形成了以进口矿为主的格局。因此认识和掌握各种进口铁矿粉的烧结性能已成为我国发展钢铁工业的一个重要技术经济问题。但认识铁矿粉的烧结性能不是一个较为简单的技术理论问题，因为烧结的成矿过程是一个复杂的物理化学变化过程，它既有低温下的固相反应和新相生成，又有在高温下的粘结相和液相生成，还有在冷却过程中的结晶、再结晶和相变过程。影响烧结过程成矿和固结的因素也很复杂，既有矿种化学成分和粒度的影响，又有碱度、配碳、加热和冷却速度的影响，还有氧化速度的影响等等，其中矿种对烧结成矿和固结的影响是一个基本因素，矿种和配矿的不同对烧结生产综合反映出来的是烧结生产率和成品矿的强度，是烧结生产最基本的两个问题，即产量和强度问题。如何正确认识进口铁矿粉的烧结性能及质量？这是一个值得讨论的技术和理论问题。单烧值是铁矿粉模拟烧结生产，在一定燃料配比、碱度及工艺参数条件下，进行烧结杯试验后所得出的成品矿的产量、强度及质量指标，它是评价不同铁矿粉利用价值的重要依据。正因为如此，可将各种进口铁矿粉的单烧指标列出进行对比分析去认识它们的烧结性能，是认识各种不同进口铁矿粉的烧结性能及质量的一种重要方法。2.进口铁矿粉的化学成分及粒度组成常见十八种进口铁矿粉的化学成分和粒度组成列于表1和表2，近几年新开发的几种铁矿粉的化学成分和粒度组成列于表3和表4。表1常见十八种进口铁矿粉化学成分国别化学成分铁矿粉名称TFeSiO2Al2O3CaoMgOSPK2ONa2OLoI巴西卡拉加斯67.500.700.740.010.020.0080.036＜0.01＜0.011.70依塔比拉63.655.311.020.010.020.0070.046＜0.01＜0.011.20标准烧结粉66.003.650.700.030.030.0050.0260.0080.0050.80MBRCSF67.001.501.250.120.060.0070.044＜0.01＜0.011.30MBRSF3.566.003.390.810.0760.060.010.033＜0.01＜0.011.39澳大利亚哈默斯利62.923.352.100.0670.040.0110.0630.0170.0252.56纽曼62.082.821.430.0700.100.0110.0460.020.0234.60库利安诺宾63.502.760.920.0200.070.0350.083＜0.01＜0.015.25戈德沃斯64.684.721.710.0720.050.010.0570.0170.0153.60扬迪58.334.921.150.1100.150.010.0360.0030.0079.50印度天普乐63.002.752.250.0500.0500.100.05－－4.29库得拉姆65.43.040.490.840.170.050.0290.010.0111.10果阿62.504.202.100.600.050.010.020.017－3.80白兰64.502.752.480.020.100.010.050.035－2.40H矿67.850.961.020.010.010.0080.063－－1.05南非伊斯科阿索曼65.0064.504.004.201.351.600.100.030.040.050.0100.0100.060.050.3330.3330.0220.0220.700.85加拿大卡罗尔湖66.803.760.130.390.250.040.0040.0020.0020.20表2常见十八种进口铁矿粉的粒度组成国别粒度组成(%)铁矿粉名称＋8.08.0～5.05.0～3.03.0～1.01.0～0.250.25～0.125－0.125MS巴西卡拉加斯2.313.615.025.423.311.78.72.40依塔比拉3.313.711.819.916.813.820.72.20标准烧结粉－＋6.37.56.3～1.056.01.0～0.1510.5－0.1526.02.62MBRCSF18.4327.8216.1413.791.0～0.286.460.28～0.16.18－0.111.74.443MBRSF3.5－＋6.37.06.3～0.1569.0－0.1524.02.70澳大利亚哈默斯利3.6612.6917.9323.424.1713.344.812.448纽曼0.712.113.028.531.37.76.72.20库利安诺宾6.06.022.018.021.48.018.62.02戈德沃斯1.58.0～6.35.06.3～1.046.718.46.222.21.99扬迪15.9214.2915.7124.8420.306.382.562.58印度天普乐6.719.3214.318.2421.4722.497.642.26库得拉姆－－－1.101.505.4092.00.124果阿1.4612.3214.315.4422.1219.216.152.14白兰6.408.0～6.37.806.3～1.051.014.204.9015.702.97H矿1.3725.7017.6620.269.4611.722.99南非伊斯科阿索曼08.758.0～6.30.322.536.3～1.065.1021.2331.0919.6(1-0.5)9.960.25～0.0634.5(-0.5)6.44－0.06310.52.513.507加拿大卡罗尔湖－－－2.0～1.01.526.244.527.80.295由表1，表2可见，常见进口铁矿粉的含铁品位均较高，仅有果阿、哈默斯利和纽曼稍低，处于62～63%的范围内，扬迪铁矿粉的品位最低，仅为58.33%，但由于其结晶水含量达9.5%，烧结后的实际品位可达到64.45%。澳大利亚的库利安诺宾粉矿品位仅为63.5%，但由于其有5.25%的烧损，实际品位达到67%,接近CVRD卡拉加斯和MBRCSF粉矿的含铁品位。常见进口铁矿粉的平均粒度均在2.0～3.0mm之间，仅有MBR的CSF粉较粗，平均粒度达到4.443mm，库得拉姆和卡罗尔湖矿粉平均粒度较细，低于0.3mm，铁矿粉的粒度影响混合料透气性最差的粒级是1.0～0.25mm，大量的研究证明，这部分粒度既不能成为制粒的核心，也不能粘附于核心外围，因此，需重视这部分粒级对混合料透气性的影响。表3近几年新开发几种铁矿粉的化学成分及基础特性铁矿粉名称TFe%SiO2%Al2O3%CaO%MgO%S%P%K2O%LOI%同化温度﹪R=2.0，1280℃SFCA%1280℃液相流动性麦克粉（MAC）63.134.271.380.490.080.0010.047-5.20-24.50.37462.444.051.230.660.120.0010.046-5.17123361.503.422.200.200.100.0340.0700.0146.001250皮尔巴拉粉（PB）62.524.702.220.200.200.0160.078-4.35-35~401.49862.443.402.090.010.180.0210.078-4.42123361.963.721.830.050.110.0190.085-5.60-火箭粉（FMG）60.143.051.900.0020.0020.0250.0440.0198.3011451.795-57.894.462.200.170.280.050.0340.0149.66-哈粉HIX哈粉HIY62.284.222.320.160.280.0260.0800.0124.96123339.30.49858.354.851.260.200.300.0210.0380.00810.1611353.127西安吉拉斯粉61.503.222.400.220.100.0140.070-6.01260-0.3720.37261.723.201.360.010.050.0140.067-6.321238-委粉63.702.701.150.030.060.020.080.016-1149--马萨杰粉56.565.882.600.130.250.0380.019-9.6118055.30.98557.385.602.650.240.240.0190.0380.0149.261174-0.985伊朗粉66.02.400.500.911.850.900.050.036----印尼粉54.702.014.040.520.17-0.082-9.0---61.063.821.610.811.650.050.073-2.58---表4近几年新开发的几种铁矿粉的粒度组成（mm）铁矿粉名称+0.8-8.0~5.0-5.0~3.0-3.0~1.0-1.0~0.25-0.25~0.125-0.125平均值麦克粉（MAC）-20.3711.1517.2125.455.5220.311.989.714.814.3𝚵21.835.9--1.98皮尔巴拉粉（PB）2.9511.511.317.1557.052.132.7621.1619.620.057.1429.27（-0.5）2.9512.4217.3014.9815.5016.124.19（-0.25）4.37火箭粉(FMG)7.7015.3513.4018.4527.65(-1~0.1)-17.452.29-21.9317.128.622.881.707.82.50哈粉HIXHIY0.685.3712.2526.8031.75(-1~0.1)23.152.5116.2017.0019.2432.0010.33(-1~0.1)5.23-西安吉拉斯粉7.212.612.720.444.7(-1)14.0910.237.2714.4153.79(-1)委粉--22.0-57.0(3.15~0.074)21.02.0马萨杰粉13.415.826.136.18.6(-1)4.0815.099.4411.3116.5547.67(-1.0)伊朗粉25（3.15~0.074）75(-0.074)3.常见进口铁矿粉单烧试验的结果及分析3.1常见进口铁矿粉单烧试验的结果常见18种进口铁矿粉单烧试验的条件，单烧烧结指标列于表5，常见进口铁矿粉单烧试验成品矿的化学成分及冶金性能列于表6。表5常见进口铁矿粉单烧试验的烧结指标国别试验结果铁矿粉名称烧结试验条件烧结试验指标数据提供单位Cao/SiO2料层厚度mm固体燃耗kg/t混合料H2O%抽风负压KPa垂烧速度mm/分利用系数t/m2.h成品率%转鼓指数%巴西CVRD卡拉加斯1.8060053.505.7014.7017.061.34479.0672.63宝钢依塔比拉2.0048060.007.8010.00－1.58－65.00中南大学烧结标粉2.1048045.935.0010.00－1.5278.5072.32湘钢MBRCSF1.8055061.356.8511.0026.181.87974.4647.41北科大MBRSF3.51.8055062.096.8811.0026.531.90074.7864.44北科大澳大利亚哈默斯利2.0655072.536.5012.0024.771.50170.5362.73马钢纽曼2.0048067.507.8010.00－1.65－61.52中南大学库利