烧结矿低温还原粉化指数的试验与研究

前言•受国内铁矿石资源和开发技术经济条件的限制，国内铁矿石产量严重不足，造成进口铁矿石数年大幅度增长，进口依赖度将进一步增加。但是，随着优质铁矿粉供应紧张、价格逐年上涨，质量逐步下降，对烧结生产造成较大影响。因此，合理地利用国内外廉价铁矿粉资源，生产高质量的烧结矿以及获得理想的经济效益是每个钢铁企业追求的目标。•烧结矿低温还原粉化率（RDI）是烧结矿冶金性能的一个重要指标，烧结矿RDI的波动，不但直接影响到高炉料柱的透气性，造成炉况不顺，而且增加炉顶喷吹出量。因此烧结矿低温还原粉化率直接关系到高炉的顺行生产，对提高高炉的技术经济指标起着举足轻重的作用。1国内研究现状•目前我国宝钢、攀钢、武钢等部分企业生产的烧结矿低温还原粉化率较高，一般小于3.15mm达到30~40%，接近日本平均水平（-3mm部分为36.3%）。•除以上几个方面的技术措施外，国内外还进行了以下试验与生产：烧结使用复合熔剂；熔剂分加技术；混合料预压烧结；煤气无焰烧结；富氧点火；富氧烧结与富氧双层烧结等。•攀钢研究得出，烧结矿低温还原粉化率的只要原因是烧结矿晶粒粗大的骸晶菱形赤铁矿含量占烧结矿的20%左右，通过提高FeO含量达6~8%，在烧结料中添加萤石或CaCl2等，都可以降低矿物熔点，增加液相量，可大幅度减少骸晶状赤铁矿的含量，使低温还原粉化率从50.06%降到21.22%，而添加1%的CaCl2，其低温还原粉化率可降到8.01%。•宝钢对可能影响低温还原粉化率的10多个因素进行两组多元线性回归分析，结果指出，在波动范围内，烧结矿Al2O3、TiO2、MgO、烧结车速及烧结矿SiO2含量、碱度等六项与低温还原粉化率有较强的相关关系。前四项是正相关，后四项是负相关。对烧结矿低温还原粉化率影响最大的因素是烧结矿的SiO2、FeO含量、烧结机速，其他的因素影响较小。降低烧结矿低温还原粉化率的措施是严格控制混合料中TiO2和Al2O3的含量，提高烧结矿SiO2和FeO含量，适当提高机速，在保证烧好的前提下，使烧结矿的终点后移，提高烧结表面的点火强度等。通过实验在烧结料中蛇纹石的平均粒径从2.68mm降到1.2mm，可使低温还原粉化率从41.4%降到35.9%。•武钢二烧（机上冷却工艺）烧结矿FeO含量8%左右时，其低温还原粉化率为40.15%~43.5%，给高炉冶炼带来影响。武钢开发了往烧结矿表面喷洒氯化钙溶液新工艺，在成品皮带的头部安装可调张角喷嘴，对喷嘴的数量、型式、张角和安装位置以及CaCl2溶液的浓度、数量和喷洒方式等进行了全面研究。1991年转入正式生产，当喷洒浓度3%的CaCl2溶液时，低温还原粉化率均降低10.78%，取样测定烧结矿水分仅为0.2%，高炉槽下烧结矿粒度组成无明显变化。在3号与4号两座高炉进行2个月的工业试验表明，校正后的产量分别提高了7.94%和4.22%，校正焦比分别下降2.36kg/t和1.31kg/t。攀钢、柳钢、济钢等企业也进行了喷洒CaCl2溶液的试验与生产。柳钢试生产得出，烧结矿低温还原粉化率降低（从15~20%降至3%以下），高炉增产4.6%，焦比降低15.3kg/t。2选题的目的和意义•2.1张钢矿粉的烧结特性•张钢烧结常用的几种矿粉的化学成分见表2.1•在烧结生产中，应根据各种矿粉的含铁品位，SiO2和Al2O3的含量进行优化，使之在烧结过程中获得合适的烧结性能。产地品种TFeSiO2CaOMgOAl2O3烧损H2O巴西巴西粗粉64.864.40.141.51.061.078.5澳大利亚PB粉61.783.910.131.141.435.799.5澳大利亚罗粉56.415.770.142.162.739.1010.5印度印粉62.774.160.132.462.764.259.0中国铁精粉66.643.341.221.910.888.0表2.1张钢烧结常用的几种矿粉的化学成分2.2烧结配料方案的优化•国内精粉是一种磁铁矿，在烧结过程中会氧化放热，适当配加国内精粉有利于提高烧结料层的温度•罗粉是一种典型的褐铁矿，在烧结过程中的收缩比较大，导致烧结矿中的热应力比较大，过高的配比不利于提高烧结矿的强度•PB粉也是一种褐铁矿，与罗粉相比同化温度稍高一些，但不能大比例使用•巴西粗粉中的SiO2含量较高，同化温度低，适当配加部分巴西粗粉有利于改善烧结矿的成矿过程并提高烧结矿强度，但巴西粗粉的结构比较致密，过高的配比不利于改善烧结矿的成矿过程2.3烧结矿成份对低温还原粉化率的影响•1）FeO含量对低温还原粉化率的影响•有关资料表明低温还原粉化率的变化趋势与烧结矿FeO含量变化相吻合，即随着烧结矿FeO含量的增加，低温还原粉化率（±3.15mm）增大。•2）MgO含量对低温还原粉化率的影响：•烧结矿MgO含量与低温还原粉化率的关系是：MgO含量在2.34~2.81%之间波动时，低温还原粉化率指标呈现先增长后减小的趋势。有关资料表明，MgO含量对烧结矿低温还原粉化具有双重影响，其含量过高，烧结矿显微结构中铁酸钙大量减少，玻璃质相对增加，导致强度下降，粉化指标恶化。•3）烧结矿SiO2含量对低温还原粉化率的影响：•有关资料表明，在900℃以上的高温下，Fe3O4可以被还原，特别是SiO2存在时，更会加快它的还原，生成低熔点化合物铁橄榄石，随着SiO2含量的提高，烧结矿的FeO升高，低温还原粉化率（+3.15mm）增大。•4）Al2O3对低温还原粉化率的影响：•烧结矿中含有一定的Al2O3有利于四元系针状交织结构的铁酸钙的形成，有利于提高烧结矿强度。但过高有助于玻璃质的形成，使烧结矿强度和低温还原粉化率升高。•5）碱度对低温还原粉化率的影响：•一般情况下，碱度1.8~2.0的高碱度烧结矿与低碱度和自熔性烧结矿比较，具有强度好、还原性能好、低温还原粉化率低等特点。国内多年研究表明，在碱度1.6~2.0的范围内，有一个强度最低点，这是因为大量正硅酸钙生成，在冷却过程中发生相变，体积膨胀，造成烧结矿破裂所致。有些烧结矿在碱度1.5~1.7的范围内，低温还原粉化率偏高，这与结晶颗粒粗大的骸晶状菱形赤铁矿有关。3研究方案及进度安排•3.1研究方法•1、根据含铁原料的烧结特性，确认合理的配矿方案。通过烧结杯实验和工业实验找出最佳方案。•2、采用预热炉预热空气和煤气、蒸汽预热混合料、合理控制混合料水份和FeO含量等措施。3.2技术路线及试验方案含铁原料的烧结特性烧结矿成份对低温还原粉化率的影响确定烧结配案方案烧结杯实验工业实验合理的操作制度采用先进工艺技术根据结果，找出最佳配矿方案和最佳操作制度图3.1技术路线如图3.3工作计划和进度安排•2009.08~2010.06•1、资料调研及资料学习，制订研究实验方案；•2、做烧结杯实验和冶金性能实验；•3、撰写开题报告，进行开题答辩。•2010.07~1010.09•1、做一些补充工业实验；•2、整理实验数据。•2010.11~2011.06•1、全面整理实验数据；•2、撰写论文，准备答辩。