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。
• 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%。
• 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。
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。
• 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%。
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
9.10
4.25
10.5
9.0 8.0
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
• 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。
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。
• 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。
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 巴西 澳大利 亚 澳大利 亚 印度 中国 品种 巴西粗 粉 PB粉 烧损 1.07 5.79
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ຫໍສະໝຸດ Baidu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。
TFe 64.86 61.78
SiO2 4.4 3.91
CaO 0.14 0.13
MgO 1.5 1.14
Al2O3 1.06 1.43
H2O 8.5 9.5
罗粉
印粉 铁精粉
56.41
62.77 66.64
5.77
4.16 3.34
0.14
0.13 1.22
2.16
2.46 1.91
2.73
2.76 0.88