烧结矿粉的液相流动性能探索毕业论文

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引言.. (1)1文献综述 (2)1.1我国铁矿粉资源利用概况 (2)1.2铁矿粉烧结工艺概述 (4)1.3化学成分对烧结矿质量的影响 (6)1.3.1含Fe品位的影响 (6)1.3.2脉石成分的影响 (6)1.4烧结基础特性 (8)1.4.1同化性能 (9)1.4.2液相流动性能 (9)1.4.3粘结相强度 (10)1.4.4铁酸钙生成性能 (12)1.5液相流动性的测定与评价 (12)2烧结矿粉的理化基础特性 (15)2.1化学成分 (15)2.1.1TFe和FeO含量 (15)2.1.2脉石成分含量 (17)2.2烧损 (25)2.3小结 (27)3液相流动性指数测定 (28)3.1实验设备与方法 (28)3.2实验结果与分析 (29)3.3铁矿粉流动性能的影响因素 (31)3.4优化配矿建议 (33)4液相流动性能新探索 (34)4.1实验设备与方法 (34)4.2实验结果 (36)4.3分析与讨论 (41)4.3.1可熔铁矿粉流动性能探究 (41)4.3.2未熔铁矿粉流动性能探究 (46)4.3.3探索实验的优点和可靠性 (47)5铁酸钙液相流动性能探索 (48)5.1实验方法 (48)5.2实验结果 (49)5.3分析与讨论 (51)5.3.1铁酸钙液相流动性能分析 (51)5.3.2不同条件下流动性能的对比 (55)结论 (57)参考文献 (58)附录A 外文原文 (61)附录B 外文译文 (68)致谢 (83)引 言近两年来，我国生铁产量已经达到7亿吨左右。

鉴于目前国、外经济放缓，钢铁需求量下降，国钢铁已呈现明显的产能过剩现象。

虽然2012年下半年铁矿石、焦炭等原燃料价格有所下降，但是钢材价格下降的幅度更大，且随着劳动力成本的增加，使得大部分钢铁厂处于亏损边缘。

因此，低成本炼铁对国钢铁企业的生存至关重要。

劳动力成本的增加，加快了国高炉大型化的步伐，并因此提高了对入炉焦炭质量的要求。

如果依靠降低焦炭质量来降低高炉的炼铁成本，往往会适得其反；而采用合理配矿、提高铁矿粉的性价比，实践已证明可降低高炉炼铁成本为了高效、合理地利用低质铁矿粉，最大限度的降低炼铁成本，需要对铁矿粉烧结基础特性的测定方法及进展进行全面、深入地分析，顺应其发展趋势。

流动性是指在烧结过程中铁矿粉与CaO 反应生成液相的流动能力，即生成液相的粘性(与粘度有一定的相关性)，是烧结基础特性的重要组成部分。

它表征了粘结相的有效粘结围，对烧结强度有重要影响。

不同种类的铁矿粉由于其自身化学成分、结晶水含量、致密度等特性的不同，使液相流动性有所差别。

从烧结工艺看，烧结温度及烧结混合料的碱度均会影响粘结相的流动性。

目前衡量铁矿粉流动性能的主要指标是流动性指数，为了保证在试验温度形成的渣相有较好的流动性，通常将二元碱度选为4.0，将混合一定量CaO 的铁矿粉试样压片后，放在耐高温的合金垫片上(也可采用Al 2O 3垫片)，将试样放入竖式高温炉中，分阶段快速升温到预定温度后恒温保持4min ，冷却后测量铁矿粉与CaO 混合试样熔化后形成液相的摊开面积，计算得到流动性指数。

该方法测定的流动性指数是在基于一个温度点的数值，而实际烧结过程中，温度是有偏析的，靠近燃料处温度较高，远离燃料处温度较低。

于是在不同的温度段，铁矿粉有不同的液相流动情况。

因此，根据某个温度下的液相流动面积来推断其在烧结过程中的实际液相流动面积是不足的。

并且这也只是一个终点参数，无法描述液相流动的过程。

1文献综述1.1我国铁矿粉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，国尚存大量未被开发利用的难选铁矿。

[1]序号地区可开采储量主要矿石类型1 澳大利亚309 赤铁矿、褐铁矿、马拉曼巴矿2 巴西616 多孔赤铁矿、镜铁矿、铁英岩3 印度134 赤铁矿、磁铁矿4 南非28 赤铁矿5 委瑞拉18 多孔赤铁矿、镜铁矿、铁英岩6 加拿大62 镜铁矿、磁铁矿世界铁矿石年产量约为11亿t，中国是世界最大的铁矿石生产国,年产量为217亿t，巴西和澳大利亚的铁矿石产量分别为213亿t和211亿t，它主要铁矿石生产国还有俄罗斯、印度、乌克兰、加拿大及南非等。

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[2]。

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%[3]。

而且中小矿多，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。

我国铁矿石类型多，有磁铁矿、钒钛磁铁矿、赤铁矿，另外还有褐铁矿、菱铁矿和镜铁矿。

磁铁矿是我国最主要的铁矿石原料，属易选、利用率高的矿石类型,其储量和开采量均居各类铁矿石之首,探明储量约占总储量50%，主要分布于、、、、和等省区；赤铁矿含铁量在30%~50%，含磷高，属难选矿石，探明储量约占总储量18%，主要分布在、、、、和蒙等省区；钒钛磁铁矿含铁品位一般在30%以下，伴生V、Ti等贵重金属，矿床规模大、易采易选，探明储量约占总储量14%，主要分布于和两省。

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需求[4]。

以钒钛磁铁矿为例，该矿床属岩浆型矿床，已探明铁矿资源总量近100 亿吨，占全国铁矿资源总量的16.5％左右，矿区铁矿石平均品位为25%～47.5%，选矿后铁精矿品位为54％~56%[5]。

而我国从巴西、澳大利亚进口的原矿石品位为60%～68％，不用经过选矿工序。

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现有的铁矿资源，包括低品位铁矿资源，大幅提高国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[6]。

国钢铁企业应根据世界铁矿石资源特点和供应状况,依据最新的配矿理论及技术,合理选择和有效利用国外铁矿石资源,从而达到降低钢铁生产成本、增强企业竞争力的目的。

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[7]。

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[8-10]：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。

烧结的主要目的是：(1)将粉状料制成具有高温强度的快装料以适应高炉冶炼、直接还原等在流体力学方面的要求；(2)通过烧结改善铁矿石的冶金性能，是高炉冶炼指标得到改善；(3)通过烧结去除某些有害杂质，回收有益元素达到综合利用资源和扩大铁矿石原料资源。

现代烧结生产抽风烧结过程，是将铁矿粉、熔剂、燃料、代用品及返矿按一定比例配成烧结混合料，添加适量的水分，经过混合和制粒后铺到烧结台车上，在一定负压下点火，在强制抽风的作用下，料层燃料自上而下燃烧，产生热量，混合料在高温下发生一系列的物理、化学变化，部分散料熔化生成液相，冷却后粘结周围物料，最终固结生成烧结矿。

烧结是液相粘结的固结过程。

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[11]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[12]。

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[13]；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[14]，并对前人的大量工作做了很好的总结[15]。

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[16]。

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[17]。

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。