论铁矿石_烧结矿_球团矿_软化_熔化_滴落测试方法和基本参数的选择13页word文档

1989.白几第l期烧结球团
论铁矿石(烧结矿、球团矿)一软化、
熔化、滴落测试方法和基本参数的选择
包头钢铁公司钢研所付式
要
本文讨论了铁矿石(烧结矿、球团矿)的高退性能(软熔、滴落)的侧试方法和
从本参数的选择。

高炉冶炼的基本参数包括:还原气氛、沮度、煤气压力与流速、煤气成份、炉料负荷、矿石粒度、料层高度、试样质t(m)等作了较详细的论述,同
时简单介绍一r国外各种测试装置并为今后制定标准方法提出了初步设想。

1高炉冶炼的基本技术参数
高炉冶炼中最墓本的儿个技术参数是:
l)还原气氛;2)高2益(从200‘(二下2200
℃);3)有较高的煤气流速;4)炉料承受
自身的负荷压强;5)变化着的煤气成分
等。

1)还原气氛。

一切高炉中的反应都在
还原气‘氛中进行。

表1、表2的软化,熔化温度表明,在没
有还原的条件下,烧结矿的碱度越高,软化
和熔化温度(收缩40%时的温度可以近似地
看作熔化开始温度)就越低。

可是在还原条
件下,情况正好相反,烧结矿(Cao/510:在
o~1.8范围时)的碱度越高,熔化温度也越
简。

表3是一组酸性球团矿的熔化温度的数
据。

也说明球团矿的熔化温度与还原状况有
关。

一般来说,还原率越高,熔化温度也越
局。

山此可见,比较准确地说,软熔滴落性
能的测定是在荷重还原下的软熔滴落性能的
测定。

2)温度分布曲线。

大体上来说,高炉
内从纵向(轴向)来看是反S形曲线状的温
度分布。

通过高炉实测和高炉解剖资料的计
算,得出基本数据如表4。

大体上,200~900℃属于上部热交换
区,升温速度约为20~20℃/min;900~
1100℃属热呆滞区,升温速度很小,1100℃
至1500℃左右是软熔区,升温速度约为3~
5
C/min。

3)炉内煤气压力与流速。

高炉内的煤
气压力并不很大,不过是1~2个大气压,就
烧结矿在级化气氛中的荷,软化
1
‘!表1
烧结矿孩度Cao/510:
软化开始沮度,℃
收缩40纬之沮度,℃
107010401025
130512801285
970960915
126012451225
(烧结矿510:6.0~5.4%,A]:033.0~4.1%)· 4.2989年第1期
烧结矿在还原条件下的熔化沮度{’]表2 1100℃,90分钟预还原1200℃,90分钟预还原C扭0
510,
还原度
熔化始
熔化终
CaO
510:
还原度
熔化始
熔化终
25。

6
32。

7
58。

4
64。

8
71。

0
75。

4
121015300
O。

5
13。

0
30。

2
1210
1240
1490
0。

5
0。

9
1310
1320
14701440
31。

0
37。

i
12501470
130012801390
O曰,1尸沙
八 ..二11
1350
1420
]380
1350
1390
1480
39。

3
1420
1450
1500
1520
”勺 吕
..二,.肠
(试样在900℃下还原至富氏休,然后在CO/N:二30/70,流tz5NI/min在90分钟内在1100℃和1200℃下
还旅,然后洲定烙化沮度)
试验条件与衰2相同的吐性球团矿熔化沮度l’]表3
二次预还照还原度熔化开始沮度熔化终了沮度
温度,℃l才间,min%℃℃
12601350
100012801420
13201970
13601420
13501440
13601430
舟“舟“”-
nU八U,臼O八 nU八“,d内bl几,五九J介b
1100
14001430
1360144Q
1320
1320
1110
1380
1370
1420
1470
1480
89一15253128
120
180
n”n
ŽU•nU,臼00目J月七,几11
1200
高炉内不同区城的升、降沮速度表4户
研究者温度确定的条件oC/min
斧胜也[.玉
G。

Clixbyl‘]
SeijiTagaehi‘5]
炉身上部升温速度
高炉软熔带升温速度
炉身上部升沮速度
炉身下部升沮速度
10~20
3~5
2。

8
由解剖资料计算
在最佳冶炼条件下
(无软熔带)姚结球团
翻
一-一一
一
一
一
5
一
—一——一—-—一一一一——一C仇CO‘CO,、l 1100
900
700
500
300
100
00
90
80
70.605
口0.侧对.
U:侧烈
Ž”U
02019728一2
化工规格来看,是属于低压操作,对炉内的
化学反应影响不大。

然而煤气流速却是一个很重要的参数。

由表5可见,高炉料层中的实际标态流
速与高炉中的空器标态流速在数量上很接近。

这是由于表中数据均系假定气流通道是垂直的直线型的,然而料层的实际流线长度
通常是垂直直线长度的2~3倍。

所以表中的数据虽然是实际流速,但数量上与空器流速
是相近的,数值为:在炉身下部,标态流速约为。

.5~1.oNm/“;在炉身上部约为1.5一2.ON:n/s。

4)煤气成份。

高炉炉腰外的煤气约为
co4o%,N260%,从炉喉逸出的煤气中
Co:和CO一般在16一20%和24%之间,随具体冶炼条件不同而变动。

图1是根据两个中型高炉的实测数据{’}
而绘制的。

二旦五一
Co,+co
3吸、魂叹、sn
大1吸川《,/.)
图1高炉煤气与温度(实测数据)
的关系
高炉中的气流速度(Nm/s)表5
抽抽抽
一石·……
11111〔6〕〕炉艘平均流速速0。

7~1。

000
炉炉炉炉喉平均流速速]。

0~1。

333
伯伯伯伯伯伯
22222〔7〕〕炉身上、中、下部!1.75,z一9,0.8222
炉炉炉炉身上,·,,、下部}}}
一一丁一…川{服、”一矿矿0。

57,l。

1333{{{炉瓜炉喉空器流速速0.88,1。

5333
曲线对比。

由图2可以看出,S、P高炉实测数据的
CO
亡o:+
FeO+
co比值在相同的温度下都大于对应的
____.CO
co=re十CoZ平衡态下的co丁代。

比
植。

其它几条曲线是四个试验装置采用的曲
线,基本上都在高炉实测线和平衡态线之
间,但无论哪条曲线都与实测线有相当大的
差异。

5)炉料负荷。

在高炉各个部位上,由
于料柱自身的重量给出了对各部位的压强,
可是现在缺乏实测的数据。

斧胜也(‘]按
2000m’高炉软熔带承受压为确定为1.2k引
em’(估算)。

JohnH.seheel[,]按另一座
高炉(估算)确定为2.o4kg/cm’。

我们的估算结果是,50。

m’高炉,有
效高度Zsm,炉身下部约一skg/em’,炉身
中部约o.skg/cm’。

因而取平均值0.5一1.0.6
}}}}}}}}}才,,.....!!!’}}}}lll‘lll赚赚___F宁o十c...O一:::::::::::_了了FFFe一十C(((户:::丫’’’一一仁一}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}
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1989年第l期
说,一个球团矿或一小块矿石就可以作测
定,即使试验方法本身误差很小,但是由于
试样的代表性很差,总的结果就不可靠了。

可见必须有一定数量的试样,实践指出,最
少的数量以5009为宜,相当于200个左右的
粒子或球团矿,只有这样才能使试样的代表
性得到保证。

枷洲800600400
p‘侧喊
0.40.50.60.70.80.91口
CO
CO+CO:
田2高炉煤气与温度(对比数据)
的关系
kg/em’是适当的。

铁矿石、烧结矿、球团矿的基本参数主
要有平均粒度、试样质量(m).和料层高
度等几项。

6)矿石粒度。

为了检验铁矿石的品
质.,粒度要能代表真实入炉情况是很重要的,
球团矿粒度一般小10~12.5mm占绝大
部分,烧结矿、块矿入炉上下限为40一smm左右,平均粒度约为15~20mm。

但如果考虑还有低温粉化的影响,则取平均粒度为10~12.5mm也是比较切近实际情况的。

7)料层高度。

料层中有空隙率,这是重
要的参数。

高炉中的料层有40%左右的空隙率l’1,在高炉外的球团矿的堆存空隙率约为40%,块矿约为45%,烧结矿约为50%。

这
两方面基本接近。

试验中也应有一定料层高度,太高则受料层高度上还原率差距和电炉恒温区的制约,层次太少,例如4层以下, 甚至只有一层,这样就没有模拟性了。

8)试样质量(m)。

按试样本身来
2高炉模拟试验和铁矿石冶金
性能试验的区别
铁矿石在高炉冶炼中的物理化学反应,
一方面受原料本身的基本参数(如铁份、粒度、碱度、气孔率、粘结相、含铁矿物相等因素)所决定,另一方面又与高炉冶炼的基
本参数(如气压、温度、煤气流速、煤气成分等)有密切关系。

研究铁矿石的冶炼模拟试验既要保持针矿石的基本参数反映真实情况,又要力争有与实际冶炼条件相接近,最
好是完全相同的冶炼参数,其趋势是越要模拟高炉,试验工作也就越复杂。

例如日本钢管公司福山研究所{’0’、法国钢铁研究院(IRslD)首创的鲍里斯(Boris)试验装置
以及冈本晃{‘’!等建立的鲍里斯炉和荷重还原软化熔化装置等都是这样一类试验装置。

类似.上述方法的试验设备和消耗都比较
庞大,供专门研究之用是很好的,但作为日
常检验用就未免过于复杂了。

另一方面,这
种模拟参数变化,大多数方法还存在一个缺
点,即整个试验误差的均方差等于所有参数
之误差的均方差的代数和,可见参变数精确
度越低,参变数的数目越多,综合试验结果
的误差就越大。

大型多变量冶炼模型虽然模
拟性较强,而试验的重显性也会随之降低。

特别是在高温条件下,能达到双试样极差为
10%都不容易,更不用说要求在5%以下的
水平了。

,该处质t(m)和品质分别指习椒称呼的数t和质t,以下同。

烧结球团对铁矿石高温冶金性能的测定来说,主
要的目的是对各种块矿、烧结矿、球团矿的
基本性能作检验和鉴定。

这时,应该使试验
尽可能反映矿石本身的特性,还要尽可能地
减弱冶炼条件参数带进去的试验误差。

理想
的情况是一切冶炼参数都稳定不变,但这是
办不到的。

高炉解剖结果指出,铁矿石、烧结矿、
球团矿_t要靠高温还原。

表6的数据证明了
这一点。

日本店烟1林高炉软熔带的矿石还原度(%)表6
,块层次
…仄域…”、;矿{,矿{”团矿
79。

81。

:
”h00确b舟b.
亡J6乙,..•一b•卜月了,.主,JGS(炉身中部)
二勺..二,IJ,
Gl‘.(炉身下部)
B区(软化区)
C区(靠近B区、块矿试)
D区(块矿伏)
D区(块矿伏)
12。

3
36.6
由图3可以看到,庄灿1”高炉进入软熔
带以前,炉中心部位的还原度可达50%,炉
墙附近只有一。

一20%,中间部位可达30;石、
平均进入软熔带以前的还原度约20%左右。

还原率
<10
10~20
20一30
30~50
>50
口口口以.l
已rLee卜esrLes卜l卜Lr
八U工勺nU.勺n.‘J
.二,二,臼乃‘
还原率,
(10
10一20
20一3()
30一50
50一70
口勿四留.
圈3瓜灿1“高炉j五原率分布情况
洞冈4#高炉进入软熔带以前,高炉中心
部位的还原度可达20%,而边沿较高可达40
~60%,平均约为30%左右(见图4)。

通过模拟打水试验确定了高炉打水冷却
中引起铁矿再氧化程度约为原来已达到的还
原度的20一30%{’‘曰‘”,按这一数据校正
图4洞冈4件高炉还原率分布情况
后的平均还原度约为25一37.5%(庄烟1”)、
28.6一42.9(洞冈4“),即25一40%左右。

西德曼内斯曼钢什公司的5“高炉是用气
态和液态NZ冷却的,使用N:冷却可以防止
铁矿的再氧化和破坏原有料层结构。

还原度
的情况参见图5[’‘’。

在进入软熔区以前,
炉中心部与上述两个日本高炉的校正后的还
原度非常接近。

这里就提出了一个问题,即
铁矿石在中温区域的还原度并不高,不过是
25一切%。

而铁矿石、球团矿在软化时还原
度却已达到70~80%,高碱度烧结矿也已达。

8
一一—一-一—~.一—~一一—一一
1989年第I期
到80~90%,可见1000~1200℃的高温还原
占有重要地位。

I8
16
14
12
10
8
6
4
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JJJlll门门门口口厂厂
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月斗瞬令于口时
020*********
还原度,荞
日5受内斯曼5号高炉还原率分布情况
荷重还原下的软熔滴落性能测定主要是
由含铁矿物的还原性能和脉石以及金属铁的
熔点来决定。

完全不考虑还原条件固然是搞
不清软熔性质的,而人为地规定预还原度为
60、65、70、90%等也是缺乏根据的。

因为
各种矿石的中、高沮还原性能不同正是引起
荷重软熔性能变化的重要因素和主导因素。

要同时解决还原度和软熔性能的测定就是这
项侧定工作方法的主要困难之一。

除此以
外,高炉条件、反应管的密封也都是技术困
难较多的地方。

3国外各测试装置简介
我们收集和分析了34种测试装里和方
法。

由于篇幅所限,这些原始资料均已略
去。

它们大体上可以分为六个类型,兹分别
介绍其要点如下:
类型工(包括2种装置):这是最简单
的侧荷重软化的方法,但有两个根本缺点。

一是没有还原过程,二是矿石破碎到1一
3nUn,因此失去了代表性和高护冶炼的基本
条件—还原气氛。

类型n(包括3种装置):是一种简便
灵巧的试验装置,可以供科研作对比试验
用,缺点就是矿石试样太少.只使用一个球
团矿或一块矿石、一块烧结矿。

显然是缺乏
代表性的。

类型,(包括5种装置):这种方法有
两个缺点,一是矿石破碎(还原后),二是
矿石进行定时或定量的预还原。

预还原度本
来是一个要探求的数量,预先规定它,除了
为着研究还原度与软熔性能的内在关系以外
就没有实际意义。

类型N(包括5种装置):这个类型的
方法和类型l相似,但预还原后的矿石不进
行破碎。

由于矿石是进行定量预还原的,所
以只能用于研究。

以上四个类型或是不用还原气氛,或是
将矿石破碎至几个毫米以下,或是人为
规定预还原度,或是只使用一个矿石粒子作
试样等,都不符合检验铁矿石在荷币还原一l;
的软熔性能的基本要求,因而不可能采用它
们作为标准方法。

类型v(包括12种装置):这个类型的
不同装置,在这34种方法中占12种,超过了总
数的1/3,单纯从数量上也可以石出这类装
置和方法有更多的优越性。

这类装置的原料
参数合乎实际情况,冶炼参数有模拟性,但
也和还原粉化、还原膨胀的标准方法相同,
采用简化的模拟.力求冶炼参数带入的误差
尽量地小,而突出对矿石性能的比较和鉴
别。

类型VI(包括7种装置):是比较全面
地模拟高炉冶炼条件的方法,实质上是一种
冶炼模拟试验方法。

_七要作为研究设备。

’与
然也可以作检验之用。

4标准方法的初步设想
对于开展这项工作,提出以下一些初步
设想,希望能够起一个抛砖引玉的作用。

烧结球团。

9. 下面我们先研究和选择试验所需要的琴
本参数。

1、铁矿石、烧结矿、球团矿的试样
的粒度范r祠可以采用10一12.5mm和150
4695,1504696,150遗607,xso72一5,Dp
4698保持一致,而且有代表性。

9)柑涡内直径与上述五个标准比较取
中75mm。

取中1Zomm虽然更好一些,但设备
太大。

考虑到中75mm/小10一12.5mm只有
6~7,因此也不能再降低琳偶内径的尺寸
了。

10)料层高度取60mm,即有5~6层矿石
粒子,相应的试样质量(m)约为socg,这
个数量既与上述五个标准保持一致,也保证
了试样应有的代表性。

11)负荷,采用简化模拟,取0.5或1.0
kg/cm’,而且倾向于用o.skg/cm’,同时倾
向于使用配重加压的方法。

为了压块不致太
重,可以采用0.skg/em’,因为0.5或1.0
kg/cm’对试验没有明显的影响。

12)还原气体压力可维持585通~7s45pa
或75遵5一gso7pa。

13)还原气体成分也采用通用的CO/NZ
=30/70。

杂质上限亦规定为H,、HZo、Co:
均应小于0.2%(休积),o:应小于0.1%
(体积)。

以上6个参数一经固定之后,煤气流量
和温度曲线就是关键性参数,也是调节因
素。

确定绝对的软熔性能测定值是困难的,
因此要找出一个“拟似的标准试样”,根据
高炉解剖的数据,高碱度烧结矿(CaO/
510:二1.5~1.7)在软化以前可以达到80
~90%的还原度,在100oC以下的中温区的
还原度只占30~40%。

因此需要选一种还原
性好的高碱度烧结矿(51025一6%、Cao/
51021.5一1.7)作为试验标准样。

设计不同
的煤气流量和升温曲线,达到这种高碱度烧
结矿在900℃以内还原度为30~40%,在
1200℃以前还原度为80~90%。

因此对温度
曲线和煤气流量的设想如下:
14)煤气流量大于上述五个标准,将采
用3oN’/min以上。

15)升温曲线采取三段变温制度,即200
一900℃这一段升温速度为1。

0℃/min,
1200一1500℃为5.0℃/min,900~1200℃
主要是高温还原,可根据预还原度指标80~
9衅石来确定这一段的时间和升温速度。

关于测定装置应给出的试验结果,首先
是料层收缩率(%)和料层气流阻力(即压
力损失)。

其次是通过Co、CO:自动分析仪
确定还原度(%)。

关于试验指标,可以考虑料层收缩率
10%为软化开始温度,收缩率50%为软化终
了温度,压力损失急剧上升的拐点为熔化开
始温度,料层收缩100%为熔化终了温度。

也可以将软化终了和熔化开始温度合成一
个。

此外,还有最大压差时的温度。

今考文做
〔一〕B.A.及。

刀””eK”皿,((勺.T.及.113B.By3. q.M。

》1984,12,P3I~s言
〔2〕KiiehiNaritaet.al.,《Trans.ISIJ》1079, ]9,P766
〔3〕斧胜也,《铁巴钢》,1975,6,I,777
〔4〕G.Clixby,《Ironmakingandsteelma一‘king》,1980,2,P68~75
〔5〕seijiTogaehiU.s.W,((StahlundEise几并
]981,18,P43~51
〔6〕神原健二郎,((铁乏钢》1976,5.P535“546
〔7〕KarlFngelU.S.W,((StahlundEisen努
1973,1,PI~8
〔幻斧胜也,“高护软化熔融带的反应研究分,《包俐
科技处译本》
〔9〕JohnH.geheel,《IronmakingProeeed加95》]979,P164~470
〔,。

〕山冈泽次郎等,《铁乏钢》,一980,10,P1850~ 1859
fl’〕l刃本晃等.《铁色钢》,1986,10,P1529~J536
〔12〕[:村泰人等,((铁巴钢》.1976,5,P547~558
〔]3〕佐佐木太郎等,《铁七匆》,1976,S,P580~591
〔1难〕KarlFngel,U.S.W.,((StahlundE!,,”》
1986,22,18~23.10·烧结球团1989·牟第l期
宝钢
一
粉矿混匀生产实践
上海宝山钢铁总厂生产部沮大威
提要
木文扼要介绍了宝钢现代化大型混匀料场于1985年投产后的生产情况并对混匀物
料抽送的几个参数进行了理论推算。

实践证明,宝钢粉矿混匀技术设计合理、设备先进、运行可靠、效果良好,能满足现代化大型生产的要求。

混匀作业部分指标已达到
或超过国际先进水平。

王前言
铁矿石混匀对高炉冶炼的作用人们早已
有所认识,但是作为一项新技术并得到普遍
推广却还不到二十年。

我国第一个现代化大型混匀料场于1985
年在宝钢建成投产,到1987年底止已累计生
产匀矿gMt(湿矿)。

随着中国冶金工业的
不断发展,今后将会有更多的混匀料场陆续
投入建设和使用。

因此,了解宝钢匀矿的堆
积原理、作业状况、混匀效果对各兄弟厂完
善混匀工艺,提高混匀效率可能会有所帮
助。

粉和粉碎粉)、球团筛下粉、烧结筛下粉、
锰矿粉、氧化铁皮、粒铁、高炉灰、转炉渣
等含铁原料按一定比例中和混匀而成,不包
括蛇纹石、石灰石、硅砂、生石灰等熔剂性
原料。

其中铁矿石是主要含铁原料,占含铁料
总量90%以上,表1列出了匀矿配合比例。

2原料条件
宝钢匀矿是由铁矿粉(包括块矿的筛下
3混匀原理
混匀是依据经典的平铺直取原理,通过
匀矿堆料机、匀矿取料机实施的,但是由于
采用了现代化的专用设备和控制技术,因此
匀矿成分就更趋均匀、更趋稳定了。

3.1堆积
参与混匀的原料从混匀配料槽BH中经
定量给料器CFW布到混合皮带BBC上,沿
METHoDSFORs0FTENxNe,MELTxNoANDDRoppxNGTEsTsoFIRoN
oREs(sINTERsANDpELLETs)^NDTHEIRBAsxCpARAMETERs
FuS九i
Abstraet
Basedonanalysisofredueingatmosphere,temperature,gaspressureand
flowrate一
saseomposition,burdenloading,sizedistributionofironores,ete.
!nBF,themethodsforhigh一temperatureproperties(softening,meltingand droPPing)testsofironores(sintersandp ellets)andth”irbasieparametersar e
discussed.Testingapparatusofvarioustypeusedintheworldnowaredescri- bed。

someideasfordeveloppingstandardmethodsinehinaaregiven.。