李乾坤，楊大兵，華緒欽，王帥，楊開陸

( 武漢科技大學(xué)冶金資產(chǎn)高效利用與造塊湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430081)

摘要: 為了探究原料堿度、水分、配碳量對提高燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的影響以及得到較好燒結(jié)指標(biāo)的燒結(jié)礦。在制粒時間6 min，點(diǎn)火溫度1050℃，點(diǎn)火時間2 min，點(diǎn)火負(fù)壓6 kpa，燒結(jié)負(fù)壓10 kpa 的試驗(yàn)條件下進(jìn)行了單因素多水平正交燒結(jié)杯試驗(yàn)。研究結(jié)果表明: 堿度對燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度有較大的影響，隨著堿度的增加，燒結(jié)原料中CaO 含量增多，生成的燒結(jié)礦中的鐵酸鈣晶體含量變多，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度得到提高。配碳量提高過程中轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度呈現(xiàn)先增加后降低趨勢，配碳量過高，燒結(jié)過程中Fe₂O₃被大量還原，鐵酸鈣晶體含量降低，鼓強(qiáng)度降低。水分添加過程中，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度也呈現(xiàn)先增加后降低，水分含量適當(dāng)時，燒結(jié)料層透氣性較好，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度得到提高，水分含量過高，料層透氣性變差，燒結(jié)阻力增大，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度降低。綜合各試驗(yàn)條件，在堿度配比1. 98，配碳量5. 5%，水分6. 5%時，可得轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度79. 5%，成品率86. 5%，TFe 56. 4%，F(xiàn)eO 8. 78%的優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦。相比原配料制度，在保證TFe 品位下，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提高5. 5%，成品率提高6. 0%，F(xiàn)eO 含量也得到降低。

關(guān)鍵詞: 燒結(jié)礦; 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度; 成品率; TFe; FeO

轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度是對燒結(jié)礦質(zhì)量評價的一個非常重要的指標(biāo)，直接影響到燒結(jié)礦煉鐵的過程的好壞，高強(qiáng)度的燒結(jié)礦對煉鐵過程中高爐布料和料柱透氣性有重要影響，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度越高燒結(jié)礦的性能就越好。本研究對燒結(jié)原料的配料制度進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從二元堿度、配碳量、水分入手，進(jìn)行了燒結(jié)杯試驗(yàn)，得到了較好的試驗(yàn)結(jié)果，在提高轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，保證了TFe 品位，提高了成品率，降低了FeO 含量，同時也探討性的發(fā)現(xiàn)了影響燒結(jié)礦FeO 含量的相關(guān)因素，對其合理開發(fā)利用提供了技術(shù)依據(jù)^［1－4］。

1 原料性質(zhì)

燒結(jié)礦原料主要由燃料( 煤粉) 、熔劑( 白云石、石灰石、生石灰) 、返礦和混勻料幾部分構(gòu)成。對原料中混勻料和返礦進(jìn)行了化學(xué)多元素分析見表1，對燃料( 煤粉) 進(jìn)行了固定碳含量分析見表2，對熔劑( 白云石、石灰石、生石灰) 進(jìn)行了二元堿度化學(xué)元素分析，結(jié)果見表3。

由表1 可知，混勻料中TFe 品位59. 24%，F(xiàn)eO含量9. 08%，二元堿度0. 17，Al₂O₃含量1. 37%，MgO含量0. 32%，MnO 含量0. 20%，S、P 含量都較低，TFe 品位較高，F(xiàn)eO 含量也較高，二元堿度較低，Al₂O₃含量較為適當(dāng)，MgO 含量也較低。

由表1 可知，返礦中TFe 品位54. 25%，F(xiàn)eO 含量2. 40%，二元堿度1. 71，Al₂ O₃含量1. 74%，MgO含量1. 63%，MnO 含量0. 18%，S、P 含量都較低，TFe 品位較為適中，F(xiàn)eO 含量較低，二元堿度較高，Al₂O₃含量較高，MgO 含量也較高。Fe 品位較為適中，F(xiàn)eO 含量較低，二元堿度較高，Al₂O₃含量較高，MgO 含量也較高。

由表2 可知，對燃料( 煤粉) 進(jìn)行固定碳含量化學(xué)分析，可見在煤粉中固定碳含量81. 83% 灰分11. 04%，揮發(fā)分7. 13%，燃料熱值28. 42MJ /kg，發(fā)現(xiàn)煤粉中的固定碳含量較高，煤粉熱值也較好，揮發(fā)份較低，易于燃燒。

由表3 可知，發(fā)現(xiàn)熔劑中石灰石堿度最高為25. 19，然后是生石灰22. 96，最后是白云石20. 69，熔劑堿度整體都較高，在配料過程中可以通過調(diào)節(jié)熔劑的量來改變燒結(jié)堿度。

2 燒結(jié)杯試驗(yàn)研究

2. 1 試驗(yàn)方案的確定

根據(jù)燒結(jié)原料的成分比例，決定在原料制粒時間6 min，點(diǎn)火溫度1050℃，點(diǎn)火時間2 min，點(diǎn)火負(fù)壓6 kPa 的條件下，采用先在配碳量和水分固定條件下探索較佳堿度，然后在較佳堿度和固定配碳量條件下探索最佳水分條件，最后在較佳堿度和較佳水分條件下探索較佳配碳量，得出較佳的燒結(jié)礦試驗(yàn)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和成品率，然后綜合三種條件確定最優(yōu)的燒結(jié)礦配料方案，試驗(yàn)全流程見圖1。

2. 2 堿度試驗(yàn)

堿度試驗(yàn)^［5－7］在原燒結(jié)配料制度中水分添加5. 0%，配碳量4. 3%的條件下，通過調(diào)節(jié)熔劑( 白云石、石灰石、生石灰) 的比例達(dá)到改變堿度的目的，不同堿度下得到試驗(yàn)燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、成品率見圖2，TFe、FeO 含量變化見圖3。

由圖2 可見，在水分添加5. 0%，配碳量4. 3%，燒結(jié)點(diǎn)火制度不變的條件下，燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和成品率隨著堿度的提升先增大，當(dāng)堿度達(dá)到一個較大的條件時，又反而降低，堿度增加主要是混勻料中的CaO 含量增加，燒結(jié)礦中的主要成分鐵酸鈣會增多，燒結(jié)礦的強(qiáng)度便會得到提升，從而可以得出較佳的堿度條件為1. 98。

圖3 發(fā)現(xiàn)在堿度不斷增加的過程中，燒結(jié)礦FeO 含量卻在逐漸降低，堿度增加，混勻料中的SiO₂減少，和FeO 結(jié)合生成的硅酸鐵會減少，轉(zhuǎn)化成的FeO 會較少，因而FeO 含量會降低，TFe 含量也在逐漸的下降^［10］。

2. 3 水分試驗(yàn)

在堿度試驗(yàn)得出最佳堿度1. 98 基礎(chǔ)上，配碳量定為4. 3%，通過調(diào)節(jié)水分添加，探究得到的燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、成品率見圖4，TFe、FeO 含量變化見圖5。

由圖4 可見，在堿度試驗(yàn)得出最佳堿度1. 98 的基礎(chǔ)上，配碳量定為4. 3%，點(diǎn)火制度不變，隨著水分的不斷增加，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和成品率先升高，當(dāng)水分添加達(dá)到一個較大的值后，反而降低，得到最合適的水分添加比例6. 5%，在≤6. 5%的水分條件下，燒結(jié)原料的治粒效果較好，燒結(jié)過程中料層的透氣性較好，燒結(jié)礦焙燒更加充分，粘結(jié)相生成多，燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和成品率更高，但當(dāng)水分添加過多后，燒結(jié)料透氣性變差，燒結(jié)礦焙燒不夠充分，粘結(jié)相生成較少，生成的燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和成品率就會降低。

圖5 發(fā)現(xiàn)在水分不斷增加的過程中，燒結(jié)礦中TFe 含量隨水分添加呈現(xiàn)增加的趨勢，水分增多，混勻料制粒效果變好，燒結(jié)過程透氣性變好，使得燒結(jié)礦TFe 轉(zhuǎn)化增多，F(xiàn)eO 含量隨水分增多，逐漸增多，水分添加使燒結(jié)原料制粒效果較好，燒結(jié)過程中透氣性較好，可以充分的反應(yīng)生成FeO，起初亞鐵含量會隨著水分的添加增加，當(dāng)水分量過大后，燒結(jié)原料的透氣性變差，導(dǎo)致FeO 生成不充分，反而會降低^［11］。

2. 4 配碳量試驗(yàn)

在堿度1. 98，水分添加6. 5%，點(diǎn)火制度不變的條件下，對配碳量試驗(yàn)^［8－9］通過改變?nèi)剂? 煤粉) 的添加量來改變燒結(jié)過程中的配碳量，探究得到的燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度，成品率見圖6，TFe、FeO 含量變化見圖7。

由圖6 可知，在配碳量試驗(yàn)中，隨燃料添加，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和成品率都是先增加，到最大值后下降，在配碳量≤5. 5%過程中，配碳量增加，燒結(jié)料燒結(jié)更加充分，燒結(jié)效果較好，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和成品率會增加，當(dāng)配碳量繼續(xù)增加，燒結(jié)過程中的Fe 會更多的轉(zhuǎn)化成FeO，F(xiàn)eO 會不斷增多，反過來會降低燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和成品率，但是對成品率的影響沒有對轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度影響大。

由圖7 發(fā)現(xiàn)在燃料不斷添加的過程中，TFe 變化不大，在一定值56. 0%左右波動，F(xiàn)eO 隨著配碳量增加，也呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢，由于配碳量增加，燒結(jié)過程中的還原劑C 含量不斷增加，還原的FeO會不斷增多，并且發(fā)現(xiàn)配碳量增加對FeO 含量有較大影響^［12］。

3 結(jié)論

( 1) 在不改變燒結(jié)礦原料成分基礎(chǔ)下，在堿度1. 98，配碳量5. 5%，水分6. 5%條件下，可以得到轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度為79. 5%，成品率86. 5%，TFe 56. 4%，F(xiàn)eO8. 78%的優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦。

( 2) 燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度在堿度、配碳量和水分含量變化的過程中都呈現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢，其中轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度主要受堿度的影響，是由于隨堿度增加，CaO 含量增加，影響燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的主要成分鐵酸鈣含量會增多。

( 3) 堿度、水分、配碳量都對燒結(jié)礦FeO 含量有影響，其中配碳量對FeO 含量變化有較大影響，隨著配碳量增加，燒結(jié)過程中的還原劑C 含量不斷增加，還原的FeO 會不斷增多。

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