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鐵礦粉燒結基礎特性的研究

放大字體  縮小字體 發布日期:2021-06-21  作者:李鐵軍 吳戰林 彭元飛  瀏覽次數:1401
 
核心提示:摘要:為了更好地利用各種鐵礦粉,合理優化配礦,降低燒結成本,提高燒結礦入爐率。現使用微型燒結系統對十種鐵礦粉的燒結基礎特性進行研究,研究方向包括同化性能、黏結相強度和液相流動性能。 關鍵詞:微型燒結;基礎特性;同化性能;黏結相強度;液相流動性能
 鐵礦粉燒結基礎特性的研究

李鐵軍 吳戰林  彭元飛  

(陜西龍門鋼鐵有限責任公司煉鐵廠  陜西  韓城  715405)

摘要:為了更好地利用各種鐵礦粉,合理優化配礦,降低燒結成本,提高燒結礦入爐率。現使用微型燒結系統對十種鐵礦粉的燒結基礎特性進行研究,研究方向包括同化性能、黏結相強度和液相流動性能。

關鍵詞:微型燒結;基礎特性;同化性能;黏結相強度;液相流動性能

1  前言

鋼鐵企業的鐵礦石存在種類復雜、來源不穩、燒結基礎特性數據缺乏等問題,燒結質量難以保證。實踐表明,鐵礦粉的燒結基礎特性由于礦粉種類不同而存在差異,通過對其研究可以為合理利用礦石資源及優化配礦提供理論依據。目前,我廠燒結礦占高爐入爐料原料的75% 以上,對燒結礦指標要求越來越高。同時,我廠對鐵礦粉燒結基礎特性的了解不夠深入,不能有目的的對世界各地的鐵礦粉進行合理的選擇和使用,無法實現有效的“優化配礦”。因此,我廠與重慶科技大學合作,引進了微型燒結系統對鐵礦粉進行深入分析研究。本文對十種鐵礦粉進行燒結基礎特性研究,為制定最優化配礦方案提供理論依據,同時為我廠原料進購提供數據支撐。

2  實驗

2.1  實驗原料

鐵礦粉

TFe

SiO2

CaO

MgO

Al2O3

礦種一

62.66

4.32

0.01

0.05

1.83

礦種二

57.76

7.14

0.05

0.07

4.73

礦種三

61.71

4.15

0.06

0.22

2.69

礦種四

56.28

6.00

0.08

0.10

3.11

礦種五

64.01

1.43

0.01

0.06

1.70

礦種六

60.95

3.59

0.02

0.04

2.25

礦種七

63.49

3.48

0.39

4.06

1.10

礦種八

60.50

3.96

0.01

0.06

3.07

礦種九

61.79

4.62

1.14

0.86

0.85

礦種十

63.09

1.07

0.50

5.34

1.64

2.2  試驗方法

通過微型燒結實驗模擬燒結生產,對我廠十種重要燒結原料進行燒結基礎性能實驗。燒結基礎性能包括:同化性能、連晶強度、黏結相強度、液相流動性能。這里我們主要從同化性能、黏結相強度和液相流動性能方面著手。

2.2.1  同化性能

用電子天平秤取200目下鐵礦粉試樣0.8g,放入內徑為φ8mm的磨具內,用10Mpa壓力條件下保持10秒,壓制成φ8mm×6mm的圓柱體。用電子天平秤取小于200目CaO純試劑2.0g,放入內徑為φ20mm的磨具內,用20Mpa壓力條件下保持10秒,壓制成φ20mm的圓柱體。在同化性能實驗條件下,將制備好的鐵礦粉料柱和氧化鈣餅按要求放在微燒設備中進行實驗。

2.2.2  黏結相強度

用鐵礦粉和CaO純試劑充分混勻,配制2.0的二元堿度混勻料。然后稱0.8g混勻試樣,放入內徑為φ8mm的磨具內,用10Mpa壓力條件下保持10秒,壓制成φ8mm×6mm的圓柱體。在黏結相強度的實驗條件下,將料柱放入微燒設備中進行實驗。待冷卻后,對試樣進行抗壓強度測定。

2.2.3  液相流動性能

用鐵礦粉和CaO純試劑充分混勻,配制4.0的二元堿度混勻料。然后稱0.8g混勻試樣,放入內徑為φ8mm的磨具內,用10Mpa壓力條件下保持10秒,壓制成φ8mm×6mm的圓柱體。在液相流動性實驗條件下進行實驗。根據實驗前后的試樣面積比評價鐵礦粉流動性能。

3  結果及分析

3.1  同化性能

圖1 

由上圖可見,十種礦粉的同化溫度存在較大差異。依據重慶科技大學與各合作鋼廠提供的數據參數,總結分析認為1250℃到1300℃均屬于同化性能合適的礦粉。從表中看出,礦種九、礦種一、礦種八、礦種二和礦種七的同化溫度合適,礦種十和礦種五同化溫度偏高。十種鐵礦粉的同化性由強到弱順序為:礦種三>礦種六>礦種四>礦種九>礦種一>礦種八>礦種二>礦種七>礦種十>礦種五。

由實驗結果可知,同化性能的不同取決于鐵礦粉自身的特性。實驗表明:致密程度小、結晶水含量高的鐵礦粉與CaO的同化能力較強,脈石成分中的SiO2和Al2O3含量較高、MgO含量較低的鐵礦粉,與CaO的同化能力較強。

3.2  黏結相強度

圖2 

依據重慶科技大學與各合作鋼廠提供的數據參數,總結分析認為黏結相強度在3000N以上比較好,1000N-3000N中等,1000N以下為差。由上表可知,十種礦粉的粘結相強度均表現較好。十種鐵礦粉的黏結相強度由大到小的順序為:礦種六>礦種九>礦種七>礦種一>礦種十>礦種四>礦種二>礦種八>礦種三>礦種五。

研究表明鐵礦粉的黏結相強度的影響因素較為復雜,既與鐵礦粉的化學成分、礦物組成等常溫性能有關,又與鐵礦粉的同化性能、液相流動性能等高溫性能有關。

3.3  液相流動性能

鐵礦粉

流動性指數

1250℃

1270℃

1300℃

礦種一

0

0

2.83

礦種二

0

0

0

礦種三

0

0

0

礦種四

0

0.36

6.5

礦種五

0

0

0

礦種六

0

0

0

礦種七

0

0

0

礦種八

0

0

0

礦種九

0

2.91

-

礦種十

0

0

0

依據重慶科技大學與各合作鋼廠提供的數據參數,總結分析認為在相同溫度條件下,流動性能在0.8-1.7為比較合適的范圍,1.7-2.0流動性中等,2.0以上流動性太好。在不同溫度條件下,溫度低的較溫度高的流動性要好。由上表可知,十種鐵礦粉液相流動性指數存在較大差異。在1250℃條件下,十種鐵礦粉的流動指數均為0。在1270℃條件下,礦種四的流動指數為0.36和礦種九的流動性指數為2.91,其余礦種的流動性指數為0。在1300℃條件下,礦種一出現流動,流動性指數為2.83。十種礦種的液相流動性由強到弱的順序為:礦種九>礦種四>礦種一>礦種二=礦種三=礦種五=礦種六=礦種七=礦種八=礦種十。

由實驗結果可看出,液相流動性能首先與溫度相關,一般情況下,隨著燒結溫度的升高,鐵礦粉的液相流動性相應地增大。同時鐵礦粉中SiO2和Al2O3含量對流動性也起到一定的作用,SiO2是燒結液相生成的基礎,Al2O3屬于高熔點物質,適當提高SiO2和Al2O3含量有利于增加燒結液相的流動性。

4  結論

(1)礦種九、礦種一、礦種八、礦種二和礦種七的同化溫度合適,礦種十和礦種五同化溫度偏高。十種鐵礦粉的同化性由強到弱順序為:礦種三>礦種六>礦種四>礦種九>礦種一>礦種八>礦種二>礦種七>礦種十>礦種五。

(2)十種礦粉的粘結相強度均大于3000N,粘結相強度表現較好。十種鐵礦粉的黏結相強度由大到小的順序為:礦種六>礦種九>礦種七>礦種一>礦種十>礦種四>礦種二>礦種八>礦種三>礦種五。

(3)礦種二、礦種三、礦種五、礦種六、礦種七、礦種八和礦種十這七種鐵礦粉不流動,礦種九流動性很好,礦種一流動性較差。十種礦種的液相流動性由強到弱的順序為:礦種九>礦種四>礦種一>礦種二=礦種三=礦種五=礦種六=礦種七=礦種八=礦種十。

 

參考文獻

[1  ]吳勝利, 米坤, 林鴻. 鐵礦石的燒結基礎特性的概念[C]// 2000年煉鐵生產技術工作會議暨煉鐵年會. 中國金屬學會, 2000.

[2]  吳勝利, 杜建新, 馬洪斌,等. 鐵礦粉燒結粘結相自身強度特性[J]. 北京科技大學學報, 2005, 27(2):169-172.

[3]  吳浩方, 賈彥忠, 梁德蘭. 幾種常見進口鐵礦石的燒結基礎性能[J]. 鋼鐵, 2011(07):10-13.

[4]  何炳. 基于鐵礦粉燒結基礎性能的優化配礦研究[J]. 冶金管理, 2020, No.393(07):5+14.

 
 
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