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
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
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
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[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.
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