原波 唐曉東 陳東文 吳戰(zhàn)林

（陜鋼集團(tuán)龍鋼公司煉鐵廠）

摘要：隨著市場鐵礦石價(jià)格的持續(xù)上漲及供礦緊張，龍鋼公司計(jì)劃引進(jìn)新的外蒙礦種。本文著重考察同化性、液相流動性、粘結(jié)特性、連晶特性4大燒結(jié)特性，并與目前龍鋼公司主要燒結(jié)礦粉超特、印粉進(jìn)行分析比較。從而為龍鋼公司合理引進(jìn)新礦種優(yōu)化配礦結(jié)構(gòu)提供參考意見。

關(guān)鍵詞：鐵礦粉；燒結(jié)特性；優(yōu)化配礦

1  實(shí)驗(yàn)礦種方法及礦粉成分

本實(shí)驗(yàn)以外蒙礦跟澳大利亞礦粉超特、印粉進(jìn)行分析比較。實(shí)驗(yàn)采用鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過微型燒結(jié)法檢測鐵礦粉的同化性、液相流動性、粘結(jié)強(qiáng)度、連晶強(qiáng)度4大燒結(jié)特性。

表1實(shí)驗(yàn)所用三種礦粉的化學(xué)成分

2  三種礦粉實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1  外蒙礦粉與超特、印粉的同化性能分析

鐵礦粉的同化性能是礦粉與CaO的反應(yīng)能力，表征的是鐵礦粉在燒結(jié)過程中生成液相的難易程度。

圖1

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出外蒙礦粉的同化溫度最高，其同化能力最差。而超特、印粉兩種礦粉同化溫度較低。最低同化溫度超特和印粉相差不大。

三種礦粉均屬于高硅礦。外蒙礦粉的SiO2含量最高為7.16%。盡管它硅含量最高，有利于形成復(fù)合型鐵酸鈣。但分析認(rèn)為外蒙礦粉同化溫度較高的主要原因是其本身CaO含量過高由于同化性實(shí)驗(yàn)是采用純CaO壓成的小餅上放置鐵礦粉樣品。鐵礦粉自身含CaO越多自身堿度越高，鐵礦粉中CaO含量高時在高溫條件下抑制了反應(yīng)界面的液相生成量，因此需要更高的溫度來反應(yīng)生成液相。其次外蒙礦粉中MgO也高大2.08%, MgO是高熔點(diǎn)物質(zhì)，會促進(jìn)赤鐵礦分解呈磁鐵礦，且抑制鐵酸鈣的形成，在高溫的固相反應(yīng)中會形成難熔物。

燒結(jié)礦的同化溫度過高不利于燒結(jié)混合料固結(jié)在一起。過低則影響燒結(jié)料層透氣性。對燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量有一定影響。外蒙礦粉同化溫度較高，因此在配入外蒙礦粉代替超特粉后，應(yīng)增加其他同化溫度較低的礦種，才能穩(wěn)定燒結(jié)礦的質(zhì)量而不受影響。

2.2  外蒙礦粉與超特、印粉的液相流動性能分析

鐵礦粉的流動性能是指鐵礦粉與CaO反應(yīng)生成液相的流動能力。它表征的是礦粉的有效粘結(jié)范圍。

本實(shí)驗(yàn)通過在二元堿度4.0條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其液相流動性能如下表2

表2

由上表可知外蒙礦粉液相流動性能最好，在1250℃就產(chǎn)生液相流動性。超特粉在1270℃流動，印粉則在1250℃、1270℃、1300℃均為產(chǎn)生流動，液相流動性能最差。

液相流動性能越好，其有效粘結(jié)范圍越廣，這有利于混合料的粘結(jié)。但是過大的液相流動性能容易使粘結(jié)層變薄，從而形成薄壁大孔的燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)。

因此用外蒙礦粉代替超特粉時需要考慮完全等配比替換帶來的影響。外蒙礦粉液相流動性能比超特還要好，等比例替代超特后可以進(jìn)一步改善燒結(jié)料的綜合流動性能。用外蒙礦粉替代流動性能差的印粉，燒結(jié)料綜合流動性能將大大提升。則可能會使燒結(jié)礦整體變脆，固結(jié)強(qiáng)度降低。

2.3  外蒙礦粉與超特、印粉的粘結(jié)強(qiáng)度分析

粘結(jié)強(qiáng)度表征的是鐵礦粉在燒結(jié)過程中形成的液相對周圍核礦石進(jìn)行固結(jié)的能力。實(shí)驗(yàn)用樣品小餅燒結(jié)后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試。本實(shí)驗(yàn)粘結(jié)強(qiáng)度在燒結(jié)溫度1280℃環(huán)境下，分別在堿度1.8、2.0、2.2條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果如下表3：

表3

從表中看外蒙礦粉在堿度1.8、2.0、2.2條件下樣品均產(chǎn)生熔化，無法對其進(jìn)行壓力測試。從產(chǎn)生的液相來看，液相量增加，強(qiáng)度會較未熔化的鐵礦粉樣品高。

超特粉在三種堿度條件下粘結(jié)強(qiáng)度逐步升高，且在2.2堿度中粘結(jié)強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。

印粉則在1.8堿度條件下表現(xiàn)最好，在2.0堿度條件下粘結(jié)強(qiáng)度最差。

2.4  外蒙礦粉與超特、印粉的連晶特性分析

連晶特性是指鐵礦石在造塊過程中靠鐵礦物自身晶體再結(jié)晶長大而形成固相固結(jié)的能力。實(shí)驗(yàn)用純鐵礦粉樣品高溫焙燒后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試。三種礦粉連晶強(qiáng)度如下圖：

圖2

從上表看，外蒙礦粉的連晶強(qiáng)度明顯要比超特、印粉高很多。

分析認(rèn)為。超特粉和印粉均屬于典型的澳大利亞褐鐵礦，結(jié)晶水含量較多，揮發(fā)后留有氣孔，不利于鐵礦粉粉的連晶發(fā)展。外蒙礦粉的連晶特性表現(xiàn)較好，可判斷其礦種應(yīng)是赤鐵礦為主，褐鐵礦為副的混合礦粉。需要說明的是因?yàn)槟壳盁Y(jié)人的理念中多以高堿度燒結(jié)為主，鐵礦粉自身的連晶性能在在燒結(jié)過程中難以單獨(dú)存在，因此在優(yōu)化配礦中不以連晶特性為主要參考。

3  結(jié)論

（1）外蒙礦粉是一種半赤半褐的混合礦粉，其同化溫度較高，流動性能很好，連晶強(qiáng)度較好。

（2）  用外蒙礦粉代替相同比例的超特粉有利于改善燒結(jié)料的流動性能。但是其同化溫度較高，實(shí)際生產(chǎn)中可能需要適當(dāng)提升點(diǎn)火溫度。

（3）用外蒙礦粉代替流動性能差的印粉，燒結(jié)混合料的流動性會大為改善，但同時可能會使燒結(jié)料形成大孔薄壁結(jié)構(gòu)，降低燒結(jié)礦的強(qiáng)度。因此需增加致密性較好流動性能差的赤鐵礦及磁鐵礦配比。就目前的生產(chǎn)配比而言，具體替代多少對燒結(jié)礦質(zhì)量影響，后期可通過燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)

[1]  許滿興，張?zhí)靻ⅲF礦石優(yōu)化配礦實(shí)用技術(shù)，冶金工業(yè)出版社

[2]  吳勝利，劉宇，杜建新，米坤，林鴻，鐵礦石的燒結(jié)基礎(chǔ)特性之新概念，北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)