李孟土，李曉波

(寶鋼湛江鋼鐵有限公司制造管理部，廣東 湛江 524072)

摘要：對(duì)三種不同粒度組成的鏡鐵礦粉的燒結(jié)行為進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，隨著粒度變細(xì)，礦物組成中鏡鐵礦含量逐漸升高，礦石鐵品位增加。從燒結(jié)性能看，生料透氣性、燒結(jié)過(guò)程透氣性、燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度:鏡鐵礦1 最好，鏡鐵礦 3 其次，鏡鐵礦 2 最差；固體燃耗:鏡鐵礦 3 最低，鏡鐵礦 1 其次，鏡鐵礦 2 最高，粒度處于中間的鏡鐵礦2 各項(xiàng)燒結(jié)指標(biāo)均差于其他兩種鏡鐵礦。工業(yè)生產(chǎn)中，鏡鐵礦1 可作為主打礦種，大比例配入；化學(xué)成分優(yōu)異的鏡鐵礦2 和鏡鐵礦 3 可作為功能性礦種，小比例配入，即可達(dá)到提高燒結(jié)礦全鐵品位和降低鐵水A l₂ O₃ / 及 P 含量的作用。

關(guān)鍵詞：鏡鐵礦；燒結(jié)性能；使用比例

鏡鐵礦屬于三方晶系，結(jié)晶完好，結(jié)構(gòu)致密，顆粒表面光滑如鏡，雜質(zhì)含量少，鐵品位高，鋁含量低，逐漸成為鐵礦石貿(mào)易市場(chǎng)上的一個(gè)主流礦種。一般國(guó)內(nèi)燒結(jié)廠配用該類粉礦對(duì)燒結(jié)礦進(jìn)行提鐵降鋁，控制高爐渣比及爐渣中的鋁含量 ^[1]。但使用該類鏡鐵礦后，燒結(jié)料層透氣性惡化，導(dǎo)致燒結(jié)產(chǎn)量和質(zhì)量指標(biāo)下降，這也是影響鏡鐵礦使用比例提高的瓶頸。 目前，鏡鐵礦在燒結(jié)生產(chǎn)中的 配 比 一 般 不 超 過(guò) 15%^[2-4]。本文通過(guò)燒結(jié)杯試驗(yàn)對(duì)比三種粒度組成不同的典型鏡鐵礦粉的燒結(jié)性能，揭示鏡鐵礦粉在燒結(jié)過(guò)程中的行為，為充分發(fā)揮不同類型的鏡鐵礦在燒結(jié)配礦中的作用提供指導(dǎo)性建議。

1 原料性能及研究方法

1 . 1 原料性能

三種鏡鐵礦的粒度組成如圖1所示。鏡鐵礦1 是巴西標(biāo)準(zhǔn)燒結(jié)粉礦，粒度較粗，平均粒度達(dá)2 .22 mm，粒度分布范圍較寬，既有核顆粒又有黏附粉;鏡鐵礦2產(chǎn)自加拿大，是經(jīng)過(guò)磨選的鐵精礦，平均粒度為0.17 m m ，用于燒結(jié)時(shí)在制粒過(guò)程中只能作為黏附顆粒;鏡鐵礦 3 產(chǎn)自巴西南部，是典型的球團(tuán)精粉，平均粒度為0.03 m m。

三種鏡鐵礦化學(xué)成分見表1。鏡鐵礦1 、鏡鐵礦 2、鏡鐵礦 3 鐵品位逐漸升高，SiO₂ 含量逐漸降低。產(chǎn)自巴西的鏡鐵礦1 和鏡鐵礦 3的 Al₂O₃ 含量均為 1% 左右 ，鏡鐵礦 2 的 A l₂ O₃ 含量為0 .2 0 %，可見，三種鏡鐵礦的共同特點(diǎn)是Al₂O₃含量均較低，作為燒結(jié)原料 可以降低混合礦的Al₂O₃含量，從而降低爐渣的Al₂O₃負(fù)荷，提高流動(dòng)性。另外，三種鏡鐵礦的P 含量均較低，尤其是鏡鐵礦2，僅為0 . 0 1 %，有助于控制鐵水中的P 含量，降低煉鋼脫磷負(fù)荷。

三種鏡鐵礦的礦物組成見表2 。鏡鐵礦 1 未經(jīng)過(guò)磨礦選礦工藝，鏡鐵礦含量約為 65% ，另外還有 15 % 左右的褐鐵礦;鏡鐵礦 2 中 75%是鏡鐵礦 ，另有 20% 磁鐵礦 ；鏡鐵礦3的鏡鐵礦含量達(dá) 90%。

鏡鐵礦粉顆粒的共同特點(diǎn)是顆粒表面光滑，結(jié)構(gòu)致密，難以在核顆粒表面形成有效黏附。三種鏡鐵礦的微觀形貌如圖2 所示，其中鏡鐵礦 1 可見表面粗糙不平的顆粒;鏡鐵礦2 的顆粒組成較為均勻，基本未發(fā)現(xiàn)有10μm 以下的顆粒；鏡鐵礦 3 鏡下顆粒大小不一。

由表 3 可見，鏡鐵礦 1 的靜態(tài)成球性指數(shù)為0. 72 ，成球性能良好 ，這與其礦物組成中含有 其顆粒表面最光滑，結(jié)構(gòu)最致密，且粒度分布范圍1 5 % 左右的褐鐵礦有關(guān);鏡鐵礦2 靜態(tài)成球性指較窄 ;鏡鐵礦 3 粒度組成最細(xì)，比表面積最大，因數(shù)僅為 0. 14，屬于無(wú)成球性的礦粉，主要是因?yàn)?而其成球性好于鏡鐵礦2 。

鏡鐵礦的高溫性能如表4 所示。同化性可以反映鐵礦石在燒結(jié)過(guò)程中生產(chǎn)低熔點(diǎn)物質(zhì)的能力 ，鏡鐵礦 3 的同化溫度為1 240℃，是三種鏡鐵礦中最低的，這可能與其粒度組成較細(xì)有關(guān);液相流動(dòng)性指數(shù)表征在燒結(jié)過(guò)程中鐵礦石與熔劑反應(yīng)生產(chǎn)液相的能力，鏡鐵礦 1 的液相流動(dòng)性指數(shù)遠(yuǎn)大于其他兩種鏡鐵礦，這是因?yàn)槠涞V物組成中含有 15%。的液相流動(dòng)性強(qiáng)的褐鐵礦且石英含量最高 ;三種鏡鐵礦的自身黏結(jié)強(qiáng)度^[5]較為接近，在45?52 kg/mm ² 之間，而在相同測(cè)試條件下澳洲褐鐵礦的自身黏結(jié)強(qiáng)度平均為35 kg/mm²。

1.2 研究方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.2.1 研究方法

燒結(jié)杯試驗(yàn)流程主要包括混勻、配料、制粒、燒結(jié)、成品檢測(cè)等環(huán)節(jié)，如圖 3 所示，所用試驗(yàn)裝備示意圖見圖4。

1.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

評(píng)價(jià)指標(biāo)包括混合料堆密度、透氣性、粒度組成、干燥脫粉率、垂直燒結(jié)速度、成品率、利用系數(shù)和固體燃耗^[6]。

2 結(jié)果與分析

為了更明確地考察不同鏡鐵礦對(duì)混合料燒結(jié)性能的影響，燒結(jié)杯試驗(yàn)中分別將三種鏡鐵礦以30%的比例配入某鋼鐵廠生產(chǎn)使用的典型配比中(澳洲褐鐵礦比例45%，巴西赤鐵礦13%，篩下粉等雜料12%）。工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)按照寶鋼湛江鋼鐵有限公司燒結(jié)廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件進(jìn)行^[7]。

2 .1 不同鏡鐵礦種類對(duì)制粒效果的影響

從表 5 可見，鏡鐵礦 1 粒度組成最粗，其配入混合料后的制粒效果是三種鏡鐵礦中最好的;鏡鐵礦 2 和鏡鐵礦 3 都是經(jīng)過(guò)磨選的精礦，無(wú)核顆粒 ，在制粒過(guò)程中均作為黏附粒子，附著于準(zhǔn)顆粒上。兩者相比，粒度細(xì)、比表面積大的鏡鐵礦3 更容易黏附且黏附強(qiáng)度更好;而鏡鐵礦2 由于作為黏附顆粒時(shí)粒度較粗，且 0. 2 5 ?1.00 m m 中間粒級(jí)含量較高，其混合料制粒后平均粒度最小，干燥后黏附于準(zhǔn)顆粒上的黏附粉容易掉落，導(dǎo)致其混合料透氣性指數(shù)在三種鏡鐵礦中最低。

2.2不同鏡鐵礦種類對(duì)燒結(jié)杯試驗(yàn)指標(biāo)的影響

在燒結(jié)杯試驗(yàn)達(dá)到返礦平衡（0. 9 5 ?1. 05）的條件下，比較三種鏡鐵礦的燒結(jié)指標(biāo)，如表 6所示。

從垂直燒結(jié)速度看，鏡鐵礦 1 > 鏡鐵礦 3 m 鏡鐵礦2 ，這與燒結(jié)過(guò)程透氣性指數(shù)的變化規(guī)律相吻合 (如圖 5 所示），鏡 鐵 礦 1 的燒結(jié)過(guò)程透氣性遠(yuǎn)好于鏡鐵礦2 和鏡鐵礦 3。這主要是因?yàn)殓R鐵礦 1 是標(biāo)準(zhǔn)燒結(jié)粉礦，粒度較粗;而鏡鐵礦2 和鏡鐵礦 3 是經(jīng)過(guò)磨選的鐵精粉，粒度細(xì)，只能作為黏附顆粒附著在準(zhǔn)顆粒上，在干燥和抽風(fēng)燒結(jié)過(guò)程中容易脫落，影響透氣性。

從成品率看，鏡鐵礦3 ＞ 鏡鐵礦1＞ 鏡鐵礦2，主要是因?yàn)殓R鐵礦3粒度最細(xì)，同化溫度低，在熔融帶容易被液相吸收同化， 而鏡鐵礦1含有結(jié)晶水含量較高，燒損相對(duì)較大，成品率較低。 因此， 燒結(jié)速度快的鏡鐵礦1和成品率高的鏡鐵礦3，利用系數(shù)基本相同，而燒結(jié)速度慢且成品率較低的鏡鐵礦2的利用系數(shù)低。 

從燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度看，鏡鐵礦 1＞ 鏡鐵礦3＞鏡鐵礦2，這與三種鏡鐵礦的高溫性能中自身的黏結(jié)強(qiáng)度指標(biāo)有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 

從固體燃耗看，鏡鐵礦2＞ 鏡鐵礦1＞ 鏡鐵礦3，三種鏡鐵礦的微觀顆粒形貌中， 鏡鐵礦2顆粒最完整，光滑，粒度集中分布在 0.15~1.00mm， 且無(wú)＜10μm的微細(xì)粒級(jí)^[8] ，因此，無(wú)論是將其熔化再結(jié)晶還是通過(guò)液相將其顆粒包裹，均需要更多的能量。

配加不同鏡鐵礦的燒結(jié)礦的化學(xué)成分見表7， 可見配加鏡鐵礦后， 燒結(jié)礦的Al₂O₃及 P 含量均處于較低的水平。

2.3不同鏡鐵礦種類對(duì)工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)的影響

湛江鋼鐵燒結(jié)廠使用三種鏡鐵礦生產(chǎn)實(shí)際指標(biāo)如表8所示，從使用比例上看，鏡鐵礦 1的使用比例可達(dá)22%，鏡鐵礦3的使用比例為 5%， 而鏡鐵礦 2的使用比例僅為3%， 與燒結(jié)杯試驗(yàn)結(jié)果較為吻合。鏡鐵礦 1粒度粗，對(duì)料層透氣性影響較小，可作為主打礦種配入； 而鏡鐵礦2 和3為精粉， 粒度較細(xì)，為保證料層透氣性， 配入比例不宜過(guò)大； 從燒結(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)看， 在其他礦種結(jié)構(gòu)基本相同的情況下，小比例配入的鏡鐵礦2和鏡鐵礦3的指標(biāo)全面優(yōu)于配入 22%鏡鐵礦1 的指標(biāo)，說(shuō)明鏡鐵礦比例提高對(duì)燒結(jié)不利。 因此，鏡鐵礦是一種結(jié)晶發(fā)育完整、有害雜質(zhì)含量低的礦種，在燒結(jié)礦配礦結(jié)構(gòu)中，可作為功能性礦種調(diào)節(jié)燒結(jié)礦的全鐵品位和降低Al₂O₃及有害雜質(zhì) P 等的含量。 使用過(guò)程中需考慮鏡鐵礦制粒性能差的特性， 搭配制粒性能優(yōu)異的褐鐵礦， 達(dá)到性能互補(bǔ)的效果。

3  結(jié)論

（1）三種鏡鐵礦，隨著粒度變細(xì)（鏡鐵礦1＞ 鏡鐵礦2＞ 鏡鐵礦3） 礦物組成中鏡鐵礦含量逐漸升高，同時(shí)全鐵含量逐漸上升，雜質(zhì)元素含量降低，同化溫度降低； 但從制粒性能看， 中間粒級(jí)含量較多，粒度分布窄， 顆粒表面最光滑的鏡鐵礦2最差。

（2）燒結(jié)杯試驗(yàn)表明，生料透氣性、燒結(jié)過(guò)程透氣性均為鏡鐵礦1 > 鏡鐵礦 3 > 鏡鐵礦 2，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)、成品礦抗壓強(qiáng)度亦遵循此規(guī)律，固體燃耗鏡鐵礦3 < 鏡鐵礦 1 < 鏡鐵礦 2 ，粒度處于中間的鏡鐵礦2 各項(xiàng)燒結(jié)指標(biāo)均差于其他兩種鏡鐵礦。 

（3）鏡鐵礦1 可作為主打礦種，大比例(2 0%左右）配入燒結(jié)生產(chǎn) ;化學(xué)成分優(yōu)異的鏡鐵礦2和鏡鐵礦 3 可作為功能性礦種，小比例 （5 % 左右）配入 ，以提高燒結(jié)礦全鐵品位和降低鐵水Al₂O₃及 P 含量。

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