蔡幸福, 田鐵磊
( 河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院 河北省現(xiàn)代冶金技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 河北 唐山 063009)
摘 要: 為了探索燒結(jié)生產(chǎn)配加馬來西亞海砂的可行性, 對配入不同比例馬來西亞海砂的混合礦進(jìn)行了燒結(jié)基礎(chǔ)特性研究, 并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了燒結(jié)杯試驗(yàn), 摸索出馬來西亞海砂燒結(jié)的合理配比, 為海砂用于燒結(jié)生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞: 馬來西亞海砂; 冶金性能; 燒結(jié)基礎(chǔ)特性; 合理配比
1 前 言
近兩年來, 受進(jìn)口鐵礦價(jià)格高漲和鋼鐵需求疲軟的雙重影響, 國內(nèi)各鋼鐵企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本, 將注意力逐漸轉(zhuǎn)向了儲存量大, 價(jià)格低廉, 來源穩(wěn)定的海砂鐵礦。但由于該礦含K2O、Na2O 及 TiO2較高, 未曾大量用于燒結(jié)生產(chǎn)。本研究旨在探索燒結(jié)配加海砂鐵礦的可行性, 在對馬來西亞海砂進(jìn)行燒結(jié)基礎(chǔ)特性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上, 配加不同比例海砂進(jìn)行了燒結(jié)杯試驗(yàn), 以期為馬來西亞海砂大規(guī)模用于燒結(jié)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。
2 試驗(yàn)原料及方法
試驗(yàn)設(shè)備主要有 TSJ- 2 型紅外線快速高溫實(shí)驗(yàn)爐和燒結(jié)杯?；A(chǔ)特性試驗(yàn)及燒結(jié)杯試驗(yàn)所用原料均取自河北某廠, 含鐵原料有燒結(jié)礦粉、PB粉、高返及馬來西亞海砂, 它們的化學(xué)成分及試驗(yàn)配比列于表 1~ 表 3。
3 燒結(jié)基礎(chǔ)特性試驗(yàn)
3、1 試驗(yàn)結(jié)果
燒結(jié)基礎(chǔ)特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表 4。
3、2 混合礦粉的同化特性
在實(shí)驗(yàn)室對配加不同比例馬來西亞海砂的混合礦粉進(jìn)行了同化溫度檢測, 結(jié)果如圖 1。
從圖 1 可看出, 隨著海砂配比增加, 混合礦粉的同化溫度逐步降低, 即海砂有助于增強(qiáng)混合礦粉的同化能力。這主要是因?yàn)楹Ｉ芭浔忍岣吆?/font>, 混合礦中堿金屬含量相應(yīng)增加, 從而生成大量低熔點(diǎn)化合物[ 1]的緣故。因此, 燒結(jié)過程中配加海砂的量應(yīng)小于 15% , 否則會導(dǎo)致礦粉過分熔化, 使燒結(jié)料層透氣性惡化, 影響燒結(jié)礦質(zhì)量。
3、3 混合礦粉的流動特性
在實(shí)驗(yàn)室通過配加純試劑 CaO 調(diào)整四種混合礦的堿度R= 4, 并在溫度 T= 1 250 e 時(shí)進(jìn)行了流動性檢測, 結(jié)果示于圖 2。
從圖 2 可看出, 隨海砂配比增加, 混合礦粉的流動性指數(shù)先增加后降低, A、B、C 三種混合礦的流動性指數(shù)比較適中, 而在配加海砂 15%時(shí), 流動性指數(shù)開始變小, 流動性變差。因此,燒結(jié)過程中海砂配加量應(yīng)在 10%左右。
3、4 混合礦粉的粘結(jié)相強(qiáng)度
在 R= 2, T= 1 280 e 的條件下, 對四種混合礦粉進(jìn)行了粘結(jié)相強(qiáng)度研究, 試驗(yàn)結(jié)果如圖 3所示。從圖 3 可以看出, 隨著海砂配入量增加,混合礦粉的粘結(jié)相強(qiáng)度逐漸改善。由于粘結(jié)相強(qiáng)度在很大程度上決定了燒結(jié)礦的強(qiáng)度, 因此在本試驗(yàn)條件下海砂配入量越多, 燒結(jié)礦強(qiáng)度越好。綜上所述, 配加馬來西亞海砂比例較高時(shí), 同化性和粘結(jié)相強(qiáng)度逐漸變好, 而流動性卻變差, 這樣容易造成燒結(jié)過程透氣性惡化, 未燒透的生料增多, 孔隙率增大及燒結(jié)礦強(qiáng)度降低[2]。因此, 馬來西亞海砂的合理配比應(yīng)在 10%左右。
4 燒結(jié)杯試驗(yàn)
4、1 試驗(yàn)結(jié)果燒結(jié)杯試驗(yàn)結(jié)果列于表 5 和表 6。
4、2 對燒結(jié)工藝參數(shù)及生產(chǎn)指標(biāo)的影響
由表 5 可知, 隨著海砂配比增加, 轉(zhuǎn)鼓指數(shù)升高, 燒結(jié)速度先升后降, 成品率降低; 混合料的適宜水分也逐漸降低。燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度一般由粘結(jié)相強(qiáng)度決定, 由圖 3 可知, 隨海砂配比增加, 粘結(jié)相強(qiáng)度變好, 因此轉(zhuǎn)鼓指數(shù)逐漸改善。燒結(jié)速度受液相流動性影響較大, 配加 10% 海砂時(shí), 透氣性較好, 燒結(jié)速度較高, 但同時(shí)由于流動性過好, 部分區(qū)域液相層變薄而形成薄壁大孔結(jié)構(gòu)[3], 致使燒結(jié)成品率降低。而當(dāng)海砂配比增至 15%時(shí), 液相流動性變差, 有效粘結(jié)范圍降低, 未燒成的部分增加, 使得成品率相應(yīng)降低?；旌狭线m宜水分降低則是因?yàn)楹Ｉ邦w粒呈比較規(guī)則的球狀, 結(jié)構(gòu)致密, 表面光滑, 親水性較差所致。
4、3 對燒結(jié)礦冶金性能的影響
由表 6 可知, 隨著馬來西亞海砂配比提高,燒結(jié)礦 RDI+ 3115指標(biāo)逐漸惡化, 配加 15% 時(shí),RDI- 015增至 1218% , 還原粉化較嚴(yán)重; 相反, 還原性指標(biāo)卻逐漸改善, 還原速率也相應(yīng)提高; 軟化開始溫度先降后升, 軟化區(qū)間在海砂配比為10% 時(shí)最窄。
綜合分析, 在本試驗(yàn)條件下, 馬來西亞海砂的適宜配比為 10% 左右。在此配比下, 既能獲得良好的燒結(jié)指標(biāo), 同時(shí)又能兼顧燒結(jié)礦的冶金性能。
5 結(jié) 論
1) 馬來西亞海砂屬于價(jià)格低廉、來源穩(wěn)定的鐵礦資源, 但其 K2O、Na2O 及 TiO2含量較高, 分別達(dá)到了0115%、0112%及 6122%。燒結(jié)配加該礦石后, 混合料的同化溫度降低, 液相流動性先升后降, 而粘結(jié)相強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。配加量為 10%時(shí), 燒結(jié)基礎(chǔ)特性較適宜。
2) 燒結(jié)杯試驗(yàn)結(jié)果表明, 配加馬來西亞海砂后, 對燒結(jié)過程和燒結(jié)礦性能有明顯影響, 綜合分析, 海砂的適宜配比在 10%左右, 這樣既有利于燒結(jié)指標(biāo)的改善, 又能兼顧燒結(jié)礦的冶金性能。
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