蔡幸福, 田鐵磊

( 河北聯合大學冶金與能源學院 河北省現代冶金技術重點實驗室, 河北 唐山 063009)

摘 要: 為了探索燒結生產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行了燒結基礎特性研究, 并在此基礎上進行了燒結杯試驗, 摸索出馬來西亞海砂燒結的合理配比, 為海砂用于燒結生產提供了理論依據。

關鍵詞: 馬來西亞海砂; 冶金性能; 燒結基礎特性; 合理配比

1 前 言

近兩年來, 受進口鐵礦價格高漲和鋼鐵需求疲軟的雙重影響, 國內各鋼鐵企業為了降低生產成本, 將注意力逐漸轉向了儲存量大, 價格低廉, 來源穩定的海砂鐵礦。但由于該礦含K2O、Na2O 及 TiO2較高, 未曾大量用于燒結生產。本研究旨在探索燒結配加海砂鐵礦的可行性, 在對馬來西亞海砂進行燒結基礎特性實驗的基礎上, 配加不同比例海砂進行了燒結杯試驗, 以期為馬來西亞海砂大規模用于燒結生產提供理論依據。

2 試驗原料及方法

試驗設備主要有 TSJ- 2 型紅外線快速高溫實驗爐和燒結杯?；A特性試驗及燒結杯試驗所用原料均取自河北某廠, 含鐵原料有燒結礦粉、PB粉、高返及馬來西亞海砂, 它們的化學成分及試驗配比列于表 1~ 表 3。

3 燒結基礎特性試驗

3、1 試驗結果

燒結基礎特性試驗數據見表 4。

3、2 混合礦粉的同化特性

在實驗室對配加不同比例馬來西亞海砂的混合礦粉進行了同化溫度檢測, 結果如圖 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, 即海砂有助于增強混合礦粉的同化能力。這主要是因為海砂配比提高后, 混合礦中堿金屬含量相應增加, 從而生成大量低熔點化合物[ 1]的緣故。因此, 燒結過程中配加海砂的量應小于 15% , 否則會導致礦粉過分熔化, 使燒結料層透氣性惡化, 影響燒結礦質量。

3、3 混合礦粉的流動特性

在實驗室通過配加純試劑 CaO 調整四種混合礦的堿度R= 4, 并在溫度 T= 1 250 e 時進行了流動性檢測, 結果示于圖 2。

從圖 2 可看出, 隨海砂配比增加, 混合礦粉的流動性指數先增加后降低, A、B、C 三種混合礦的流動性指數比較適中, 而在配加海砂 15%時, 流動性指數開始變小, 流動性變差。因此,燒結過程中海砂配加量應在 10%左右。

3、4 混合礦粉的粘結相強度

在 R= 2, T= 1 280 e 的條件下, 對四種混合礦粉進行了粘結相強度研究, 試驗結果如圖 3所示。從圖 3 可以看出, 隨著海砂配入量增加,混合礦粉的粘結相強度逐漸改善。由于粘結相強度在很大程度上決定了燒結礦的強度, 因此在本試驗條件下海砂配入量越多, 燒結礦強度越好。綜上所述, 配加馬來西亞海砂比例較高時, 同化性和粘結相強度逐漸變好, 而流動性卻變差, 這樣容易造成燒結過程透氣性惡化, 未燒透的生料增多, 孔隙率增大及燒結礦強度降低[2]。因此, 馬來西亞海砂的合理配比應在 10%左右。

4 燒結杯試驗

4、1 試驗結果燒結杯試驗結果列于表 5 和表 6。

4、2 對燒結工藝參數及生產指標的影響

由表 5 可知, 隨著海砂配比增加, 轉鼓指數升高, 燒結速度先升后降, 成品率降低; 混合料的適宜水分也逐漸降低。燒結礦轉鼓強度一般由粘結相強度決定, 由圖 3 可知, 隨海砂配比增加, 粘結相強度變好, 因此轉鼓指數逐漸改善。燒結速度受液相流動性影響較大, 配加 10% 海砂時, 透氣性較好, 燒結速度較高, 但同時由于流動性過好, 部分區域液相層變薄而形成薄壁大孔結構[3], 致使燒結成品率降低。而當海砂配比增至 15%時, 液相流動性變差, 有效粘結范圍降低, 未燒成的部分增加, 使得成品率相應降低。混合料適宜水分降低則是因為海砂顆粒呈比較規則的球狀, 結構致密, 表面光滑, 親水性較差所致。

4、3 對燒結礦冶金性能的影響

由表 6 可知, 隨著馬來西亞海砂配比提高,燒結礦 RDI+ 3115指標逐漸惡化, 配加 15% 時,RDI- 015增至 1218% , 還原粉化較嚴重; 相反, 還原性指標卻逐漸改善, 還原速率也相應提高; 軟化開始溫度先降后升, 軟化區間在海砂配比為10% 時最窄。

綜合分析, 在本試驗條件下, 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指標, 同時又能兼顧燒結礦的冶金性能。

5 結 論

1) 馬來西亞海砂屬于價格低廉、來源穩定的鐵礦資源, 但其 K2O、Na2O 及 TiO2含量較高, 分別達到了0115%、0112%及 6122%。燒結配加該礦石后, 混合料的同化溫度降低, 液相流動性先升后降, 而粘結相強度逐漸增強。配加量為 10%時, 燒結基礎特性較適宜。

2) 燒結杯試驗結果表明, 配加馬來西亞海砂后, 對燒結過程和燒結礦性能有明顯影響, 綜合分析, 海砂的適宜配比在 10%左右, 這樣既有利于燒結指標的改善, 又能兼顧燒結礦的冶金性能。

參考文獻

[ 1]  羅果萍, 孫國龍, 趙艷霞, 等 1 包鋼常用鐵礦粉燒結基礎特性[J]1 過程工程學報, 2008(8): 198- 2041

[ 2]  高登學 1 淺談燒結礦的強度與成品率 [ J] 1 包鋼科技,2000, 26( 3) : 45- 471

[ 3]  肖志新, 陳令坤, 文志軍, 等 1 武鋼用鐵礦粉燒結基礎特性的試驗研究[J]1 武鋼科技, 2011, 49(5): 3- 61