堿度對(duì)高鉻型釩鈦礦燒結(jié)生產(chǎn)的影響-有色金屬科學(xué)與工程

1、堿度對(duì)高銘型斜鈦礦燒結(jié)過(guò)程的影響張立恒李萬(wàn)禮岳宏瑞薛向欣 (東北大學(xué) 材料與冶金學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng)110819) 摘要：針對(duì)某鋼鐵廠高銘型鈕鈦燒結(jié)礦適宜堿度的確定問(wèn)題，利用燒結(jié)杯試驗(yàn)，在新的配礦條件下分別對(duì)高銘型倒鈦磁鐵燒結(jié)礦的生產(chǎn)指標(biāo)、燒結(jié)礦強(qiáng)度以及燒結(jié)礦荷重軟熔性能在不同堿度下進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：隨著高銘型倒鈦燒結(jié)礦堿度由1.5增加到2.3,燒結(jié)成品率、抗磨指數(shù)下降，垂直燒結(jié)速度、利用系數(shù)、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度均有提高；燒結(jié)礦的還原粉化指數(shù) RDI-0.5和RDI-3.15指標(biāo)降低，而RDI+6.3提高；軟熔帶下移，軟熔區(qū)間變窄，透氣性提高，對(duì) 于高爐順行有積極的意義。通過(guò)分析不同堿度下燒結(jié)礦的各項(xiàng)指

2、標(biāo)，高銘型鈕鈦燒結(jié)礦堿度控制在1.92.0比較適宜。關(guān)鍵字：堿度；高銘型機(jī)鈦磁鐵礦；燒結(jié)Effect of Basicity in High Chromium Vanadium-Titanium Magnetite on Sintering Process Zhang Li-heng, Li Wan-li, Yue Hong-rui, Cheng Gong-jin, Liu Jian-xing, Xue Xiang-xin (School of Materials and Metallurgy, Northeastern University, Shenyang 100819, China )

3、 Abstract ： In order to explore the suitable basicity of high chromium vanadium-titanium magnetite in a factory, the influence of different basicity in high chromium vanadium-titanium magnetite on production index、sinter strength and the load softing property is studied by sintering pot test. The re

4、sults show that the sintering yield、abrasion index、RDI-0.5 and RDI-3.15 are decreased, while the vertical sintering speed、utilization coefficient、tumbler strength and RDI +6.3 are increased with the increasing of sintering basicity. These is positive significance for blast furnace own to the shiftin

5、g down of soft melting zone ,the turning narrow of soft melting and the permeability increasing. Analyzing all the indexing in the different basicity, the sinter basicity is more appropriate at 1.92.0.Key words : basicity; high chromium vanadium-titanium magnetite; sinter0前言引鈦磁鐵礦是一種復(fù)合礦產(chǎn)資源，在我國(guó)分布廣泛，儲(chǔ)量

6、豐富，儲(chǔ)量和開采量居全國(guó)鐵礦的第三位，已探明儲(chǔ)量超過(guò)100億t,遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)300億t以上，主要分布在四川攀西（攀枝花-西昌）地區(qū)、河北承德地區(qū)等地區(qū)。引鈦磁鐵礦的特點(diǎn)為“貧、細(xì)、散、雜” ，按照含 有C2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高低，可以將其劃分為普通引鈦磁鐵礦和高銘型引鈦磁鐵礦1-3。高銘型引鈦磁鐵礦的礦物組成比普通鈕鈦磁鐵礦更復(fù)雜，原料特性更特殊。國(guó)內(nèi)某鋼鐵企業(yè)利用地緣優(yōu)勢(shì)，積極拓展鐵礦資源來(lái)源，每年從國(guó)外進(jìn)口大量的高銘型引鈦磁鐵礦用于高爐生產(chǎn)， 不僅滿足了對(duì)鐵礦石原料的需求，而且開發(fā)出了高附加值的銳需產(chǎn)品，其成分和國(guó)內(nèi)的紅格礦區(qū)引鈦磁鐵礦相似4。堿度既影響燒結(jié)過(guò)程和燒結(jié)礦的產(chǎn)量及質(zhì)量，又影響高爐冶

7、煉中的高爐爐料結(jié)構(gòu)和升溫還原過(guò)程，是燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程中最重要的控制參數(shù)之一59,國(guó)內(nèi)外科研工作者已經(jīng)對(duì)其做了大量的研究10-15,高銘型鈕鈦磁鐵礦燒結(jié)過(guò)程適宜堿度的研究還未見報(bào)道。為此，本文在對(duì)高銘型倒鈦磁鐵礦燒結(jié)堿度進(jìn)行了系統(tǒng)研究，探索了獲得優(yōu)質(zhì)高銘型引鈦磁鐵礦的燒結(jié)堿 度，為高爐冶煉高銘型機(jī)鈦磁鐵礦提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐，促進(jìn)煉鐵前工序強(qiáng)化冶煉和節(jié)能降耗。 基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目（51090380）作者簡(jiǎn)介：張立恒（ 1984-）,男，博士研究生，主要從事燒結(jié)工藝研究，E-mail ： zhangliheng198400 薛向欣（1954-）,男，博士生導(dǎo)師，主要從事冶金資源循環(huán)科

8、學(xué)研究，E-mail ： xuexx1實(shí)驗(yàn)方法及方案1.1實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)的原料、燃料來(lái)源于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，其化學(xué)成分列于表燒結(jié)杯試驗(yàn)是對(duì)某鋼鐵集團(tuán)燒結(jié)廠的實(shí)際生產(chǎn)情況的模擬。案配料，將燒結(jié)廢氣溫度開始下降時(shí)定為燒結(jié)終點(diǎn)。表1原料化學(xué)成分/%1,表 2。各次試驗(yàn)用料按試驗(yàn)設(shè)計(jì)方T FeSiO2CaOMgOAl 2O3TiO2V2O5PCr2O3高銘帆鈦粉61.422.540.321.202.955.021.010.030.5111.54印度粉礦56.075.570.060.155.630.21/0.07/13.80自溶粉65.563.040.463.500.650.09/0.01/9.50冷返54.06

9、5.3710.392.722.451.780.330.06/槽返54.965.359.372.692.311.780.340.06/瓦斯灰33.287.265.651.984.551.320.250.08/棄渣30.6816.972.442.821.539.811.220.07/磁選粉21.2010.5837.899.494.341.251.601.10/白灰/2.5283.073.50/“/表2燃料成分/%項(xiàng)目MtAdVdafFcadSt.d白煤1010.497.6982.280.76焦粉11.314.21.483.540.671.2實(shí)驗(yàn)方案燒結(jié)原料主要為高銘型鋰鈦精礦粉、冷返、槽返、印度礦

10、粉、自溶粉、瓦斯灰、棄渣、磁選粉等。以燒結(jié)實(shí)際配礦方案為基礎(chǔ)，考慮原料條件和高爐實(shí)際生產(chǎn)需要，試驗(yàn)研究階段堿度變化范圍為1.52.3,具體試驗(yàn)方案列于表 3。根據(jù)原料實(shí)際情況，固定碳含量，同等返礦條件，水分控制在 7.5%,使用白灰調(diào)節(jié)堿度。研究堿度變化對(duì)于燒結(jié)礦質(zhì)量的影響規(guī)律。各種礦粉做到均勻分散，齊整可比。表3燒結(jié)所用鐵礦化學(xué)成分/%編R高銘型 引鈦粉冷返槽返印度礦粉自溶粉瓦斯灰棄渣磁選粉配碳量CaO/SiO214518108511.523.21.524518108511.523.21.634518108511.523.21.744518108511.523.21.854518108511

11、.523.21.964518108511.523.22.074518108511.523.22.184518108511.523.22.294518108511.523.22.32實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析2.1 堿度對(duì)高銘型鈕鈦燒結(jié)礦生產(chǎn)指標(biāo)的影響堿度對(duì)高銘型燒結(jié)礦利用系數(shù)、垂直燒結(jié)速度、燒結(jié)成品率的影響結(jié)果如圖1圖3所示。從圖1到圖3可以看出，燒結(jié)礦堿度提高后，燒結(jié)利用系數(shù)略有升高，垂直燒結(jié)速度 增加，燒結(jié)成品率隨堿度的提高呈下降趨勢(shì)。提高堿度對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)指標(biāo)的改善是由于隨燒結(jié)料中CaO含量增多，生產(chǎn)鐵酸鈣(CaO Fe2O3)等低熔點(diǎn)、強(qiáng)度高的粘結(jié)相增多，燒結(jié)料 層的透氣性改善，燒結(jié)生產(chǎn)率提高。燒結(jié)礦

12、由于料層溫度低，不易產(chǎn)生過(guò)熔，因而大塊燒結(jié)礦減少，粒度組成均勻合理。隨著燒結(jié)礦堿度的提高，也會(huì)帶來(lái)一些負(fù)面影響，一方面燒結(jié) 礦品位會(huì)降低，這是因?yàn)榕淙肓溯^多的溶劑，使得全鐵品位降低； 另一方面硫含量升高，堿度升高，燒結(jié)料中 CaO含量高，其具有較強(qiáng)的吸硫能力，可以生產(chǎn)穩(wěn)定的CaS,而且碳酸鹽分解吸熱，高堿度燒結(jié)料層高溫區(qū)溫度降低，燒結(jié)速度較快，高溫時(shí)間短，對(duì)去S不利。因此堿度的增加會(huì)產(chǎn)生雙方面的效果，并不是越高越好，而太低會(huì)對(duì)燒結(jié)利用系數(shù)和速度有限制，堿度控制在 1.92.0較為適宜。圖1堿度對(duì)燒結(jié)利用系數(shù)的影響h2*ma數(shù)系用利圖2堿度對(duì)垂直燒結(jié)速度的影響-pm用度速結(jié)燒直垂圖3堿度對(duì)燒結(jié)成

13、品率的影響率品成2.2 堿度對(duì)燒結(jié)礦強(qiáng)度的影響經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)測(cè)定，燒結(jié)礦堿度提高后，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)升高，抗磨指數(shù)降低，燒結(jié)礦的冷態(tài)機(jī)械強(qiáng)度提高，如圖 4, 5所示。這是由于燒結(jié)礦堿度提高后，一方面燒結(jié)礦中產(chǎn)生了大量的鐵酸鈣液相，對(duì)周圍物質(zhì)的粘結(jié)能力加強(qiáng)；另一方面，堿度提高，燒結(jié)礦中的FeO和SiO2含量比較高，生成脈石的熔點(diǎn)降低，液相量增多，局部出現(xiàn)交織溶蝕結(jié)構(gòu)，從而改善了 燒結(jié)礦冷態(tài)機(jī)械強(qiáng)度。數(shù)指鼓轉(zhuǎn)數(shù)指磨耐圖4堿度對(duì)燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)的影響圖5堿度對(duì)燒結(jié)礦抗磨指數(shù)的影響由表4可知，燒結(jié)礦堿度提高，燒結(jié)礦的RDI-0.5和RDI-3.15指標(biāo)明顯降低，而 RDI+6.3指標(biāo)則明顯升高，改善了燒結(jié)礦還原粉

14、化性能，提高了高爐塊狀帶的透氣性。主要原因是燒結(jié)礦堿度提高后，鐵酸鈣含量增加，赤鐵礦體積膨脹減小，而且增加了粘結(jié)相的數(shù)量，因此,適當(dāng)提高燒結(jié)礦的堿度是增加燒結(jié)礦中粘結(jié)相數(shù)量的唯一有效方法。所以堿度在可控的情況下，應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑黾?。?低溫還原粉化性能測(cè)定結(jié)果試驗(yàn)號(hào)堿度低溫還原粉化率/%RDI +6.3RDI-3.15RDI -0.511.518.1750.2317.1121.618.1848.7716.1331.720.8547.6815.2541.821.4846.2714.3451.923.7845.7113.4762.025.0344.5912.4972.127.8843.7411.558

15、2.228.5942.8810.6292.330.2340.9410.612.3 堿度對(duì)高銘型燒結(jié)礦荷重軟熔性能的影響試樣粒度為1.52.5mm,荷重為1kg/cm2,料柱高度為40mm。荷重軟熔試驗(yàn)裝置示意 圖見圖6。由表5可知，隨著堿度從1.5上升到2.3,高銘型鈕鈦精礦燒結(jié)料的熔化溫度由1390c下降到1361 C,熔點(diǎn)比普通燒結(jié)礦高，主要是由于產(chǎn)生了鈣鐵橄欖石和鐵酸鈣等低熔點(diǎn)共 晶化合物。1-硅碳棒；2-電爐；3-土甘摒底座；4-試樣；5-硅碳棒壓桿；6-緊固螺絲；7-配重;8-百分表；9-鋼棒壓桿；10-支架；11-石墨塔蝸；12-熱電偶；13-溫控儀圖6荷重軟熔試驗(yàn)裝置示意圖表5不

16、同堿度燒結(jié)混合料軟熔溫度測(cè)定結(jié)果123456789堿度1.51.61.71.81.92.02.12.22.3初熔溫度/C131813151309130412991295129212891286融化溫度/C139013901386138013751374137013671361由表6可以看出，高銘型鈕鈦燒結(jié)礦的軟化終了溫度T40%在1200c以上，熔融終了溫度Td也高于1500 C,均比普通燒結(jié)礦要高，可以表明，成渣帶與軟熔帶位置較低，有利于 高爐順行。堿度從1.5上升到2.3,燒結(jié)礦軟化開始溫度 0%上升，軟熔區(qū)間變窄，開始軟化溫度 T10%同時(shí)由1092c上升到1136 C,軟化區(qū)間T40%

17、-T10%由112c下降到101C,有利于高爐軟 熔帶的下移，減薄軟熔帶，改善料柱的透氣性。熔滴性能的規(guī)律和軟化性能的規(guī)律相似，提 高堿度之后，熔融開始溫度 Ts不斷上升，,落區(qū)間 Td-Ts逐漸變窄。高堿度燒結(jié)礦具有較高 的軟化溫度和熔融低落溫度，在高爐操作中，對(duì)于減薄融化層與成渣帶，提高透氣性具有重要意義。表6不同堿度燒結(jié)礦軟熔性能測(cè)定結(jié)果堿度T10%/cT40%/CT40%-T 10%/cTs/CTd/Td-Ts/C11.5109112031121202150830621.6109612071111207151030331.7110212111091211151130041.811081

18、2161081216151329751.9111412201071221151429462111612211051222151028872.1111912241051228150928182.2112212251031229150827992.311351237102123915212823結(jié)論1）隨著高銘型倒鈦磁鐵礦燒結(jié)堿度由1.5增加到2.3,燒結(jié)成品率隨堿度的提高呈下降趨勢(shì), 垂直燒結(jié)速度提高，燒結(jié)利用系數(shù)略有升高。2)隨著堿度的上升，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提高，抗磨指數(shù)降低；燒結(jié)礦的還原粉化指數(shù)RDI-0.5和RDI-3.15指標(biāo)降低，而 RDI+6.3提高。3)高鉻型釩鈦燒結(jié)礦的荷重軟熔性能

19、隨著堿度的提高，軟熔帶下移，軟熔區(qū)間變窄，透氣性提高，對(duì)于高爐順行有積極的意義。4)綜合考慮燒結(jié)礦堿度對(duì)燒結(jié)過(guò)程和燒結(jié)礦強(qiáng)度等因素的影響，高鉻型釩鈦燒結(jié)礦堿度適宜控制在 1.92.0 。參考文獻(xiàn)：1 Akimoto S ， Katsura T. Magnetochemical study of the generalized titanomagnetic in volcanic rocksJ. Journal of Geomagnetism and geoelectricity ， 1959(10):69-90.2 Katsura T. Generalized titanomagnetic i

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