鐵礦石基礎性能研究

1、鐵礦石的燒結基礎特性的研究（上）時間：2014年7月23日關鍵詞：1前言隨著煉鐵技術的進步，精料已經成為煉鐵取得優(yōu)異經濟、技術指標的主流方向，如何在提高綜合入爐品位（主要是入爐燒結礦品位）和降低渣鐵比的基礎上，保證燒結礦SiO2含量大幅度降低的同時提高燒結礦的強度、低溫還原粉化率、還原性能等指標，已是擺在燒結工作者面前的一個重要課題；為提高噸鐵效益，使燒結礦具有成本最低、冶金性能較好的特點，傳統的鐵礦石燒結理念面臨重大挑戰(zhàn)。由于國內礦粉資源日益緊缺，如何合理利用國外進口礦粉資源實現優(yōu)化配礦，關系到企業(yè)的生存發(fā)展。為此，本文從煉鐵精料角度出發(fā)，圍繞燒結含鐵原料的燒結基礎特性，探討優(yōu)化燒結配礦的新

2、思路和新途徑。2鐵礦石燒結特性的研究現狀高爐煉鐵對鐵礦石性能的要求，目前主要考慮因素是鐵礦石的化學成分、粒度組成、轉鼓強度等常溫性能，同時對鐵礦石在爐內的高溫性能如：（低溫、中溫、高溫）還原粉化率、還原性、軟熔性能、滴落性能等還有具體要求。但是，在鐵礦石的基礎特性的認識和研究上，目前還停留在常溫性能方面，對鐵礦石在燒結過程中表現出的高溫性能的研究仍然處于起步階段。目前無論是鐵礦石供應商，還是鐵礦石用戶，簽訂合同均以鐵礦石的化學成分、粒度組成、鐵份波動等常溫指標作為鐵礦石的技術評價依據。而目前的燒結配礦也是根據鐵礦石的價格和化學成分、粒度組成、制粒性能等來進行的。由于目前未完善對鐵礦石基礎燒結特

3、性的研究，特別是未對鐵礦石在燒結過程中表現出來的高溫特性做系統研究，因此，不能有目的的對世界各地的鐵礦石進行合理的選擇和使用，無法實現有效的“優(yōu)化配礦”，根據原燃料條件變化，燒結工藝操作調整局限于通過燒結生產操作制度如配碳量、混合料水分、料層厚度、機速、負壓等的調整來適應原燃料條件的變化，這種調整方式往往是“滯后”的，這種調整也是落后和被動的。例如鐵礦石的燒結液相生成能力過于弱小時，燒結液相數量形成“先天性缺陷”，而現有的燒結工藝操作制度調整往往采用提高燒結溫度如增加配碳量、提高料層厚度、降低負壓等措施來解決，雖然燒結礦轉鼓強度提高，但在損失產量的同時，對低溫燒結工藝受到嚴重制約，降低燒結礦的

4、還原性能。以上問題表明：目前對鐵礦石的基礎特性和其在燒結過程中的作用的研究仍然停留在較低層次階段。因此，如何充分掌握鐵礦石的基礎燒結特性，深入認識鐵礦石在燒結過程中的高溫性能和作用，是燒結工作者急需解決的問題。通過燒結生產實踐和鐵礦石的基礎特性研究的結果表明：燒結效果與鐵礦石種類之間的關系非常密切，而且對燒結過程影響最大的鐵礦石自身基礎特性而言，除了鐵礦石的常溫特性外，還存在其它與鐵礦石的高溫狀態(tài)下的燒結過程密切相關的重要特性，根據作者近期研究結果1-3:不同種類的鐵礦石，在燒結過程中呈現出的高溫物理化學性質是各不相同的。如在鐵礦石與CaO的反應能力、鐵礦石生成的燒結液相流動能力、固結相強度等

5、方面，因鐵礦石種類不同存在著顯著差異，不同種類的鐵礦石由于自身特性不同，對燒結過程中所作的貢獻和作用存在著較大差別，而這些與燒結效果有著重大關系的鐵礦石的基礎特性至今才開始被認識，有必要在基于燒結用鐵礦石的高溫行為和作用規(guī)律的基礎上，充分掌握鐵礦石的基礎燒結特性。3鐵礦石的燒結基礎特性3.1 鐵礦石的常溫燒結性能我廠燒結用鐵礦石的化學成分（%，如表1所示。名稱TFeFeO表1我廠燒結用鐵礦粉成分CaOSiO2Al203MgOSP燒損PB粉61.880.330.454.532.480.480.0120.0504.13揚迪粉58.900.310.484.922.670.480.0120.0359.

6、63卡拉加斯粉64.560.350.442.441.640.440.0440.0613.50巴西南部粉62.771.310.455.532.220.450.0200.1141.63周邊精礦粉65.1427.580.428.121.760.560.0840.018-1.86火箭粉58.57<0.200.484.562.650.470.0600.0318.02自選精礦64.4725.573.2鐵礦石的燒結基礎特性0.278.381.560.260.0640.018-2.35鐵礦石的燒結基礎特性主要是指礦粉的燒結基礎特性，即鐵礦石在燒結過程中呈現出的高溫物理化學性質，反映鐵礦石的燒結行為和作用

7、，它也是評價鐵礦石對燒結過程及燒結礦質量所作的貢獻的基本指標。鐵礦石的基礎特性主要包括：同化性能、液相流動性、粘結相強度性能、鐵酸鈣生成性能、連晶性能的高溫結合性能等。而一般來說，主要研究同化性能、液相流動性能、粘結相強度、鐵酸鈣生成性能等四個指標。同化性能同化性能指鐵礦石在燒結生產過程中與CaO的反應能力。它表征鐵礦石在燒結過程中生成液相的難易程度。一般而言，同化性能越高，在燒結過程中越易生成液相，但是對于非均質燒結礦而言，基于對燒結礦的固結和透氣性的考慮，并不希望作為核礦石的顆粒過分熔化，以避免固結骨架作用的核礦石減少以及燒結料層透氣性惡化而影響燒結礦的產量和質量。因此，要求鐵礦石的同化性

8、能適宜。本文通過測定鐵礦石與CaO的接觸截面發(fā)生反應的溫度來確定鐵礦石同化能力的強弱，表2給出了我廠7中燒結常用鐵礦石的同化性試驗結果，可見，不同種類的鐵礦石的同化性存在明顯差異。表2我廠鐵礦粉同化性溫度4礦粉名稱同化溫度，CPB粉1275揚迪粉1189卡拉加斯粉1286巴西南部粉1308周邊精礦粉1321火箭粉1245自選精礦1345揚迪粉的同化能力最強，火箭粉的同化能力也比較強；PB粉和卡拉加斯粉同化溫度適中，同化能力在中等水平；而巴西南部粉和周邊礦粉的同化溫度偏高，同化能力較差；自選精礦的同化溫度最高，同化能力最差。燒結配礦時，應選擇同化能力強和同化性較弱的鐵礦粉搭配，以便在保證燒結礦質

9、量的同時，盡最大可能的提高燒結礦產量。針對我廠燒結用原料，從同化性角度進行考慮，同化性較好的揚迪粉和火箭粉應與自選精礦、周邊精礦粉及巴西南部粉等同化能力較差的原料搭配使用。液相流動性能指鐵礦石在燒結生產過程中與CaO反應生成的液相的流動能力。它表征鐵礦石在燒結過程中粘結相的“有效粘結范圍”。雖然鐵礦石的同化性能揭示了低熔點液相生成能力，但同化性和熔化溫度的高低并不能完全反映有效液相量的多少。一般來說，液相流動性較高時，其粘結周圍的物料的范圍較大，因此可以提高燒結礦的強度；反之，液相流動性過低時，粘結周圍物料的能力下降，導致燒結礦的氣孔增加，使燒結礦的強度下降。但是，粘結相得流動能力不能過大，否

10、則對周圍物料的粘結層厚度會變薄，燒結礦易形成薄壁大孔結構，使燒結礦整體變脆，強度降低，也使燒結礦的還原性變差。由此可見，適宜的液相流動性是保證燒結礦有效固結的基礎。鐵礦石的液相流動性一般無法用通常的爐渣粘度測量方法來確定，因此定義了“液相流動性指數”來確定鐵礦石的液相流動性能。流動性指數是通過測定鐵礦石的小餅燒結礦燒結后流動的面積與小餅原始面積的比值計算得出，流動性指數大則表明鐵礦石的流動性強。表3給出了我廠7中燒結常用鐵礦石的液相流動性的試驗結果，可見，不同種類的鐵礦石的液相流動性明顯不同。表3鐵礦粉液相流動性實驗結果5礦粉名稱126012801300PB粉2.424.895.99揚迪粉3.

11、5010.3511.12卡拉加斯粉2.784.718.11巴西南部粉1.362.363.26周邊精礦粉00.251.25火箭粉5.127.218.11自選精礦00.110.51(1)不同鐵礦粉的液相流動性相差很大，即使同一種鐵礦粉的液相流動性在不同溫度和堿度條件下的流動性也大不相同。一般而言，隨著溫度的升高，鐵礦粉的流動性指數逐漸增大，液相流動性逐漸變好。這主要是因為在堿度相同時，溫度越高，鐵礦粉生成液相的過熱度也就越大，從而使鐵礦粉的液相流動性變得越好。(2)鐵礦粉的液相流動性除受溫度堿度的影響外，還和它的化學組成、微觀結構、結晶水含量以及同化性能等有密切關系，它們之間相互影響，相互制約。(

12、3)在溫度相同的條件下，我廠燒結用鐵礦粉中揚迪粉和火箭粉的液相流動性特別好，卡拉加斯粉和PB粉的液相流動性也較好，巴西南部粉的液相流動性較差，而周邊精礦粉和自選精礦的液相流動性極差。(4)從鐵礦粉的液相流動性角度進行考慮，燒結礦粉的液相流動性過高過低均不好。因此，在我廠燒結生產過程中應該減少自選精礦、周邊精礦粉和揚迪粉的配比，或將這些液相流動性過高和過低的礦粉相互搭配使用。3.3粘結相強度粘結相強度指鐵礦石在燒結生產過程中形成的液相對其周圍的核礦石進行固結的能力，它對燒結礦的強度有至關重要的影響。因為，對于非均質燒結礦而言，燒結過程中的核礦石的固結主要由粘結相來完成。核礦石由于其自身強度較高，

13、其不會對不會構成燒結礦固結強度，的限制因素，因此在燒結工藝條件一定的條件下，粘結相自身強度在很大程度上決定了燒結礦的強度，足夠的粘結相雖然是燒結礦的固結基礎，但粘結相的自身強度也是非常重要的因素。表4給出了我廠燒結常用鐵礦石的粘結相強度的試驗結果，可見，不同種類的鐵礦石的粘結相強度明顯不同。鐵礦石的燒結基礎特性的研究(下)時間：2014年7月23日關鍵詞：表4鐵礦粉粘結相強度實驗結果礦粉名稱粘結相弓II度，MPaPB粉27.51揚迪粉24.42卡拉加斯粉36.51巴西南部粉34.52周邊精礦粉6.32火箭粉7.52自選精礦6.51從表4可以看出：(1)不同鐵礦粉的粘結相強度相差很大，巴西粉如卡

14、拉加斯粉、巴西南部粉的粘結相強度較高，澳礦粉如PB粉、揚迪粉其次，火箭粉、周邊精礦粉、自選精礦的粘結相強度最差。(2)從粘結相強度考慮，在配礦石應盡可能將粘結相強度較高的巴西粉與粘結相較低的精礦粉、火箭粉等搭配使用，而澳礦粉則相對不受粘結相強度搭配的影響。從而合理控制燒結礦的強度。3.4鐵酸鈣生成性能指鐵礦石在燒結生產過程中復合鐵酸鈣的生成能力。在燒結粘結相中，復合鐵酸鈣(SFCA粘結相是最優(yōu)的，增加燒結礦中復合鐵酸鈣的含量既有利于提高燒結礦的強度，又有利于改善燒結礦的還原性。如果燒結礦中的復合鐵酸鈣(SFCA含量高且多以溶蝕交織狀態(tài)存在，則燒結礦的還原性和強度均會明顯改善。表5給出了我廠7中

15、燒結常用鐵礦石的鐵酸鈣生成性能的試驗結果，可見，不同種類的鐵礦石的鐵酸鈣的生存性能明顯不同。表5鐵礦粉鐵酸鈣生成性能實驗結果礦粉名稱鐵酸鈣生成量，%PB粉38揚迪粉40卡拉加斯粉51巴西南部粉47周邊精礦粉42火箭粉33自選精礦41從表5可以看出：(1)不同鐵礦粉的鐵酸鈣生成能力存在較大差別，巴西粉如卡拉加斯粉、巴西南部粉的鐵酸鈣生成能力較強，周邊精礦粉、自選精礦其次，澳礦粉如PB粉、揚迪粉、火箭粉較差。(2)從礦粉鐵酸鈣生成能力考慮，在配礦石應盡可能將鐵酸鈣生成能力較高的巴西粉與鐵酸鈣生成能力較低的澳礦粉如PB粉、火箭粉、揚迪粉等搭配使用，而改善燒結礦的強度與還原性能。綜上，不同類型的鐵礦石

16、的各項燒結基礎特性存在很大差異。表明它們在燒結過程中的高溫行為和作用各不相同。這是過去依據化學成分、粒度組成、礦物特征等常溫因素評價鐵礦石的方法所無法獲得的主要認識。燒結過程的各項結算指標不僅僅取決于鐵礦石的常溫性能，更大程度上依賴于高溫狀態(tài)下的鐵礦石燒結基礎特性。4鐵礦石燒結基礎特性研究的應用前景研究鐵礦石的燒結基礎特性，揭示鐵礦石種類與燒結效果之間的聯系，因而對完善燒結精料的理論基礎，對有效、合理利用礦產資源，對優(yōu)化配礦、優(yōu)化燒結工藝過程均有重要意義。4.1掌握鐵礦石在燒結過程中的行為和作用深化燒結精料理論的研究，鐵礦石的燒結基礎特性是鐵礦石的常溫和高溫特性的綜合。它更真實的反應了鐵礦石在

17、燒結過程中的行為和作用，有助于深化對燒結礦固結機理的認識和鐵礦石自身性質的整體評價，為燒結過程的優(yōu)化提供理論基礎。實施燒結自主的優(yōu)化配礦傳統的燒結配礦方法，屬于試探性配礦，一方面，由于不了解鐵礦石的燒結基礎特性，故盲目性較大，耗費的人力、物力、財力較多；另一方面，由于不清楚鐵礦石的互補特性，很難實現真正意義上的優(yōu)化配礦。研究鐵礦石的基礎特性，使真正意義上的燒結自主優(yōu)化配礦成為可能，通過掌握鐵礦石的基礎特性，可以建立滿足燒結成本優(yōu)化和燒結礦性能優(yōu)化的新型配礦系統，不僅能準確預測燒結礦的質量，而且能根據對燒結礦質量的要求產生后話的燒結配優(yōu)化燒結工藝過程現有的燒結工藝很大程度上是通過操作制度的調整來滿足燒結原料條件，導致理想的燒結工藝原則和先進的燒結技術無法得到有效的遵循。研究鐵礦石的基礎特性，有利于改變傳統的以“工藝制度”去迎合“原料條件”的被動狀態(tài)。通過應用鐵礦石的燒結基礎特性和新型的優(yōu)化配礦系統，用“原料條件”去滿足“