釩鈦磁鐵礦燒結(jié)試驗(yàn)研究

釩鈦磁鐵礦燒結(jié)試驗(yàn)研究

1改善燒結(jié)礦質(zhì)量經(jīng)過(guò)40年的發(fā)展，鋼腐件氧化過(guò)程的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)顯著提高，銅腐件氧化過(guò)程的質(zhì)量也顯著提高。但是由于攀枝花釩鈦磁鐵精礦具有粒度粗(≤0.074mm約占52%)、低硅(SiO2約占約4.0%)、高鈦(TiO2約占13%)、成球性差的特殊性,造成攀鋼燒結(jié)礦成品率低、強(qiáng)度差、低溫還原粉化率(RDI-3.15)高,嚴(yán)重制約了高爐冶煉強(qiáng)度的進(jìn)一步提高。因此,采取進(jìn)一步強(qiáng)化燒結(jié)生產(chǎn)的措施,改善燒結(jié)礦質(zhì)量,對(duì)強(qiáng)化高爐冶煉具有極其重要意義。為了尋找到提高攀鋼燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)的有效途徑,根據(jù)有關(guān)燒結(jié)熔劑分加研究經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合攀鋼工藝現(xiàn)狀,開(kāi)展了燃料分加條件下的熔劑分加燒結(jié)試驗(yàn)研究。2試驗(yàn)條件和試驗(yàn)計(jì)劃2.1燒結(jié)礦主要指標(biāo)穩(wěn)定試驗(yàn)所用原燃料取自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。結(jié)合攀鋼燒結(jié)機(jī)的生產(chǎn)具體實(shí)際情況進(jìn)行物料搭配,為保證燒結(jié)礦的主要指標(biāo)穩(wěn)定,對(duì)配比做了適當(dāng)調(diào)整。燒結(jié)試驗(yàn)在Φ250×750mm燒結(jié)杯中,模擬現(xiàn)場(chǎng)燒結(jié)機(jī)操作參數(shù)條件進(jìn)行。燒結(jié)礦化學(xué)指標(biāo)設(shè)定為:TFe為A±0.5%;FeO控制在B±0.5%范圍;二元堿度(CaO/SiO2)在2.35±0.05倍。2.2按照一次、二次各50%比例進(jìn)行燃料分加此次熔劑分加燒結(jié)試驗(yàn),采取既有燃料分加,又有熔劑分加的燒結(jié)試驗(yàn)。結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)燃料分加的實(shí)際情況,燃料分加按照一次、二次各50%比例進(jìn)行。熔劑分加方式分別為:①石灰石100%在第二次加入(為試驗(yàn)1);②在石灰石100%于第一次加入的條件下,生石灰二次分加比例分別為30%、50%、70%(分別為試驗(yàn)2、試驗(yàn)3、試驗(yàn)4)。具體分加方式設(shè)定情況見(jiàn)表1。3試驗(yàn)結(jié)果及分析3.1提高燒結(jié)性能的影響因素在采取石灰石100%于第二次加入后,垂直燒結(jié)速度下降了0.33mm/min,燒結(jié)礦成品率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度分別提高1.25、0.67個(gè)百分點(diǎn);利用系數(shù)提高0.13個(gè)百分點(diǎn)(見(jiàn)表2)。與基準(zhǔn)期相比該組燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指標(biāo)有所改善,燒結(jié)利用系數(shù)也獲得相應(yīng)提高,相對(duì)明顯的是成品率在整個(gè)試驗(yàn)中處于最高水平。石灰石采取100%第二次加入后,垂直燒結(jié)速度下降的主要原因是:攀鋼的石灰石粒度偏粗,二次加入難以粘附在混合料顆粒表面,而且較粗的石灰石顆粒難以生成低熔點(diǎn)化合物,液相流動(dòng)性下降,導(dǎo)致燃燒帶阻力增加,燒結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)。采取石灰石二次加入,由于燒結(jié)時(shí)間延長(zhǎng),改善了燒結(jié)成礦條件。小球表面堿度較內(nèi)部堿度有一定程度的提高,有利于小球表面生成更多的鐵酸鈣,燒結(jié)礦質(zhì)量得到一定程度的改善。不過(guò)由于石灰石是生料,粒度粗、比表面積小等特性,分加在小球表面的效果不及生石灰,同時(shí)反應(yīng)物的擴(kuò)散能力降低,影響鐵酸鈣的生成,因此分加效果不及生石灰。石灰石采取100%分加后,燒結(jié)礦成分中的FeO指標(biāo)下降了0.6個(gè)百分點(diǎn),主要是由于碳酸鈣分解消耗熱量增加所致。具體燒結(jié)礦主要成分見(jiàn)表3。3.2次分加對(duì)燒結(jié)性能的影響從表2可以看出,在采取生石灰30%、50%、70%比例二次分加后,垂直燒結(jié)速度均不同程度的提高,其中50%生石灰二次分加的垂直燒結(jié)速度最高,為28.37mm/min;但燒結(jié)利用系數(shù)較基準(zhǔn)期均有不同程度的下降,分別下降了2.55、0.75、1.25個(gè)百分點(diǎn);隨著二次生石灰分加比例的增加,燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度得到逐步提高,較基準(zhǔn)期分別上升了1.34、1.67、2.00個(gè)百分點(diǎn);而燒結(jié)礦成品率指標(biāo)較基準(zhǔn)期分別下降了3.12、2.27、1.45個(gè)百分點(diǎn)。采取生石灰30%、50%、70%比例二次分加后,垂直燒結(jié)速度都得到了不同程度的提高。表明分加生石灰的CaO對(duì)燃料的燃燒起催化作用,可以加快顆粒表層燃燒速度,提高垂直燒結(jié)速度;另外,粒度細(xì)微的生石灰顆粒比生料的石灰石顆粒更容易生成低熔點(diǎn)化合物,液相流動(dòng)性好,可以降低燃料用量(見(jiàn)表3)。隨著生石灰二次分加比例的增加,燒結(jié)礦質(zhì)量改善,轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度得到提高。分析認(rèn)為:一是由于生石灰粒度很細(xì),文獻(xiàn)研究表明,生石灰消化后,呈極細(xì)的消石灰膠體顆粒,平均比表面積為30m2/g,比消化前增大60倍以上,這種膠體顆粒能均勻地分布于混合料內(nèi),使各種原料顆粒相互靠近,在機(jī)械力作用下滾動(dòng)成小球粒,其粘結(jié)力很強(qiáng),不易散失。這對(duì)釩鈦磁鐵精礦而言,使粉末狀小顆粒成為小球,能明顯改善其成球性能,從而提高了混合料的原始透氣性,改善燒結(jié)過(guò)程氧化氣氛,有利于鐵酸鈣的發(fā)展。二是生石灰比表面積很大,可以吸附在制粒后顆粒表面,分加比例提高后,小球表面堿度比內(nèi)部堿度明顯提高,生石灰活性度高,反應(yīng)物的擴(kuò)散能力明顯增強(qiáng),從而促進(jìn)了鐵酸鈣的生成。因此,生石灰二次分加有利于小球表面生成更多的鐵酸鈣,燒結(jié)礦質(zhì)量得到顯著改善。燒結(jié)礦成品率、利用系數(shù)指標(biāo)較基準(zhǔn)期均有所下降,其主要原因是由于垂直燒結(jié)速度上升較多,縮短了燒結(jié)結(jié)晶時(shí)間,小球間粘結(jié)不牢,液相生成少,燒結(jié)礦中孔隙和顯氣孔較多,導(dǎo)致燒結(jié)礦成品率下降。成品率與燒結(jié)利用系數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的指標(biāo),成品率下降引起其燒結(jié)利用系數(shù)也降低。在生石灰分加50%、70%兩個(gè)階段的燒結(jié)礦FeO含量均有所上升,分別上升了0.53、0.39個(gè)百分點(diǎn)。表明生石灰二次分加后對(duì)降低固體燃耗有明顯效果(見(jiàn)表3)。這是因?yàn)槎畏旨由业牧６群芗?xì),活性度高,生石灰中的CaO對(duì)燃料的燃燒起催化作用,可以加快顆粒表層燃燒速度,提高垂直燒結(jié)速度,對(duì)降低固體燃耗起到一定作用。綜合各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)考慮,采取生石灰二次分加50%最佳,是強(qiáng)化攀鋼釩鈦磁鐵精礦燒結(jié)的有效方法。4鈦赤鐵礦和鐵酸鹽相條件變化的燒結(jié)礦結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)情況,本次試驗(yàn)選生石灰二次分加50%試驗(yàn)組為對(duì)比樣,進(jìn)行燒結(jié)礦的巖相組成分析?；鶞?zhǔn)燒結(jié)礦樣和對(duì)比燒結(jié)礦樣的主要物相及其含量情況列于表4。其顯微結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1、圖2。從表4可知,對(duì)比樣和基準(zhǔn)礦樣最大的差別是:鐵酸鹽相增加2～3個(gè)百分點(diǎn),鈦赤鐵礦增加2～4個(gè)百分點(diǎn),游離CaO小幅度降低,鈣鈦礦降低0.5～0.6個(gè)百分點(diǎn)。燒結(jié)礦主要物相及其含量表明,采取生石灰二次分加后,由于生石灰的粒度很細(xì),親水性強(qiáng),活性度高,粘附在小球表面,使得小球表面堿度比內(nèi)部堿度相對(duì)提高,有利于小球表面生成更多的鐵酸鈣,并抑制鈣鈦礦、鈦榴石的生成,從而改善燒結(jié)礦質(zhì)量。從燒結(jié)礦的宏觀結(jié)構(gòu)看,基準(zhǔn)樣的燒結(jié)礦主要是多孔厚壁結(jié)構(gòu),燒結(jié)礦較致密、易碎。對(duì)比樣燒結(jié)礦的孔隙和顯氣孔較多,利于鐵酸鹽相的形成。從微觀結(jié)構(gòu)看,采取熔劑二次分加后的燒結(jié)礦結(jié)晶充分,物相分布較均勻,逐步由半自形晶向自形晶轉(zhuǎn)變,短板狀鐵酸鹽晶形有所增加,促進(jìn)燒結(jié)礦強(qiáng)度的改善。5次分加與節(jié)能(1)釩鈦磁鐵礦燒結(jié)采取熔劑二次分加技術(shù),可以改善燒結(jié)礦的強(qiáng)度指標(biāo)。其中,生石灰二次分加對(duì)改善燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度效果優(yōu)于石灰石。(2)