论文部分内容阅读
近年来,熔剂型球团矿,特别是MgO熔剂型球团矿得到很大的发展,且大多以白云石、蛇纹石及镁橄榄石等矿物作为含MgO添加剂。但是,这些矿物中含有大量的CaO、Si02及Al2O3等脉石成分,球团矿内往往被迫引入脉石成分。另外,生产含MgO球团矿时,为了保证成球性,还需配加一定的膨润土,这样势必使含MgO球团矿铁品位下降而冶炼渣比增大。基于上述分析,研究开发了MgO基添加剂,并考察了MgO基添加剂对球团矿质量的影响以及含MgO球团矿焙烧固结机理；同时,本文也对MgO基添加剂代替膨润土的可行性以及其对球团矿质量影响规律的普适性进行了探讨,在本文的研究条件下,结果如下：1、以菱镁石作为开发MgO基添加剂原料,通过对菱镁石进行轻烧活化处理,在800～850℃条件下焙烧获得具有水化活性较高、粒度较细、比表面积较大的轻烧菱镁石,其中850℃下焙烧1h所获得的轻烧菱镁石特性最好。2、MgO基添加剂的水化活性越高,对改善生球质量越有利。当水化活性由71.23%增至80.56%时,生球抗压强度(CSGP/N)、落下强度(DS/Times)及生球爆裂温度(BT/℃)都有所改善,其中爆裂温度(BT/℃)最大增幅可达125℃；然而,MgO基添加剂的活性对熟球抗压强度(CS/N)、低温还原粉化率(RDI/%)、还原膨胀率(RSI/%)以及还原性(RI/%)等熟球冶金性能影响较小。3、MgO基添加剂可改善球团矿质量。当MgO基添加剂配比由0%增加至2.0%时,生球抗压强度(CSGP/N)、落下强度(DS/Times)及生球爆裂温度(BT/℃)等生球质量逐渐改善,尤其是生球爆裂温度(BT/℃)显著提高；同时,低温还原粉化率(RDI/%)、还原膨胀率(RSI/%)、还原后强度(RCS/N)以及还原性(RI/%)等熟球冶金性能也都得到不同程度的改善,尤其是还原粉化和还原膨胀得到有效的抑制；但是,熟球抗压强度(CS/N)呈逐渐下降趋势。4、以分析纯试剂压球,考察了1050℃时球团矿中主要氧化物MgO和SiO2对Fe3O4氧化过程的影响。结果表明：MgO对Fe3O4的氧化过程有抑制作用,SiO2对Fe3O4的氧化过程无明显影响；基于未反应核模型,研究推导出MgO试剂球团(w(Fe3O4):W(MgO) =95.0%:5.0%)及基准试剂球团(W(Fe3O4)=100%)的Fe304氧化率(X)与时间(t)关系式,经试验验证,计算值与实测值相符,故球团矿焙烧过程符合未反应核模型。5、MgO对球团矿中Fe203的再结晶过程有不利影响。与普通酸性球团矿相比,当球团矿中MgO基添加剂配比由0%增至2.0%时,球团中Fe203再结晶晶粒连接逐渐减弱且分布不均,晶粒间夹杂着一定量的Fe304,这导致球团矿固结过程Fe203晶粒发育不佳。6、MgO对球团矿的焙烧固结致密过程有不利影响。生球焙烧过程中存在孔隙度下降,孔径收缩的致密化现象；根据生球焙烧过程中孔隙情况的变化,研究提出了固结指数η2；固结指数η：与球团矿抗压强度(CS/N)满足正相关关系,固结指数η2能够准确表征球团矿氧化焙烧固结程度；当球团矿内MgO含量逐渐增加时,球团矿固结指数印2逐渐下降,固结不完全,焙烧致密程度下降,在物性上的表现为孔隙度逐渐增加,孔径逐渐增大且分布不均。7、MgO弥散的分布在球团矿铁相内,并与铁相形成固溶体MF((Fex·Mg1-x)O·Fe2O3)相；MgO在球团矿外层MF相中及内层MF相中的固溶量不同。通过SEM-EDX分析可计算出MgO在MF相中的固溶量,在本文条件下,球团矿外层MF相中固溶的MgO约为8～16%；内层MF相中固溶的MgO约为3～10%,MF相大致组成为：外层MF相：(Mg0.35～0O.77·Fe0.65～0.23)O·Fe2O3内层MF相：(Mg0.13～0.45·Fe0.87～0.55)O·Fe2O38、通过对含MgO球团矿及普通酸性球团矿的气固相还原,并依据活塞流模型,研究推导出了适合管式反应器(高炉)内球团矿气固相还原动力学模型,并给出了两类球团矿的还原速率方程；变换试验条件,对上述两类球团矿进行气固还原试验,并与模型计算值进行对比,模型计算值与实测值能较好的吻合,故该模型可用于管式反应器内球团矿气固相还原过程的解析。9、MgO基添加剂可代替膨润土作为造球的粘结剂,其置换比约为0.75-0.80%；同时,MgO基添加剂亦可作为含MgO熔剂用以生产含MgO球团矿；通过变化矿种造球可知,无论是作为粘结剂,还是用作含MgO熔剂,MgO基添加剂对铁矿球团质量的影响规律具有普适性。