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随着钢铁工业规模不断扩大,中国铁矿石自给能力严重不足,我国钢铁工业对进口铁矿石依赖程度越来越高,2003年我国已成为铁矿石进口第一大国。近年来,国际市场上铁品位高、制粒性能好、反应性好的优质铁矿石资源不断减少,价格大幅度上涨,给国内钢铁公司带来了很大压力。巴西镜铁矿品位高(TFe>68%),价格便宜,但其制粒性能差,反应性低,难烧结,致使在各钢铁公司不能大量使用。
本论文对强化巴西镜铁矿烧结的工艺进行了研究,采用机械力作用改变巴西镜铁矿的表面性质,包括将巴西镜铁矿与含铁酸钙的杂料混合润磨/高压辊磨或加生石灰圆盘制粒,强化巴西镜铁矿烧结过程中铁酸钙的生成。润磨或高压辊磨预处理与分碱度、燃料分加等构成强化镜铁矿烧结工艺,通过烧结杯试验验证其强化效果。通过比较预处理前后巴西镜铁矿颗粒形貌、粒度组成、比表面积等表面性质及与石灰石、生石灰等熔剂反应,揭示强化巴西镜铁矿制粒和烧结的作用机理。
试验研究结果表明:镜铁矿比表面积小、润湿热低,表明亲水性差,制粒性能和高温反应性差。通过润磨或高压辊磨巴西镜铁矿与含铁杂料的混合物,巴西镜铁矿润湿热从0.1827J/g分别提高到0.8971J/g和0.8476J/,提高了其表面活性和亲水性,料层透气性从0.133J.P.U增加到0.209J.P.U,制粒效率提高了35%,为强化烧结创造了良好条件;巴西镜铁矿与生石灰或石灰石或焦粉混合后,可降低其变形温度和软化温度,以生石灰效果最好,石灰石其次。用生石灰调其碱度到4.6后,变形温度分别从1448℃降低到1312℃,石灰石调碱度到4.7后,变形温度降低到1355℃,与5%的焦粉混合后,变形温度降低到1390℃;另外随SiO<,2>含量降低,铁矿石的变形温度升高,这也是高铁低硅的镜铁矿变形温度高的原因之一。由此表明熔剂和燃料的分加能强化巴西镜铁矿的烧结。此外,杂料亲水性好,含少量铁酸钙,巴西镜铁矿与杂料或石灰石或生石灰混合组成了不同的铁酸混合剂,强化了巴西镜铁矿的烧结性能。在上述机理研究的基础上,成功开发出强化烧结工艺方案,即由杂料和巴西镜铁矿混合润磨或高压辊磨,由熔剂分碱度,燃料分加圆盘制粒,在巴西镜铁矿配比为20%时,烧结杯试验中成品率提高5~6%,转鼓强度提高提高2~3%,利用系数提高34.58%,固体燃耗下降4kg/t以上。矿相研究结果表明:预处理巴西镜铁矿后,有更多的铁酸钙生成,烧结矿结构更加致密,孔隙率减小,强度得到提高,冶金性能得到改善。