不同碱度对烧结矿冶金性能的影响

王崧霖1 ,路东锋2

陕西龙门钢铁有限责任公司，陕西 韩城 715405

摘要：在龙钢公司3#配比基础上,保持FeO在9.5±0.5范围内，通过碱度的变化，对烧结矿低温粉化指数、高温还原指数等方面进行研究。低温粉化率在2.1±0.05左右最佳，高温还原率在2.0±0.05最佳。综合评定当FeO稳定在9.5±0.5，碱度在2.0±0.05时烧结矿冶金性能最好。

关键词：碱度 低温粉化 高温还原 冶金性能

 

1 前言

近年来随着内外的试验研究及现有的烧结规律研究表明，当碱度升高达到一定值时，其冶金性能达到最好状态，当碱度再次升高时，其冶金性能状态有所下滑。近年来，随着烧结技术的提升，对生产质量的要求也越来越高，合适的碱度变化成为烧结研究的主要问题。本文主要研究碱度含量对烧结矿冶金性能的影响，通过合理的控制碱度来降低成本，稳定烧结矿质量，进而保证高炉的顺利运行，从而为公司降本增产提供有利的指导性参考。

2 实验原料

 

   主要原料包括超特、巴混、纽曼及生灰、返矿、固体燃料等。实验原料均取自烧结原料现场，所有原料均科学随机取样并且一次性取够八次实验所需的样。实验原料化学成分见表1。

3 实验方法与方案

3.1实验方法

实验参数混合料水分为 7.0±0.2%，烧结杯为Ø300X1000mm，混合料质量为110kg，混合时间为300s，烧结料层厚度为800mm，烧结点火温度为1200℃，点火时间为30s，烧结点火负压为12KPa，铺地料5kg。实验将烧结废气开始下降定为烧结终点，采用人工布料，烧结过程用计算机控制。

3.2试验方案

设计五组烧结杯试验，其中FeO均控制为9.5±0.5，碱度含量分别为2.1±0.05，2.0±0.05，1.9±0.05，1.8±0.05，1.7±0.05，分别对应方案1-5，对烧结矿冶金性能进行研究；

表1  含铁原料化学成分/%

名称	烧损率	TFe	FeO	SiO2	CaO	MgO	Al2O3
矿1	9	56	0.4	5.88	0.08	0.08	3.2
矿2	3.96	62.6	0.72	4.62	0.02	0.06	1.58
矿3	5.61	54.4	0.48	9.25	0.09	0.1	3.6
矿4	4.54	62	0.45	4.19	0.09	0.16	2.32
矿A	5.49	59.6	0.11	5	0.03	0.09	2.87
矿B	2.5	59.8	0	5.5	0.34	0.2	2.59
矿C	-1.09	63.2	26.62	3.44	0.43	4.1	1.08
矿D	1.6	61.6	8.6	5.6	1.14	0.76	1.1
矿E	7.05	59.7	0.43	4.49	0.02	0.05	2.4
矿F	-1.8	62.7	25	5.26	0.87	3.87	0.75
矿G	-1.84	63.1	24.31	1.07	0.5	5.34	1.64

表2  烧结矿主要成分/%                 表3 低温还原粉化、还原度指数/%

 

实验方案	TFe%	FeO%	SiO2%	CaO%	MgO%	Al2O3%
方案1	55.01	9.04	5.34	11.12	2.00	2.18
方案2	55.69	9.48	5.29	10.47	1.82	2.04
方案3	55.13	9.28	5.45	10.56	1.85	2.18
方案4	55.80	9.72	5.36	9.50	1.77	2.08
方案5	56.32	9.09	5.20	9.11	1.71	2.18

实验方案	低温粉化 RDI			高温还原	碱度
	＞6.3mm%	＞3.15mm%	<0.5mm%	RI%	R
方案1	44.1	72.03	7.69	61.33	2.08
方案2	37.97	70.83	6.46	75.90	1.98
方案3	37.56	68.33	8.46	73.06	1.94
方案4	29.11	65.7	8.71	74.06	1.77
方案5	36.71	66.87	5.45	71.86	1.75

4 试验结果分析

4.1  碱度与低温粉化指数的关系

图1碱度与低温粉化指数的关系        图2 碱度与高温还原指数关系图

由表3和图1可看知，以1.75为基准，碱度提高到1.77时RDI+3.15从66.87%降到 65.7%，降低了1.17%主要原因是由于碱度的增加，SiO2的含量相对较低，作为粘结相的硅酸盐的含量相对较低，妨碍了铁矿石内部间的连晶作用，致使烧结矿抗膨胀粉化能力减弱，进而使烧结矿低温粉化指数降低；当碱度增加到2.08时，低温粉化指数RDI+3.15增加到72.03%，主要是因为碱度的增加，使铁酸钙和硅酸盐都增加，铁酸钙和硅酸盐相结合抑制了低温还原过程中体积的膨胀，进而使粉化指数显著提高；当碱度在2.1左右出现最大值，烧结矿碱度与低温还原粉化指数在部分区域内呈明显的增长关系。

4.2 碱度对烧结矿高温还原指数的影响

由表3和图2可看出，随着碱度1.7增加到2.0时，高温还原指数由71.86%增加到75.9%，升高了4.04%，呈上升趋势，主要原因是由于碱度的增加，

CaO的含量增加，CaO与Fe2O3接触的机会增加，促使铁酸钙的含量增加，烧结矿的还原性能明显增强；当碱度增加到2.1时，高温还原指降低到61.33%，下降了14.57%呈下降趋势，主要是由于当碱度超过2.0后烧结矿中的铁酸二钙开始增加，而铁酸二钙的还原性不如铁酸一钙，同时抑制Fe2O3向Fe3O4晶体的转变还原，使烧结矿的还原性能降低。

5 结 论

 

五组烧结杯实验控制烧结矿FeO含量在9.5±0.5，调整碱度变化进行烧结杯实验。通过实验数据及冶金性能的分析得出以下结论：

（1）随着碱度的不断升高，烧结矿的低温粉化指数也随着上升。低温还原粉化指数与烧结矿的碱度呈明显的正线性关系。

（2）对于高温还原指数，当碱度在2.0±0.05高温还原性最好，而在2.1±0.05范围时表现较差，说明在此范围中生成的铁酸二钙，影响了烧结矿高温的还原性。

（3）结合方案1-5的冶金性能，当FeO稳定在9.5±0.5，碱度在2.0±0.05时烧结矿冶金性能最好。

[参考文献]

[1]蒋大军,林千谷等.超高碱度对烧结矿性能影响的实验研究[J].四川冶金,2009,(3):7-14.

[2]刘振,杨双平等.宏阳烧结矿碱度与低温还原粉化指数关系的研究[J].钢铁研究,2006,(6):6-8.

[3]吴寒芬.武钢高铁低硅烧结矿烧结机理研究[M].武汉:武汉科技大学,2001.

[4]范建军等.烧结矿碱度对其质量影响的试验研究[J].山西:太原钢铁有限公司钢铁研究所,2000(3).

[5]巨建涛,刘欢等.高碱度烧结矿矿物结构对其冶金性能的影响[J].钢铁研究,2017,(6):9-13.

[6]吴玮楠,吕庆等.承钢铁矿粉基础特性对烧结矿转鼓强度的影响.[J]钢铁,2013,(10):12-17.

[7]李秀,李杰等.不同碱度对钒钛烧结矿质量的影响[J].矿产综合利用,2017,(10):115-118.