唐钢烧结原料冶金性能的对比研究.pdf

总 第 1 7 5期 2 0 1 0年 第 1期 河 北冶金 HE BEI M E TAL L U RGY To t a l l 7 5 2 01 0， Nu mb e r 1 唐钢烧 结原 料冶金性 能的对 比研 究 田 欢 ． 王 仓 河北钢铁集 团 唐 山钢铁公 司 炼铁厂 ， 河北 唐 山 0 6 3 0 0 0 摘要 对唐钢烧结 用含铁原料 的物理化学性 能 、 烧结性 能和相 应烧结 矿的 冶金性能 进行 了系统研 究 ， 为 进一步对烧结用矿种 的合理选择 和搭 配提供 了依据 。 关键词 烧结 ； 原料 ； 冶金性 能 ； 研究 中图分类号 T F 0 4 6 ． 4 文献标 识码 B 文章编 号 1 0 0 6 5 0 0 8 2 0 1 0 0 l 一 0 0 2 7 0 3 CONTRAS T RES EARCH ON PER ANCE OF S TERI NG RAW M ATERI AL Ti a n Hu a n，W a ng Ca n g I r o n wo r k s ，Ta n g s h a n I r o n a n d S t e e l Co mp a n y，He b e i I r o n a n d S t e e l Gr o u p C o ．，T a n g s h a n ， He b e i ， 0 6 3 0 1 6 Abs t r a c t Th e s y s t e ma t i c r e s e a r c h i s do ne a b ou t t h e p hy s i cc h e mi c a l p r op e r t y，s i n t e r i n g p r op e r t y of i r o n b ea r i n g r a w ma t e r i a l a s we l l a s t h e me t a l l u r gi c a l Pe r f o r ma n c e of r e l a t i v e s i nt e r or e．The r e a s o na bl e s e l e c t i o n a nd pr op or t i on of s i n t e r o r e c a n be c h os e n f r o m i t ． Ke y W o r ds s i n t e r i n g；r a w ma t e ria l ；me t a l l u r gi ca l Pe rfo r ma n c e；r e s e a r c h 1 引 言 目前唐 钢 烧 结 用 含 铁 原 料 要 大 比 例 配 用 进 口 矿 ， 而 各品种 矿 粉 的烧 结性 能 存 在较 大 的差 异 。为 达到各品种矿种的合理选择和搭配 ， 充分发挥各种 铁 矿 石 的优 点 ， 实 现 优势 互 补 ， 改善 烧 结 矿产 量 、 质 量 的 目的 ， 需 对 唐 钢进 口粉 矿 的烧 结 基 础 特 性 进 行 系统研 究 。为此 ， 在 2 0 0 8年 3月 ， 唐 钢 与 河 北 理 工 大学共同对本地精粉 、 唐钢预期大量使用 的巴西 A 矿 和澳 洲 B 矿的烧 结 性 能进 行 试 验研 究 ， 并 提 出 了 使用 建议 。 2 试验 用原 料 试验 用原 燃料 全部 取 自于唐 钢炼 铁 厂 的生 产现 场 ， 化学成 分 见 表 l和表 2所 示 。从 表 中 的数 据 可 以看 出 巴西 A 矿粉 含铁 品位 很 高 ， S i O 含 量很 低 ； 本地精粉的含铁品位 比较 高， 澳洲 B矿粉 的含铁 品 位 比较低 ； 本 地精 粉和 澳洲 B矿粉 中的 S i O， 含 量很 高 。 本试 验利 用环 氧树 酯粘 结 和磨 片技术 分 别将 铁 收 稿 日期 2 0 0 91 21 4 作者 简介 田欢 ， 女 ， 1 9 6 8年出生 ， 1 9 9 1年毕业 于河北理工 大学钢铁 冶金专业 ， 河北钢铁集 团唐钢炼铁厂工作 ， 工程师 。 矿粉制成光片和薄片， 借助于光学显微镜测定铁矿 粉 的矿 物组 成 ， 试 验 发 现 巴西 A 矿 中铁 矿 物 以赤 铁 矿 o t F e O 为 主 、 本地 精 粉 中铁 矿 物 以磁铁 矿 为主 、 澳洲 B矿 中铁 矿物 以褐 铁矿 为 主。 表 1 烧结原料化学成分 ％ 3 试 验方 法 3 ． 1 高温态 特性测定试验 采 用 R D 一 0 4型全 自动熔 点测 定仪 对 铁 矿粉 进 行熔 点 、 同化 性 能和液 相 流动特 性进 行 了的 测定 。 3 ． 2烧结杯试验 烧结杯试验条件模拟唐钢炼铁厂的实际生产情 27 总 第 1 7 5期 况 。烧 结杯 内径为 3 0 0 mm， 每次试 验 的总原料 量为 2 5 k g ， 烧结 杯 底层 放 置 1 ． 0 k g大 于 1 0 mm 的成 品 烧结矿作为铺底料 ， 烧结料层厚度为 5 0 0 mm， 烧结 点火温度 为 1 1 5 0℃ ， 将 烧 结 废 气温 度 开 始 下 降 时 定为烧结终点 ； 然后测定烧结矿的成品率 、 转鼓指数 及 耐磨指 数 。 3 ． 3烧结矿冶金性能测定 1 根据 铁 矿石 低 温 粉 化试 验 静 态 还 原 后 使 用冷转 鼓 的方法 GB ／ T l 3 2 4 2 9 1 进 行烧 结 矿 的 低温还原粉化试验 。 2 根 据 铁 矿 石 的 还 原 性 测 定 方 法 GB ／ T 1 3 2 4 1 9 1 进行烧 结矿 的 中温还原试 验 。 3 荷 重软化 试验 是将 试 样 放在 石 墨坩 埚 内升 温加 热 ， 测 定结 果 分 别 以软 化 开 始 温度 ． 为 试 样 收缩 1 0 ％ 时 所对 应 的温 度 、 软 化 终 了温 度 为 试样收 缩 4 0 ％时所 对应 的温 度 以及软 化 温度 区 间 △ 表示 。 4 试验 结果及 分析 4 ． 1 铁矿粉的高温态性能对 比 4 ． 1 ． 1 铁矿粉的熔点对比 从表 3中可 以看 出 巴西 A 矿 的熔 点很 高 ， 达 到 了 l 5 4 8 oC； 本地 精粉 和澳洲 B矿的熔 点很低 ， 分 别只有 1 4 9 7 o C和 1 4 9 5 o C。 表 3 烧结原料的高温态性能 4 ． 1 ． 2铁 矿 粉 同化 性 能 的 对 比 1 本 地精 粉 的同化 性 能 很 好 ， 最 低 同化 温 度 只有 1 l 8 6℃ ， 原 因 主 要 有 一 是 本 地 精 粉 中 的 脉 石 数量 比较 多 ， 二 是 本 地 精 粉 的 熔 点 比 较 低 。 烧 结 配料 中使 用 本地 精 粉 可 以增 加 烧 结 矿 中液 相 粘 结 相 的数量 ， 提 高 烧 结 矿 的 强 度 ， 但 过 高 的 配 比也 将 会 恶化 烧 结料 层 的 热 态 透 气 性 并 降 低 垂 直 烧 结 速 度 。 2 巴西 A 矿 的 同化 性 能 很 差 ， 最 低 同化 温 度 达 到 l 2 7 7℃ ， 在 烧 结 过 程 中不 利 于 液 相 粘结 相 的 生成 ， 从 而 降低烧 结 矿 的 强度 。产 生 这种 现 象 的 主 要原 因有 一是 巴西 A 矿 中铁矿 物 和脉 石 矿物 的孔 隙度比较低， 结构 比较致密 ； 二是 巴西 A矿的含铁 品位 比较 高 ， 脉 石 数量 比较少 ， 熔 点 比较 高 ； 三是 巴 西 A矿 中褐铁 矿的含 量 比较低 或 基本 为 零 ， 结 晶水 的数量 比较 少 。 2 8 3 澳洲 B矿 同化性 能比较好 ， 最低同化 温度 分别 只有 l 2 2 1 oC。 分析 认 为 ， 主 要 原 因是 澳 洲 B 矿含有 比较 多 的褐 铁矿 ， 结 晶水 的数量 比较 高 ， 脉 石 数 量 比较 多 。 4 ． 1 ． 3铁矿粉液相流动性的对比 1 本 地 精 粉 的 烧 结 液相 流 动性 很 大 ， 烧 结 液 相 流动性指 数 高 达 2 ． 8 6 6 ， 其 原 因 是 本地 精 粉 的 同 化性 能 比较 好 。 再加 上脉 石数量 比较 多 ， 烧结 配料 中 过多使 用本 地精 粉 可 能 导致 烧结 液 相 的过 度 流 动 ， 造 成烧结 矿 的多孔 薄壁 结 构 ， 从 而影 响烧 结 矿 的 固 结 强度 。 2 巴西 A 矿 的烧 结 液相 流动 性 很小 ， 烧 结 液 相 流动性 指数分 别 只有 0 ． 0 1 6 。 3 澳 洲 B 矿 的烧 结 液 相 流 动 性 比较 大 ， 烧 结 液相 流动性 指数为 1 ． 9 5 3 。烧 结使 用澳 洲 B矿在 一 定程度上 可 以起 到 扩大 粘 结相 面积 的作 用 ， 从 而 有 助于提 高烧结 矿的 固结强 度 。但应 防止烧 结 液相 的 过度 流 动而 出现烧 结 矿 的 多孔 薄 壁 结构 ， 故 使用 比 例不 宜过 大 。 4． 2 烧 结 杯 试 验 及 成 品 烧 结矿 化 学 成 分 的对 比 在烧结 矿碱 度 RC a O ／ S i O 和 Mg O含 量 保 持不 变 的前 提条 件 下 ， 将 3种 铁精 矿 粉单 独进 行烧 结 试验 ， 所得烧 结矿 的化 学成分 见表 4所 示 。 表 4烧结矿的化学成分 从 表 4中可看 出 1 巴西 A矿单独烧结时烧结矿的含铁品位很 高 ， 达到了 6 4 ％以上； 本地精粉单独烧结 时烧结矿 的含 铁 品位 比较 高 ； 澳洲 B矿 单独 烧结 时烧 结矿 的 含铁 品位很低 ， 只有 5 6 ％ 。 2 巴西 A 矿 单 独 烧 结 时烧 结 矿 的 S i O 含 量 很低 ， 只有 2 ． 2 ％ ； 澳 洲 B矿 单 独 烧 结 时 烧 结 矿 的 S i O 含量很 高 ， 达到 了 5 ． 6 ％ ； 本 地精 粉单 独烧 结 时 烧结 矿 的 S i O， 含量 比较高 。 3 巴西 A矿 单独烧 结 时烧 结矿 的 F e O含 量 比 较 低 ； 本 地 精 粉 单 独 烧 结 时 烧 结 矿 的 F e O 含 量 很 高 ， 达 到 了 1 3 ． 5 ％ ， 原 因 是本 地 精 粉 中大 量 磁 铁 矿 在烧结过程中氧化放热 ， 导致烧结温度明显偏高， 再 加 上本地 精粉 S i O 含量 比较高 、 烧结 液相 流动 性 比 较好 ， 促进 硅 酸铁 的形 成 ； 澳 洲 B 矿 单 独烧 结 时烧 结矿 的 F e O 含量很 低 ， 只有 8 ％ ， 原 因是澳洲 B矿 中 河北 冶金 2 0 1 0年第 1 期 大量 的结 晶水分 解 吸热 ， 降 低烧 结 温度 ， 增强 烧 结 过 程的 氧化 气氛 并 改 善烧 结 料 层 的透 气 性 ， 抑 制 硅 酸 铁 的形 成 。 4 ． 3 烧 结 矿 冶 金 性 能 的对 比 分 别 对 3种铁精 矿 粉单 独烧 结 时 的烧 结 矿进 行 冶金性 能测 定 ， 结果 见表 5 。 表 5烧 结 矿 的 冶 金 性 能 ⋯ ． 还原性能低温还原粉化性能／ ％ 荷重软化性能／ ℃ 品种 R 1 ／ ％ ■ 4 ． 3 ． 1烧 结 矿 中温 还 原 性 能 的对 比 从 表 5中可 看 出 巴西 A 矿 单 独 烧 结 时烧 结 矿 的 中温 还原 性 能很 好 ； 本 地精 粉 单 独 烧 结 时 烧 结 矿 的 中温 还 原性 能 很 差 ； 澳洲 B矿 单独 烧 结 时烧 结 矿 的 中温还原 性 能 比较 好 。 巴西 A矿 粉 单 独 烧 结 时 烧 结 矿 还 原 性 能 好 的 主要原 因是 这种 烧 结 矿 以铁 矿 物 为 主 ， 烧 结 矿 中磁 铁 矿和 赤 铁 矿 之 和 达 到 了 9 0 ％ ， 粘 结 相 数 量 比 较 少 ， 而磁 铁 矿和 赤 铁 矿 的 还 原性 能要 优 于 包 括 铁 酸 钙在 内的各 种粘 结相 。 本 地精 粉单 独烧 结 时烧结 矿还 原性 能差 的主 要 原 因是 这 种 烧 结 矿 中容 易 还 原 的赤 铁 矿 含 量 比较 低 ， 难 还 原 的钙 铁 橄 榄 石 含量 比较 高 ； 此 外 ， 玻 璃 质 含 量 比较低 导致 还 原 过 程 中 的体 积 变 化 小 ， 同 样 不 利 于烧 结矿 还原 性能 的改 善 。 4． 3． 2烧 结 矿低 温 还 原 粉 化 性 能 的 对 比 分 析表 5中的数据 ， 可 以看 出 1 本地 精粉 单 独 烧结 时烧 结 矿 的低 温 还 原 粉 化 性 能很 好 ， 符 合 唐 钢 炼 铁 厂 烧 结 矿 R D I⋯ 指 标 低 于 3 0 ％ 的 质 量 要 求 。影 响 烧 结 矿 低 温 还 原 粉 化 性 能的 主要 因素 有化学 成 分 、 内应力 和矿 物 结 构 ， 本 地精 粉 单独进 行烧 结 时垂 直烧结 速 度 比较低 为 降低 烧结 矿 中 的热 应 力创造 了有利 的条 件 ， 此外 ， 这 种烧 结 矿的粘 结相 比较 多 、 硅 酸 二 钙 和 玻 璃 质 含 量 比较 低 而 F e O含 量 比较 高 也 有 利 于烧 结 矿 低 温 还 原 粉 化性 能 的改善 。 2 巴西 A 矿单 独烧 结 时烧结 矿 的低温 还 原粉 化性 能 很 差 ， R DI ， 指 标 只 有 1 9 ％ ， 而 R DI 指 标高 达 5 0 ％ ， R D I 指 标 高 达 1 8 ％ ， 产 生 上述 现 象 的主要原 因是 这 种 烧 结 矿 中的 粘 结 相数 量 非 常 少 。 气孔率比较大， 而残存赤铁矿的数量 比较多。 3 澳 洲 B矿单 独烧 结 时烧 结 矿 的低 温还 原 粉 化性 能 比较差 。 4 ． 3 ． 3烧 结 矿 荷 重 软 化 性 能 的 对 比 分析 表 5中 的数据 ， 可 以看 出 1 巴西 A矿粉单独烧结时烧结矿 的荷重软化 性 能很 好 。原 因是烧 结 矿含 铁 品位 高 ， 脉石 数 量少 ， 还原性能好 ， 熔点高 ， 在升温还原过程 中形成液相的 温度 升高 ， 形成 液相 的数 量减 少 ， 从 而 导致烧 结 矿 的 软化 收缩 减少 。 2 本 地精 粉单 独 烧 结 时烧 结 矿 的荷 重 软 化性 能很差 。原 因是 S i O ，含量 比较高 ， 难 还 原 的钙 铁橄 榄 石 含量 比较 高 ， 还 原 性 能 比较 差 ， 熔 点低 ， 烧 结矿 在 升温 还原 过 程 中 形成 液 相 的温 度 降低 ， 形 成 液相 的数量 增加 ， 从 而导 致烧 结矿 的软 化收 缩增加 。 3 澳 洲 B矿 单独 烧结 时烧 结 矿 的荷 重 软化 性 能 比较 差 。 5 结 论 1 巴西 A 矿 粉 的含 铁 品 位 高 ， 铁 矿 物 以赤 矿 物 为主 ， 高 温态性 能很 差 ， 单独烧 结 时烧 结矿 的 冶金 性 能 比较好 。在烧 结 配矿 中应将 比例控 制在 合适 的 范 围之 内 建议使 用 配 比不超 过 1 5 ％ ， 且 注 意 与 同 化 性能 好 、 烧 结 液相 流动性 大 的矿粉 搭 配使用 。 2 本地 精 粉 的 含 铁 品 位 比较 高 ， 铁 矿 物 以磁 铁矿 为 主 ， 高 温态 性能 好 ， 单独烧 结 时烧结 矿 的 冶金 性 能 比较差 ， 烧 结 配 矿 中适 当提 高 本 地 精 粉 的配 比 有 利于 提高 烧结 矿 的强 度 和 产 量 ， 建 议 使用 配 比控 制 在 1 0 ％ ～2 0 ％ 。 3 澳洲 B 矿 粉 的 含 铁 品 位 很 低 ， 铁 矿 物 主 要 为褐 铁矿 ， 高 温态 性能 比较 好 ， 单 独烧 结 时烧 结矿 的 冶 金性 能 比较 差 。烧结 配 矿 中可 以适 当 占有 一定 比 例 ， 但不 宜过 大 ， 建议 使用 配 比不超 过 2 0 ％ 。 参考文献 『 1 ] 王筱 留 高 炉 生 产知 识 问答 f M 1 ． 北 京 冶 金 工 、 l 出 版社 ． 2 0 0 6 ． 2 9