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1、进口铁矿粉的烧结性能及配矿方法许满兴 北京科技大学 摘要 本文重点介绍了进口铁矿粉的化学成分 粒度组成 它们的单烧指标及冶金性能 并对铁矿粉烧结性能的基础理论作了必要的分析 铁矿粉的烧结性能可以采用烧结反应性 同化性等五种基础特性和其晶粒大小 水化程度及Al2O3含量高低三种配矿方法使其互补和调节 关键词 进口铁矿粉烧结性能单烧指标配矿方法 1 前言 随着我国钢铁工业的快速发展 进口铁矿石数量已由2001年的9230万吨增加到2011年的68652万吨 占我国高炉炼铁原料的比例也由2001年的35 96 上升到2011年66 36 我国高炉炉料形成了以进口矿为主的格局 因此认识和掌握各种进口铁
2、矿粉的烧结性能已成为我国发展钢铁工业的一个重要技术经济问题 但认识铁矿粉的烧结性能不是一个较为简单的技术理论问题 因为烧结的成矿过程是一个复杂的物理化学变化过程 它既有低温下的固相反应和新相生成 又有在高温下的粘结相和液相生成 还有在冷却过程中的结晶 再结晶和相变过程 影响烧结过程成矿和固结的因素也很复杂 既有矿种化学成分和粒度的影响 又有碱度 配碳 加热和冷却速度的影响 还有氧化速度的影响等等 其中矿种对烧结成矿和固结的影响是一个基本因素 矿种和配矿的不同对烧结生产综合反映出来的是烧结生产率和成品矿的强度 是烧结生产最基本的两个问题 即产量和强度问题 2 进口铁矿粉的化学成分及粒度组成 常见
3、十八种进口铁矿粉的化学成分和粒度组成列于表1和表2 近几年新开发的几种铁矿粉的化学成分和粒度组成列于表3和表4 表1常见十八种进口铁矿粉化学成分 表2常见十八种进口铁矿粉的粒度组成 由表1 表2可见 常见进口铁矿粉的含铁品位均较高 仅有果阿 哈默斯利和纽曼稍低 处于62 63 的范围内 扬迪铁矿粉的品位最低 仅为58 33 但由于其结晶水含量达9 5 烧结后的实际品位可达到64 45 澳大利亚的库利安诺宾粉矿品位仅为63 5 但由于其有5 25 的烧损 实际品位达到67 接近CVRD卡拉加斯和MBRCSF粉矿的含铁品位 常见进口铁矿粉的平均粒度均在2 0 3 0mm之间 仅有MBR的CSF粉较
4、粗 平均粒度达到4 443mm 库得拉姆和卡罗尔湖矿粉平均粒度较细 低于0 3mm 铁矿粉的粒度影响混合料透气性最差的粒级是1 0 0 25mm 大量的研究证明 这部分粒度既不能成为制粒的核心 也不能粘附于核心外围 因此 需重视这部分粒级对混合料透气性的影响 表3近几年新开发几种铁矿粉的化学成分及基础特性 表4近几年新开发的几种铁矿粉的粒度组成 mm 3 常见进口铁矿粉单烧试验的结果及分析 3 1常见进口铁矿粉单烧试验的结果常见18种进口铁矿粉单烧试验的条件 单烧烧结指标列于表5 常见进口铁矿粉单烧试验成品矿的化学成分及冶金性能列于表6 表5常见进口铁矿粉单烧试验的烧结指标 表6常见进口铁矿粉
5、单烧试验成品矿的化学成分及冶金性能 3 2对常见进品铁矿粉烧结性能的分析影响铁矿粉烧结性能的因素是多方面的 除了铁矿粉自身的化学成分 粒度组成外 尚有碱度 料层厚度 配水配碳 抽风负压等烧结条件和工艺操作的影响 还受到混合料其它矿种烧结性能的影响 本文是对一种铁矿粉单烧时烧结性能的分析 不讨论外部条件的影响 考虑的是一种铁矿粉自身的因素也即其内在因素的影响 烧结生产对铁矿粉的基本要求是希望烧结产量高和成品矿强度好 同时还要求成品矿含铁品位高 SiO2 Al2O3和有害杂质含量低 并具有良好的冶金性能 由表3 表4可见 常见进口铁矿粉的烧结性能 我国宝钢 鞍钢 马钢 武钢 湘钢 水钢 兴澄特钢和
6、中南大学 北科大均进行过进口铁矿粉的单烧试验 对进口铁矿粉烧结性能的优劣排过次序 如马钢于1994年1 2500m3高炉投产前 公司组织对若干种进口铁矿粉的烧结性能进行了单种矿烧结杯试验和烧结矿的冶金性能试验 结果排序烧结性能从优到劣为 CVRD 纽曼 MBR 哈默斯利 罗布河 冶金性能从优到劣为 MBR CVRD 哈默斯利 纽曼 印度H矿 宝钢在单烧的基础上进而对干料密度 Al2O3含量对冶金性能的影响作了系统的试验研究 对进口铁矿粉进行了综合评价 将进口铁矿粉分为三类 A类 各项性能均较好的铁矿粉有 卡拉加斯 MBR 依塔比拉 沙米丘及印度的BAILA 白兰 B类 各项性能尚好的纽曼 扬迪
7、 南非的伊斯科 委内瑞拉和加拿大的卡罗尔湖 C类 各项性能略差的有哈默斯利 罗布河和印度的果阿铁矿粉 由十八种常见进口铁矿粉的单烧主要指标可见 巴西的MBR粉矿 澳大利亚的库利安诺宾和戈德沃斯粉矿 印度库得拉姆和H矿的烧结指标比较好 澳大利亚的哈默斯利 印度的天普乐和果阿粉矿以及加拿大的卡罗尔湖粉矿的烧结指标比较差 3 3近几年新开发的几种铁矿粉的烧结性能近几年新开发的几种铁矿粉的理化性能及烧结特性列于表7 下页 表7近几年新开发的几种铁矿粉的理化性能及烧结特性 4 铁矿粉的烧结特性及配矿方法 4 1 按铁矿粉的烧结反应性合理搭配的方法所谓烧结反应性是矿粉的酸性脉石与CaO同化和熔化反应的能力
8、 它可以用烧结生产率 利用系数 和成品矿的机械强度 转鼓指数 这一对指数来表示 据此可将铁矿粉的反应性分为优 中 差三类 在烧结配矿时按三类不同合理搭配 4 2 按铁矿粉的烧结基础特性合理配矿的方法铁矿粉的烧结基础特性包括同化性 液相流动性 粘结相强度 生成铁酸钙的能力和连晶固结能力 配矿原则一般在化学成分 物理性能和满足高炉炼铁成本需求的条件下 使同化性高与同化低合理搭配 液相流动性指数低的与高的合理搭配 尽量多用粘结相自身强度高 铁酸钙生成能力强和连晶固结能力强的铁矿粉 通过铁矿粉基础特性的合理搭配 使铁矿粉自身特性互补 获得烧结生产所要求的质量目标 这是北科大吴胜利教授倡导的配矿方法 4
9、 3按铁矿粉晶体颗粒大小 水化程度和Al2O3含量高低三个特性合理配矿的方法这是巴西淡水河谷公司研发的配矿方法 铁矿粉的三个特性都分为粗 中 细和高 中 低三类 矿粉晶粒的大小按 40um的为细晶粒 40 120um的为中等晶粒 120um的为粗晶粒 水化程度是指针矿含量对赤铁矿含量的比例 一般可按结晶水含量 6 6 3 3 分为高 中 低三档 Al2O3含量按 2 2 1 和 1 分为高 中 低三档 当铁矿粉晶体颗粒小 水化程度高时 有利于提高烧结的产量 当晶体颗粒粗 低水化程度时有利于降低燃耗 细晶体颗粒 低Al2O3含量有利于提高成品矿的强度和改善RDI指数 5 结论 由以上试验研究分析
10、和讨论可以得出如下结论 铁矿粉在一定条件下的单烧指标及冶金性能是衡量和判断进口铁矿粉质量优劣的一种重要方法 铁矿粉烧结性能和质量主要可以从它们的化学成分 物理性能和烧结特性去分析和衡量 铁矿粉的烧结性能可以采用其烧结反应性 同化性等五种基础特性和其晶粒粗细 水化程度及Al2O3含量高低三种配矿方法使其互补和调节 铁矿粉烧结反应性的配矿方法是按反应性的优 中 差三类合理搭配 用烧结机生产率 利用系数 和成品矿转鼓强度两个指标表示的一种简易配矿方法 铁矿粉烧结基础特性的配矿方法是运用铁矿粉五项基础特性 在满足化学成分 物理特性和生产成本条件下使铁矿粉的自身特性互补 获得烧结生产所要求的质量目标的科
11、学优化配矿方法 按照铁矿粉晶粒大小 水化程度和Al2O3含量高低三个特性配矿 有利于掌控烧结生产的生产率 成品矿的强度和固体燃耗的一种配矿方法 主要参考文献 1 高为民等烧结混合料制粒的研究1996第五届炼铁精料学术会议论文集 84 2 樊御飞巴西卡拉加斯粉矿试验研究1992第三届炼铁精料学术会议论文集 287 3 孙俊波几种进口铁精矿烧结试验研究及经济效益评估1996第五届炼铁精料学术会议论文集 21 4 蒋定中等印度天普乐矿粉烧结试验研究与生产实践马鞍山钢铁公司1998 10 5 周云花进口矿的性能及生产应用研究烧结球团2000NO 5 16 6 许斌进口铁矿石烧结性能研究2002全国烧结
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