包钢自熔性复合烧结矿试验研究.pdf

第3 3 卷第3 期 2 0 1 3 年0 6 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A I 工U R G I C A LE N G D 瞳凰R I N G V 0 1 ．3 3 №3 J u n e2 0 1 3 包钢自熔性复合烧结矿试验研究① 陈革，王瑞军，沈茂森 包钢 集团 公司技术中心，内蒙古包头0 1 4 0 1 0 摘要为了利用复合造块工艺的优势，以自产白云鄂博铁矿为主要原料，对自熔性复合烧结矿的烧结性能进行了研究。结果表 明，碱度1 ．4 的自熔性复合烧结矿在生球外配4 0 ％～5 0 ％的条件下，可以满足高炉要求。且该碱度的复合烧结矿既可以提高入炉 品位，又可以实现单一炉料入炉，简化高炉操作。 关键词烧结；配矿；复合造块；自熔性；单一炉料 中图分类号T F 0 4 6文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 - 6 0 9 9 ．2 0 1 3 ．0 3 ．0 2 6 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 3 0 3 0 0 9 8 0 3 E x p e r i m e n t a lS t u d yo nS e l f - f l u x i n gC o m p o s i t eS i n t e r so fB a o g a n gG r o u p C H E NG e ，W A N GR u i - j u n ，S H E NM a o s e n T e c h n i c a lC e n t e r ，B a o g a n gG r o u p ，B a o t o u0 1 4 0 1 0 ，／n n e rM o n g o l i a ，C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt ot a k et h ea d v a n t a g eo fc o m p o s i t ea g g l o m e r a t i o np r o c e s s C A P ，r e s e a r c ho nt h es i n t e r i n g c h a r a c t e r i s t i c so ft h es e l f - f l u x i n gc o m p o s i t es i n t e r sw a sc o n d u c t e dw i t hB a y a nO b oi r o no r e sa sr a wm a t e r i a l ．T h er e s u l t s s h o w e dt h a tw h e nt h ep r e p a r e dg r e e nb a l l sw e r ec o a t e dw i t h4 0 ％～5 0 ％o fo t h e rr a wm a t e r i a l s ，t h ef l u x i n gc o m p o s i t e s i n t e r sw i t ha na l k a l i n i t yo f1 ．4c a nm e e tt h er e q u i r e m e n t so fb l a s tf u r n a c e ．M o r e o v e r ．t h ec o m p o s i t es i n t e mw i 出s u c h a l k a l i n i t yc a nn o to n l yi m p r o v et h ef e e dg r a d eb u ta l s os i m p l i f yt h eo p e r a t i o no fb l a s tf u r n a c ew i t hs i n g l eb l a s tf u r n a c e b u r d e n ． K e yw o r d s s i n t e r i n g ；O r e b l e n d i n g ；c o m p o s i t ea g g l o m e r a t i o np r o c e s s C A P ；s e l f - f l u x i n g ；s i n g l ef i L r n a c eb u r d e n 在包钢2 6 5m 2 烧结机成功应用于复合造块工艺 的基础上，仍以自产铁精矿为主要含铁原料，利用复合 造块工艺的优势⋯，进行进一步降低复合烧结矿碱度 的试验研究，以制备满足包钢高炉生产需要的自熔性 复合烧结矿 碱度为1 ．4 。通过提高烧结料的基体碱 度和增加生球配比的方式，寻求高炉单一人炉原料结 构的可行性。 1 试验原料及试验方案 1 。1 原料化学成分 试验原料中铁料分别有自产铁精矿A 、自产铁精 矿B 、澳矿粉及褐铁矿；熔剂有石灰石、轻烧白云石和 生石灰；燃料为焦粉；粘结剂为膨润土。主要原料的化 学成分见表1 。自产铁精矿A 以下简称A 矿 和自产 铁精矿B 以下简称B 矿 均为含氟磁铁矿，但相比较 B 矿，A 矿的F e O 、S i O 和S 含量高。 由于两种自产矿的S i O 含量均较低，为了控制烧 结矿中S i O 含量在4 ．5 ％～4 ．7 ％的水平范围内，烧结 表1主要原料的化学成分分析结果 质量分数1 ／％ 原料名称T F e F e OC a O S i 0 2M g O FPS A 矿6 6 ．0 8 2 8 ．4 7O ．7 22 ．5 3O ．7 5 B 矿6 5 ．9 r 72 3 ．1 71 ．6 41 ．4 8O ．鹋 澳矿粉 5 9 ．2 00 ．9 00 ．4 54 ．5 30 ．1 l 褐铁矿 3 0 ．8 60 ．9 01 ．7 4 ”．8 81 ．2 7 石灰石 一一5 1 ．9 0 4 ，4 51 ．3 0 轻烧白云石 一一3 4 ．∞O ．8 8 2 4 ．6 2 生石灰一一8 1 ．8 53 ．6 1 6 ．9 8 膨滑土 1 ．0 0 O ．9 46 0 ，6 12 ．2 0 配矿过程中，在烧结料中配加部分褐铁矿，球团料中添 加膨润土。 1 ．2 试验方案 试验分别对碱度2 ．0 和碱度1 ．4 的复合烧结矿的 不同生球配比进行了对比研究。烧结料铁料配置为 7 5 ％A 矿 2 2 ％澳矿粉 3 ％褐铁矿，造球料采用粒度 较细的B 矿。不同生球配比下烧结料的基体碱度见 表2 。 ①收稿日期2 0 1 2 ．1 2 ．1 3 作者简介陈革 1 9 6 7 一 ，女，重庆人，高级工程师，主要从事炼铁原料技术研究工作。 姗|；|胞竺二一 吼咖啷 宝 一 一 一 一 O 0 0 O 搿Ⅸ m 一 一 一 一 万方数据 第3 期 陈革等包钢自熔性复合烧结矿试验研究 表2 不同生球配比条件下烧结料碱度 由表2 可知①对于碱度2 ．0 的复合烧结矿，烧 结料的基体碱度随生球配比的变化而变化的幅度较 大。生球配比每提高1 0 ％，烧结料基体碱度约提高 0 ．1 5 ～o ．1 6 。②对于碱度1 ．4 的复合烧结矿，其烧结 料的基体碱度随生球配比的变化而变化的幅度相对要 小些，生球配比每提高1 0 ％，烧结料基体碱度约提高 0 ．1 ～0 ．1 1 。 复合烧结矿M g o 含量控制为2 ．4 ％，S i O 含量控 制在4 ．5 ％一4 ．7 ％；球团料中膨润土配比为3 ．5 ％。 2 试验结果及分析 2 ．1 工艺指标的变化 试验采用直径3 0 0m m 的烧结杯，料层厚度7 0 0 m m ，点火负压4 ．9k P a ，烧结负压9 ．8k P a ，点火时间 1 ．5m i n ，返矿按内配3 0 ％控制。试验结果列于表3 。 表3不同工艺参数下的烧结矿产质量指标 编号／ t 辈群_ I 黻／ 嚣- 1 磐佃。慧- 1 F ．2 咖 1 ．3 9 1 ．位7 5 ．3 95 8 ．2 72 4 ．4 4 F ．抛01 ．4 21 ．0 17 4 ．5 7 5 8 ．9 33 0 ．3 8 F _ 删01 ．5 11 ．吆7 4 ．嘶5 9 ．2 03 0 ．4 9 F 删1 ．5 41 ．位7 4 ．8 l6 1 ．3 33 0 ．7 3 F 绷1 ．4 71 ．∞7 4 ．9 3 5 8 ．4 0凹．1 7 B 1 4 ∞1 ．2 l1 ．O l7 6 ．5 36 1 ．6 0为．8 7 F ．1 4 3 01 ．刀1 ．晒7 6 ．5 66 1 ．8 72 5 ．3 8 F 一1 4 4 01 ．3 01 ．0 27 6 ．1 56 2 ．1 32 5 ．4 5 F ．1 4 5 01 ．3 l1 ．0 47 6 ．0 66 2 ．4 02 5 ．加 F 一1 4 6 0 1 ．1 6 1 ．舵7 6 ．3 2 5 7 ．6 02 3 ．4 7 注g l 号中前面两位数字表示碱度，后面两位数字表示生球配比，如 F - 2 0 2 0 表示碱度2 ．0 ，生球配比2 0 ％，下同。 2 ．1 ．1生球配比对烧结工艺指标的影响 由表3 可知两个碱度系列烧结工艺指标随生球 配比的变化趋势基本一致，均在生球配比为5 0 ％时 本文生球配比均指外配，以下同 出现拐点，如图1 ～ 2 所示。即生球配比低于5 0 ％时，利用系数和强度指 标随着生球配比的增加而增加，燃耗随着生球配比的 增加而下降；但当生球配比高于5 0 ％时，利用系数、强 度指标和燃耗又较5 0 ％时变差，其变化趋势与碱度又 略有差异。 乒 卑 ■ E e ＼ 籁 幡 茁 熏 ， 一 咖 邑 ＼ 鬟 纂 生球配比／％ 图1利用系数随碱度及生球配比的变化 生球配比／％ 图2 燃耗和转鼓随碱度及生球配比的变化 1 碱度2 ．0 的复合烧结矿。生球配比为5 0 ％时， 利用系数为1 ．5 4 ∥ i 1 1 2 h ，燃耗为7 4 ．8 1k g ／t ，转鼓 强度为6 1 ．3 3 ％；当生球配比为4 0 ％时，指标略次之， 利用系数为1 ．5 1t ／ m 2 h 较5 0 ％时降低0 ．0 3 t ／ m 2 h ，燃耗为7 4 ．8 6k g ／t 较5 0 ％时增加0 ．0 5 k g ／t ，转鼓强度为5 9 ．2 0 ％ 较5 0 ％时降低2 ．1 3 个百 分点 ；生球配比为6 0 ％时，指标次于4 0 ％的，其利用系 数为1 ．4 7 ∥ m 2 h 较5 0 ％时降低0 ．0 7t ／ m z h ， 燃耗为7 4 ．9 3k g ／t 较5 0 ％时增加0 ．1 2k g ／t ，转鼓强度 为5 8 ．4 0 ％ 较5 0 ％时降低2 ．9 3 个百分点 。因此，生 产碱度2 ．0 复合烧结矿的适宜生球配比为4 0 ％～5 0 ％。 2 碱度1 ．4 的复合烧结矿。生球配比为5 0 ％时， 利用系数为1 ．3 1t ／ m 2 “ ，燃耗为7 6 ．0 6k g ／t ，转鼓 强度为6 2 ．4 ％；当生球配比为4 0 ％时，指标略次之，利 用系数为1 ．3 0t ／ n 1 2 h 与5 0 ％时基本持平 ，燃耗 为7 6 ．1 5k g ／t 较5 0 ％时增加0 ．0 9k g ／t ，转鼓强度为 6 2 ．1 3 ％ 较5 0 ％时降低0 ．2 7 个百分点 ；生球配比为 6 0 ％时，指标明显恶化，其利用系数降至1 ．1 6t ／ m 2 “ 较5 0 ％时降低0 ．1 5t ／ m 2 h ，燃耗为7 6 ．3 2k g ／t 较5 0 ％时增加0 ．2 6k s ／t ，转鼓强度为5 7 ．6 0 ％ 较 5 0 ％时降低4 ．8 个百分点 。因此，生产碱度1 ．4 复合 烧结矿的适宜生球配比为4 0 ％～5 0 ％。 万方数据 1 0 0 矿冶工程 第3 3 卷 2 ．1 ．2 碱度对烧结指标的影响 众所周知，碱度降低会降低产量、增加燃耗以及成 品矿强度变差。本试验采用自产铁精矿进行碱度2 ．0 和碱度1 ．4 复合烧结矿的对比研究，结果表明，当碱度 由2 ．O 降至1 ．4 后，产量由1 ．5 1t ／ m 2 h 降至1 ．3 0 t ／ m 2 h 以生球配比4 0 ％为例 ，降低1 3 ．9 ％，燃 耗由7 4 ．8 6k g ／t 增加至7 6 ．1 5k g ／t ，但强度却由5 9 ．2 ％ 提高至6 2 ．1 3 ％。这是由包钢自产铁精矿的特殊性所决 定的。该铁精矿矿物组成复杂，二氧化硅主要以含钾、 钠复杂的硅酸盐形式存在，而国内普通铁精矿矿物组成 比较简单，二氧化硅主要以游离的石英形式存在拉J 。复 合烧结矿的矿物组成及显微结构分别见表4 及图3 4 。 表4 复合烧结矿矿物组成 编号 含量／％ 磁铁矿赤铁矿铁酸钙硅酸二钙玻璃相 1 4 1 4 1 3 1 2 1 l 2 8 2 6 2 1 图3 碱度2 ．0 复合烧结矿的显微结构 图中黑色曲线为烧结矿和球团矿的接触边界，左侧为烧结矿，右侧为球 团矿，左侧烧结矿区域为磁铁矿与铁酸钙构成的熔蚀交织结构 图4 碱度1 ．4 复合烧结矿的显微结构 图中黑色曲线为烧结矿和球团矿的接触边界，左侧为烧结矿，右侧为球 团矿；左侧烧结矿区域为磁铁矿与玻璃相构成的均匀斑状结构 分析结果表明，碱度降至I ．4 后，尽管铁酸钙数量 减少，其成品矿的显微结构是磁铁矿连晶，同时磁铁矿 与玻璃相形成均匀的斑状结构∞J ，使其具有较好的 强度。 2 ．2 化学成分的变化 不同烧结工艺参数下的烧结矿化学成分分析结果 见表5 。由表5 可知，生球配比一定时 以4 0 ％为例 ， 将复合烧结矿碱度由2 ．0 降至1 ．4 后，品位可以提高 1 ．3 5 个百分点，同时低碱度条件下采用复合造块工艺 更有利于F 的脱除，其原因是高碱度复合烧结矿中 C a O 与F 易形成稳定的C a F ，不利于F 的脱除。 表5 复合矿烧结矿化学成分 2 ．3 碱度2 ．0 与碱度1 ．4 复合烧结矿对比 2 ．3 ．1 碱度2 ．0 复合烧结矿 优点利用系数高 1 ．5 1t ／ m 2 h ，燃耗低 7 4 ．8 6k g ／t ，F e O 含量低 1 1 ．9 7 ％ ，铁酸钙含量高 2 7 ．1 7 ％ ，还原性好 8 3 ．5 2 ％ ；软化温度和熔化温 度均高 瓦1 1 1 7 ℃、T 1 0 11 5 3 ℃、r , o l2 8 3 ℃ ，E 高 12 8 5 ℃ ，％高 14 7 9 ℃ 。 缺点品位低 5 7 ．5 ％ ，F 、S 含量高 分别为 0 ．2 5 ％和0 ．0 3 ％ ，熔融区间宽 1 9 4 ℃ 。 显微结构特点磁铁矿与铁酸钙形成的熔蚀交织 结构。 高炉炉料结构需要与酸性球团矿或块矿搭配使用。 2 ．3 ．2 碱度1 ．4 复合烧结矿 优点品位高 5 8 ．8 5 ％ ，F 、S 含量低 分别为 0 ．1 6 8 ％和0 ．0 1 6 ％ ，熔融区间窄 1 5 2 ℃ 。 缺点利用系数低 1 ．3t ／ m 2 h ，燃耗高 7 6 ．1 5k g ／t ，F e O 含量高 1 3 ．5 6 ％ ，铁酸钙含量低 9 ．0 6 ％ ，还原性低 7 7 ．1 2 ％ ；软化温度低 死l0 8 9 ℃；T l o l1 1 8 ℃；r , 0 12 5 7 ℃ ，瓦低 12 3 2 ℃ ，％低 13 8 4 ℃ 。 显微结构磁铁矿与玻璃相构成的斑状结构。 高炉炉料结构可以采用单一炉料人炉。 下转第1 0 3 页 。。2。㈨炫。笛M巧“凹加∽如帅。㈣ 0 O 0 0 O O O O O O l 2 3 2 2 2 3 5 6 3弱弱弱舛铬鹋鹋斛猢B O O O 0 O O O 0 O O脚脚脚咖咖伽枷枷栅枷 m嘞心心mnH H 万方数据 第3 期 周科华等锌加压浸出渣浮选硫磺精矿的干燥试验研究 1 0 3 连续试验结果表明①控制蒸汽温度1 2 0 ℃，双 桨叶螺旋干燥机适宜于燥浮选硫磺精矿；②为了保证 出料不熔化粘结，需控制干燥深度，一般以出料含水 7 ％一8 ％为宜。 3 工艺衡算 3 ．1 计算条件 进料条件 湿含量埘I 1 9 。3 2 ％ 料温t ． 1 5 ℃ 进料量G l 1 0 5k g ／h 出料条件 湿含量1 1 ／3 2 7 ．8 7 ％ 8 ．1 2 ％ ／2 7 ．9 9 5 ％ 出 料稳定后均值 料温t 2 5 8 ．1 4 2 ．8 ／2 5 0 ．4 5 ℃ 出料稳定 后均值 出料量G 2 1 8 ．3 5k g ／h 比热硫磺精矿为混合物，取乞 1 ．0k J ／ k s o C 3 ．2 物料衡算 绝干物料量G o G 1 1 一埘， 9 6 ．9 1 k g ／h 入1 3 干基湿含量X I 埘，／ 1 - - I O 。 0 ．2 3 9 5 k s ／k s 出口干基湿含量五 埘／ 1 - - 7 ．0 0 ．0 8 6 9 0 k s ／k s 水分蒸发量W 1 G o x ，一恐 1 4 ．7 4 k s ／h 3 ．3 热量衡算 蒸发水分所需热量 Q l 兰W I [ 月r t 2 一t 1 x 4 ．1 8 6 8 ] 3 5 4 5 6 k J ／h 式中卵 22 5 7k J ／k g 取1 0 0 ℃水蒸发潜热 。 加热物料所需热量 Q 2 G 2 t 2 一t 1 c 。 6 5 0 ．5 k J ／h 热量损失Q 3 Q 。 Q 2 妒 1 08 3 2 k J ／h 试验过程中为便于观察，干燥机上盖未封闭，故 9 取0 ．3 。 总热量I Q Q l Q 2 Q 3 4 6 9 3 8 ．5 k J ／h 3 ．4 传热系数 根据桨叶干燥机换热面积计算公式A 2 五忑‰， 式中A T 塑l 兰业≠掣8 6 ．0 6o C , 计算得 h 氆 A 3i n 2o 则 K 糕．黑5 0 ．5 0W ／ m 2 ．o C 3 6 0 0 一 8 6 ．0 63 ‘⋯ 7 4 结语 采用双桨叶螺旋干燥机干燥浮选硫磺精矿可行，适 宜的蒸汽控制温度约1 2 0 ℃，出料含水以7 0 2 0 ～8 ％为 宜，在此条件下的平均传热系数约为5 0W ／ m 2 o C 。 参考文献 [ 1 ] 徐晓，卢江，董金善．空心桨叶干燥机的设计[ J ] ．装备制造 技术，2 0 0 8 9 1 1 0 1 1 2 ． [ 2 ] 吴伟成，周炜灿，蔡庆，等．空心桨叶干燥器的研究开发及应用 『J ] ．浙江化工，2 0 0 4 9 3 3 3 6 ． 上接第1 0 0 页 通过对比分析可以发现，高、低碱度复合烧结矿各 有利弊，当高炉冶炼面临不同的原料结构状况，可以选 择不同碱度复合烧结矿进行生产。包钢新体系高炉在 建当中，1 ．4 碱度复合烧结矿也可以考虑生产，因为与 高碱度相比，尽管利用系数有所下降，燃耗略有升高， 但低碱度复合烧结矿也有其优势①只需投资烧结机 生产复合烧结矿，减少基建投资。②生产低碱度复合 烧结矿有利于提高品位，有利于F 、S 的脱除。③高炉 采用单一炉料入炉，可以简化布料制度，简化操作。 ④有利于提高高炉人炉矿石的品位。 3 结论 1 生产碱度1 ．4 自熔性复合烧结矿，只有生球外 配达到4 0 ％，烧结基体碱度达到2 ．0 以上，才能体现 复合造块工艺的优势。 2 生产碱度1 ．4 自熔性复合烧结矿与碱度2 ．0 的复合烧结矿适宜的生球配比均在外配4 0 ％～5 0 ％。 3 生产碱度1 ．4 自熔性复合烧结矿，尽管与碱度 2 ．0 相比，利用系数有所下降，燃耗略有提高，但其在 强度、品位、F 与S 的脱除以及高炉冶炼性能方面均有 优势，而且高炉采用该碱度复合烧结矿入炉，无需再搭 配酸性球团矿或块矿，既简化高炉操作，又可以降低基 建投资，可以作为包钢新建高炉所采用炉料结构的技 术储备。 参考文献 [ 1 ]姜涛，李光辉，郭字峰，等．铁矿粉复合造块工艺中国，z L 2 0 0 5 1 0 0 3 2 0 9 5 ．6 [ P ] ．2 0 0 9 9 9 ． [ 2 ] 林东鲁，李春龙，邬虎林，等．白云鄂博特殊矿采选冶工艺攻关与 技术进步[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 7 ． [ 3 ] 陈耀铭，陈锐．烧结球团矿微观结构[ M ] ．长沙中南大学出版 社．2 0 1 1 ． 万方数据