新西兰海砂矿烧结性能研究.pdf

新西兰海砂矿烧结性能研究 ① 徐礼兵１， 周明顺１， 刘 杰１， 韩淑峰２， 李 仲３， 翟立委１， 张 辉１ （１．鞍钢集团钢铁研究院， 辽宁 鞍山 １１４００９； ２．鞍钢股份有限公司 炼铁总厂， 辽宁 鞍山 １１４０００； ３．鞍钢股份有限公司 鞍钢鲅鱼圈分公司， 辽宁 营 口 １１５００７） 摘 要 为探究新西兰海砂矿用于鞍钢烧结生产的可行性，对比了新西兰海砂矿与鞍钢常用粉矿的烧结基础特性，同时以鞍钢鲅 鱼圈分公司烧结生产条件为基础，在实验室研究了配加不同比例新西兰海砂矿对烧结指标、烧结矿性能以及高炉渣化学成分的影 响。 结果表明，随着新西兰海砂矿配比增加，烧结矿转鼓强度与成品率均下降，烧结矿品位与 ＳｉＯ２含量降低，Ａｌ２Ｏ３与 ＴｉＯ２含量增 加，还原粉化指标与还原度变差，分析计算出高炉渣中 ＴｉＯ２含量会上升。 相比于其它常用粉矿，新西兰海砂矿烧结属性较差，在鲅 鱼圈烧结生产条件下，综合考虑烧结指标及高炉渣流动性，建议新西兰海砂矿配比不宜超过 １０％。 关键词 烧结； 新西兰海砂矿； 基础特性； 低温还原粉化 中图分类号 ＴＦ０４６文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１５．０４．０２４ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１５）０４－００９１－０４ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄ′ｓ Ｉｒｏｎ Ｓａｎｄｓ ＸＵ Ｌｉ⁃ｂｉｎｇ１， ＺＨＯＵ Ｍｉｎｇ⁃ｓｈｕｎ１， ＬＩＵ Ｊｉｅ１， ＨＡＮ Ｓｈｕ⁃ｆｅｎｇ２， ＬＩ Ｚｈｏｎｇ３， ＺＨＡＩ Ｌｉ⁃ｗｅｉ１， ＺＨＡＮＧ Ｈｕｉ１ （１．Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ａｎｓｈａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ａｎｓｈａｎ １１４００９， Ｌｉａｏｎｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｉｒｏｎ⁃ｍａｋｉｎｇ Ｐｌａｎｔ， Ａｎｇａｎｇ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ， Ａｎｓｈａｎ １１４０００， Ｌｉａｏｎｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ； ３．Ｂａｙｕｑｕａｎ Ｂｒａｎｃｈ， Ａｎｇａｎｇ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ， Ｙｉｎｇｋｏｕ １１５００７， Ｌｉａｏｎｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｕｓｉｎｇ Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄ′ｓ ｉｒｏｎ ｓａｎｄｓ ｉｎ Ａｎｓｔｅｅｌ′ｓ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄ′ｓ ｉｒｏｎ ｓａｎｄｓ ｗａｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｐｏｗｄｅｒｅｄ ｏｒｅ ｕｓｅｄ ｉｎ Ａｎｓｔｅｅｌ′ｓ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｉｎｇ ｏｆ Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄ′ｓ ｉｒｏｎ ｓａｎｄｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｂ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｂａｙｕｑｕａｎ Ｂｒａｎｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ ｉｎ Ａｎｇａｎｇ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ Ｌｔｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｉｎｄｅｘｅｓ， ｓｉｎｔｅｒ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｓｌａｇ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｅｓｔｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｉｎｇ ｏｆ Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄ′ｓ ｉｒｏｎ ｓａｎｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｕｌｄ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎ ａ ｆａｌｌ ｉｎ ｔｈｅ ｔｕｍｂｌｅ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ， ａ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｓｉｎｔｅｒ ｇｒａｄｅ ａｎｄ ＳｉＯ２ｃｏｎｔｅｎｔ ｂｕｔ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ａｌ２Ｏ３ａｎｄ ＴｉＯ２， ｂｒｉｎｇｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ＲＤＩ ａｎｄ ＲＩ． Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ＴｉＯ２ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｓｌａｇ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｏｔｈｅｒ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｐｏｗｄｅｒｅｄ ｏｒｅ， Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄ′ｓ ｉｒｏｎ ｓａｎｄｓ ｉｓ ｗｏｒｓｅ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｉｎｄｅｘｅｓ ａｎｄ ｆｌｏｗ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｌａｇ ｔａｋｅｎ ｉｎｔｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ， ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｉｎ Ｂａｙｕｑｕａｎ Ｂｒａｎｃｈ， ｉｔ ｉｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄ′ｓ ｉｒｏｎ ｓａｎｄｓ ｂｅ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １０％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ； Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄ′ｓ ｉｒｏｎ ｓａｎｄｓ； ｂａｓｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ； ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ 海砂矿是由海水长期冲刷浸泡而形成的天然含铁 矿物，新西兰、印度尼西亚、菲律宾、马来西亚等国家拥 有大量此类资源，但受限于含铁品位较低以及伴生其 它有害杂质，一直未得到有效利用。 自 ２００８ 年以来， 随着高品质铁矿资源日益枯竭，受进口铁矿价格高涨 和钢铁需求疲软的双重影响，国内部分钢铁企业为降 低生产成本，逐渐将注意力转向了储存量丰富、价格低 廉、来源稳定、海运成本相对较低的海砂铁矿［１］。 新西兰海砂矿属于海砂矿的一种，富含钛磁铁矿， 全铁品位接近 ６０％，二氧化钛含量高达 ７％ ～９％。 由 于新西兰海砂矿的特殊性，目前并未大量用于烧结生 产，也未对其进行过烧结性能系统化研究。 为有效降 低鞍钢高炉生产成本，拓宽用料渠道，进行了新西兰海 砂矿的烧结性能研究，旨在考察新西兰海砂矿烧结基 础特性，探索鞍钢集团鲅鱼圈分公司烧结生产配加新 西兰海砂铁矿的可行性，为烧结工序合理使用新西兰 海砂矿提供理论依据与技术支持。 １ 实验原料及配矿方案 １．１ 实验原料 实验所用新西兰海砂矿化学成分及粒度组成见表 １～２。 ①收稿日期 ２０１５－０１－２６ 作者简介 徐礼兵（１９８８－），男，内蒙古通辽人，工程师，硕士，主要从事烧结球团配矿技术研究工作。 第 ３５ 卷第 ４ 期 ２０１５ 年 ０８ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３５ №４ Ａｕｇｕｓｔ ２０１５ 表 １ 新西兰海砂矿化学成分（质量分数） ／ ％ ＴＦｅＦｅＯ ＳｉＯ２ ＣａＯＭｇＯ Ａｌ２Ｏ３ Ｐ ５９．９４３０．４１２．６４０．５２２．９２３．８９０．０３２ ＶＴｉＯ２Ｎａ２ＯＫ２ＯＳ结晶水Ｉｇ ０．２７８．２４０．０５９０．０３７０．００４３１．１３－２．５８ 表 ２ 新西兰海砂矿粒度组成（质量分数） ／ ％ ＋１０ ｍｍ－１０＋８ ｍｍ －８＋５ ｍｍ－５＋３ ｍｍ －３＋１ ｍｍ－１ ｍｍ ４．３９６．５０１５．２９１９．５８８．３８４５．８６ 由表１ 可以看出，新西兰海砂矿 ＴＦｅ 含量为５９．９４％， ＴｉＯ２含量较高，达 ８．２４％，ＦｅＯ 含量为 ３０．４１％，属于含 钛磁铁矿；其 ＳｉＯ２含量较低，为 ２．６４％；Ａｌ２Ｏ３含量较 高，达 ３．８９％。 由表 ２ 可见，＋１ ｍｍ 粒级所占比例为 ５４．１４％，＋３ ｍｍ 粒级所占比例为 ４５．７６％，粒度较粗， 可用于烧结生产。 实验所用原燃料均为鲅鱼圈烧结现场所用原料， 化学成分见表 ３。 表 ３ 原燃料化学成分（质量分数） ／ ％ 矿种ＴＦｅＦｅＯＳｉＯ２ＣａＯＭｇＯＡｌ２Ｏ３结晶水Ｉｇ 高铁巴西粉矿６５．６５０．１８１．８２０．１３＜０．１１．１２１．７２２．２０ 皮尔巴拉粉矿６１．６１０．３６３．７８０．１４０．１６２．０８４．１０６．４６ 纽曼粉矿６１．８９０．３６４．８００．１４０．１７２．３３２．８４４．６９ 杨迪粉矿５７．５８０．３６５．７０＜０．１０．１５１．３７９．９０１１．２３ 混料３８．６０１５．３６５．１２５．２６１．１３１．８８２７．９６ 石灰石０．２８０．１８２．５６５１．６５１．６００．８３４２．４６ 生石灰０．５６０．３６２．８３５９．９４２．１２１．１２３０．３７ 镁石０．７００．１８５．７１４．１２４１．３５０．７８４７．０３ 焦粉８．１４１．２８０．２７４．７６８１．６７ 研究所用原料中，几种粉矿皆为鞍钢常用外购粉 矿，其中杨迪粉矿结晶水为 ９．９０％，属于典型的褐铁 矿，皮尔巴拉粉矿结晶水为 ４．１０％，结晶水含量属于中 度型。 相对于上述几种粉矿，新西兰海砂矿 Ａｌ２Ｏ３、 ＭｇＯ 含量较高，全铁及结晶水含量相对较低。 １．２ 实验条件与设计 烧结实验工艺参数见表 ４。 表 ４ 烧结实验工艺参数 烧结参数取值烧结参数取值 料层厚度７００ ｍｍ烧结杯直径２００ ｍｍ 点火负压８ ８２０ Ｐａ抽风负压１０ ７８０ Ｐａ 点火温度１ ０５０ ℃铺底料厚３０ ｍｍ 点火时间２ ｍｉｎ混合料制粒时间３ ｍｉｎ 实验设计以鞍钢鲅鱼圈烧结生产条件为依据，其 烧结生产配料中皮尔巴拉粉矿所占比例最大，因此，本 文主要考察在其他粉矿配比不变的情况下，以新西兰 海砂矿等比例替代皮尔巴拉粉矿时，烧结矿产质量、烧 结工艺指标的变化情况。 实验设计碱度 ２．０，ＭｇＯ 含 量 １．９％。 表 ５ 为配矿方案。 表 ５ 烧结配矿方案（质量分数） ／ ％ 方案 编号 新西兰 海砂矿 纽曼 粉矿 杨迪 粉矿 高铁巴西 粉矿 皮尔巴拉 粉矿 混料合计 １－１０１０１５２５４０１０１００ １－２５１０１５２５３５１０１００ １－３１０１０１５２５３０１０１００ １－４１５１０１５２５２５１０１００ １－５２０１０１５２５２０１０１００ １－６３０１０１５２５１０１０１００ １－７４０１０１５２５０１０１００ ２ 实验结果与分析 ２．１ 原料基础特性 采用 ＴＳＪ－２ 型铁矿石烧结基础特性实验装置对 新西兰海砂矿、高铁巴西粉矿、皮尔巴拉粉矿、纽曼粉 矿、杨迪粉矿的同化性、液相流动性、粘结相强度 ３ 项 指标进行了测定，检测结果见表 ６。 表 ６ 原料烧结基础特性 品种同化温度／ ℃流动性指数粘结相强度／ Ｎ 新西兰海砂矿１ ３２９０．５６０３５５ 高铁巴西粉矿１ ３０６０．３０７８９０ 皮尔巴拉粉矿１ ２３６０．２１０１ ０３７ 纽曼粉矿１ ２３１１．０４４１ １８７ 杨迪粉矿１ ２１２１．８８１６８３ 由表 ６ 可以看出，新西兰海砂矿的同化温度最高， 即与 ＣａＯ 反应生成低熔点液相的能力最差，液相流动 性中等，粘结相强度最低，即所生成液相粘结其周围核 矿石的能力最差，因此其烧结属性较差。 相比之下，其 他几种粉矿的烧结属性较好，其中褐铁矿杨迪矿的同 化温度最低，同化性最好，且其液相流动性最佳，纽曼 粉矿的粘结相强度最高。 ２．２ 鞍钢鲅鱼圈烧结配加新西兰海砂矿实验 各方案烧结实验主要烧结技术指标如图 １ 所示， 烧结矿粒度组成与化学成分见表 ７～８。 由图 １ 与表 ７ 数据可见，在鞍钢鲅鱼圈烧结生产条件下，随着新西兰 海砂矿配比增加，烧结矿转鼓强度明显下降，随着其配 比由 ０ 逐步提高至 ４０％，转鼓强度由 ６８．２７％下降到 ４９．４７％；利用系数与成品率逐渐降低；燃耗逐渐升高； ２９矿 冶 工 程第 ３５ 卷 烧结矿合理粒级分布减少，粒度分布中－５ ｍｍ 粉末量 逐渐增多。 9/ kg t-1 3A; t m-2 h-1 85  D.8,  70 60 50 40 30 50 45 40 35 30 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 70 65 60 55 50 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 ,/ 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 ,/ 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 ,/ 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 ,/ 图 １ 烧结试验主要技术指标 表 ７ 烧结矿粒度组成 方案 编号 不同粒级（ｍｍ）下组成／ ％ ＋４０ －４０＋２５－２５＋１６ －１６＋１０－１０＋５ －５ １－１５．３０２６．６３２４．７４１６．６８１２．２０１４．４５ １－２６．６４２６．４９２５．１７１６．００１１．４６１４．２５ １－３２．８６２０．７１２６．８８１９．５２１３．５８１６．４５ １－４５．５２２６．９３２５．２３１５．０４１１．０９１６．１９ １－５４．３６１９．９５２７．００１７．５３１３．８８１７．２７ １－６５．９３２５．０５２３．８４１５．２６１２．６４１７．２７ １－７５．５８２２．１８２４．３３１６．８３１４．０６１７．３２ 表 ８ 烧结矿化学成分及碱度 方案 编号 质量分数／ ％ ＴＦｅＦｅＯＳｉＯ２ＣａＯＭｇＯＡｌ２Ｏ３ＴｉＯ２ 碱度 １－１５７．６５８．８６５．６７１１．０２１．８６１．６８０．０８１．９４ １－２５７．５３８．１４５．４５１０．９４１．８２１．９１０．５７２．０１ １－３５７．４０８．３２５．４０１０．７６１．８７１．９４０．８２１．９９ １－４５７．９６８．６７５．３３１０．６２１．８５２．０８１．３８１．９９ １－５５７．４３９．２１５．３６１０．３６１．８３２．１６１．４６１．９３ １－６５６．９６８．７５５．２８１０．２５１．８８２．３０２．５０１．９４ １－７５６．８８８．２９５．１６１０．１８１．９１２．２６３．５０１．９７ 由表 ８ 数据可知，随着新西兰海砂矿配比提高，烧 结矿品位呈降低趋势，烧结矿中 ＳｉＯ２含量逐渐降低， Ａｌ２Ｏ３含量逐渐增加，ＴｉＯ２含量明显升高。 由于新西兰海砂矿含 ＳｉＯ２较皮尔巴拉粉矿低，随 着新西兰海砂矿配比提高，相应皮尔巴拉粉矿配比降 低，烧结混合料中 ＳｉＯ２含量会降低，致使烧结时液相 量不足，烧结矿难以得到很好的粘结，导致烧结矿强度 变差。 另外，随着烧结混合料中 Ａｌ２Ｏ３含量增加，烧结 混合料的软熔点将上升，液相生成温度将升高，在配碳 量不变的情况下液相量将减少，进而导致烧结矿粘结 不充分而强度变差，这些都将致使烧结矿转鼓强度下 降，成品率降低，粉末量增加［２］。 烧结所用原料中杨 迪矿粉矿属于高结晶水褐铁矿，皮尔巴拉粉矿结晶水 也较高，烧结过程中矿粉结晶水的分解需要消耗热量， 会增加燃耗，因此几组试验燃耗都较高。 烧结矿成品 率逐渐降低是导致燃耗增加的原因，同时新西兰海砂 矿烧结属性差，同化温度高，随着其配比增加，为达到 更好的液相粘结需要消耗更多的燃料；另外，新西兰海 砂矿中钛含量高，钛熔点高，为形成液相粘结也需要消 耗燃料，这些也是导致燃耗上升的主要原因。 ２．３ 烧结矿冶金性能及其矿物组成 不同新西兰海砂矿配比对烧结矿低温还原粉化指 标以及还原度影响见图 ２。 /B,/D  /B,  60 50 40 30 20 10 0 60 50 40 30 20 10 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 ,/ 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 ,/ RDI3.15 mm RDI-0.5 mm 图 ２ 烧结矿低温还原粉化指标与还原度 由图 ２ 可见，随着新西兰海砂矿配比提高，烧结矿 低温还原粉化指数 ＲＤＩ＋３．１５ ｍｍ明显下降，ＲＤＩ－０．５ ｍｍ呈上 升趋势，同时烧结矿还原度变差。 不同海砂矿配比下，烧结矿矿物组成见表 ９。 表 ９ 烧结矿矿物组成（体积分数） ／ ％ 方案 编号 金属相 磁铁矿赤铁矿 钙钛矿 粘结相 铁酸钙硅酸二钙 玻璃质 １－１４０～４５１５～２００２０～２５８～１０１～２ １－３４０～４５１５～１８８～１０１５～２０８～１０２～３ １－５３５～４０１４～１６１５～２０１３～１８７～８３～５ １－６４０～４５１２～１５２０～２５１２～１６５～７３～５ １－７４０～４５１０～１２２０～２５８～１０４～６５～７ 由表 ９ 可见，烧结矿金属相主要由磁铁矿、赤铁矿 组成，粘结相主要由铁酸钙、硅酸二钙和玻璃质组成。 随着新西兰海砂矿配比增加，烧结矿矿物组成中铁酸 钙与硅酸二钙数量逐渐减少，玻璃质与钙钛矿数量逐 渐增加。 Ａｌ２Ｏ３在烧结矿中主要集中于复合铁酸钙和 玻璃质中，随着其含量增加，Ａｌ２Ｏ３逐渐在复合铁酸钙 相中达到饱和而趋向于参与并促进玻璃质的生成。 玻 璃质作为烧结矿中强度最差的物相，它的增加会极大 程度的恶化烧结矿的强度［３］。 当烧结混合料中含有 ＴｉＯ２时，烧结过程中会形成钙钛矿，钙钛矿属于一种 韧性较差、坚硬且较脆的矿物，其熔点高达 １ ９７０ ℃， ３９第 ４ 期徐礼兵等 新西兰海砂矿烧结性能研究 单体抗压强度近 ８４ ＭＰａ，显微强度可达 ９ ７３８ ＭＰａ，比 其他矿物的硬度高得多［４］。 因为新西兰海砂矿 ＴｉＯ２ 含量较高，随着其配比在烧结混合料中增加，烧结矿中 钙钛矿含量会相应增加，钙钛矿在烧结矿中不起粘结 作用，在烧结生产温度范围内，ＣａＯ 与 ＴｉＯ２结合生成 钙钛矿的趋势比 ＣａＯ 与 Ｆｅ２Ｏ３生成铁酸钙的趋势大 得多，且钙钛矿与铁酸钙相比更稳定，在高温（高于 １ ２５０ ℃）条件下，铁酸钙难以稳定存在，且铁酸钙与 钙钛矿的存在呈相互消长的关系［５］。 因此，随着新西 兰海砂矿配比增加，烧结矿中钙钛矿含量增加，限制了 铁酸钙的生成，减少了铁酸钙存在数量，铁酸钙属于强 度高还原性好的粘结相，其数量的减少必然恶化烧结 矿强度与还原性能。 这些都是导致烧结矿强度变差、 低温还原粉化率变高、还原度下降的主要原因。 ２．４ 新西兰海砂矿对高炉渣化学成分影响的理论分析 高炉使用含钛入炉原料后，炉渣中 ＴｉＯ２含量会增 加，高炉渣化学成分和性质也会发生相应改变。 一般 炉渣中 ＴｉＯ２含量小于 １０％时为低钛渣，ＴｉＯ２含量在 １０％～２０％之间为中钛渣，ＴｉＯ２含量大于 ２０％时为高 钛渣。 当高炉渣含 ＴｉＯ２过高时，在还原性气氛下，渣 中会出现高熔点的 Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）固溶体，使炉渣变稠，严 重时导致渣铁不能畅流、焦比升高等问题［６］。 为探究烧结生产使用新西兰海砂矿对高炉生产的 影响，以鞍钢鲅鱼圈分公司 １＃高炉生产参数为依据进 行炉渣化学成分测算，分析烧结配加新西兰海砂矿对 高炉渣化学成分的影响情况。 烧结矿中 ＴｉＯ２含量与 高炉渣中 ＴｉＯ２分析计算含量随新西兰海砂矿配比增 加的变化如图 ３ 所示。 TiO2/4  16 14 12 10 8 6 4 2 0 1-11-21-31-41-51-61-7 ,/ 13 -5B 图 ３ 烧结矿及高炉渣的 ＴｉＯ２含量 由图 ３ 可见，当新西兰海砂矿用于鞍钢鲅鱼圈烧 结生产时，随着其配比增加，烧结矿及高炉渣的 ＴｉＯ２ 含量皆升高。 当新西兰海砂矿配比为 １０％时，烧结矿 ＴｉＯ２含量 ０．８２％，高炉渣 ＴｉＯ２含量 ３．８％；当配比为 ３０％时，高炉渣 ＴｉＯ２含量增加至 １０．７５％，这时已经属 于中钛渣，将增加炉渣黏度，恶化其流动性能。 所以， 为了不影响高炉稳定顺行，新西兰海砂矿在烧结生产 中的配比不宜过高。 综合考虑各项指标及对高炉渣化 学成分的影响，建议鞍钢鲅鱼圈烧结生产中新西兰海 砂矿配比不宜超过 １０％。 ３ 结 论 １） 新西兰海砂矿品位接近 ６０％，ＦｅＯ 含量高达 ３０％左右，属于磁铁矿，其 ＳｉＯ２含量低，Ａｌ２Ｏ３含量较 高，ＴｉＯ２含量高（大于 ８％）。 新西兰海砂矿的同化温 度高，流动性中等，粘结相强度低，相对于鞍钢常用粉 矿，其烧结属性较差。 ２） 以鞍钢鲅鱼圈分公司烧结生产条件为基础，以 不同比例新西兰海砂矿等量取代皮尔巴拉粉矿，随着 新西兰海砂矿配比提高，烧结利用系数、烧结成品率均 不同程度下降，烧结固体燃耗增加，烧结矿冷强度明显 下降，烧结矿低温还原粉化指标恶化严重，还原度也呈 下降趋势。 ３） 当新西兰海砂矿用于鞍钢鲅鱼圈烧结生产时， 其配比增加会导致高炉渣中 ＴｉＯ２含量提高，进而致使 高炉渣变稠，影响其流动性能。 综合考虑烧结指标与 高炉渣流动性能，建议鞍钢鲅鱼圈烧结生产中新西兰 海砂矿配比不宜超过 １０％。 参考文献 ［１］ 蔡幸福，田铁磊． 马来西亚海砂的烧结性能研究［Ｊ］． 烧结球团， ２０１３，３８（１）６－８． ［２］ 甘 勤，何 群，黎建明，等． Ａｌ２Ｏ３在钒钛烧结矿中的行为研究 ［Ｊ］． 钢铁，２００３，３８（１）１－４． ［３］ Ｕｍａｄｅｖｉ Ｔ， Ｐｒａｋａｓｈ Ｓ， Ｂａｎｄｏｐａｄｈｙａｙ Ｕ Ｋ， ｅｔ ａｌ． Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｌｕｍｉｎａ ｏｎ ｉｒｏｎ ｏｒｅ ｓｉｎｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ［Ｊ］． Ｗｏｒｌｄ Ｉｒｏｎ ＆ Ｓｔｅｅｌ， ２０１４，４（１）１２－１８． ［４］ 任允芙． 有关攀钢烧结矿中钙钛矿的研究［Ｊ］． 烧结球团，１９８７， １１（１）３５－３７． ［５］ 甘 勤，何 群． 影响钒钛烧结矿铁酸钙生成因素的研究［Ｊ］． 烧 结球团，２００８，３３（２）９－１４． ［６］ 李 义，王海峰，唐道文，等． 高炉冶炼过程中 ＴｉＯ２还原的热力学 分析［Ｊ］． 现代机械，２０１１（４）７３－７５． ４９矿 冶 工 程第 ３５ 卷