铁矿粉基础特性对烧结矿性能的影响

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1、冶金之家网站铁矿粉基础特性对烧结矿性能的影响刘东辉1，吕庆1，孙艳芹2，邹雷雷1，刘然1(1.河北联合大学冶金与能源学院，教育部现代冶金技术重点实验室，河北唐山063009；2.东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004)摘要：通过微型烧结和烧结杯试验研究了八种铁矿粉烧结基础特性对烧结矿性能的影响。研究结果表明：烧结矿的转鼓指数(T)随着铁矿粉的黏结相强度和连晶强度的增大而升高，低温还原粉化指数(RDI>3.15mm)随铁矿粉的液相流动性和铁酸钙生成性能的增大而升高，还原度(RI)主要与铁矿粉种类和烧结工艺参数有关。磁铁矿粉烧结矿RI随铁矿粉的液相流动性和

2、铁酸钙生成性能的增大而升高，与其他烧结基础特性无明显关系。关键词：铁矿粉；基础特性；烧结矿；冶金性能；矿相结构近年来，由于国内铁矿石的缺乏和国外铁矿石的大量进口，烧结原料的结构发生了巨大的变化。钢铁企业的铁矿石存在种类复杂、来源不稳、烧结基础特性数据缺乏等问题，烧结矿质量难以保证。因此烧结基础特性作为衡量铁矿粉烧结性能的一项指标已被广泛应用[1-2]。实践表明，铁矿粉的烧结基础特性由于矿粉种类不同而存在显著差异，通过对其研究可以为合理利用矿石资源及优化配矿提供理论依据，为此，国内外的烧结工作者对铁矿粉的烧结基础性能进行了大量的研究。但基于铁矿粉烧结基础特性对

3、烧结矿性能影响的研究还未见报道。因此，本文研究了铁矿粉的烧结基础特性与烧结矿性能之间的关系，为优化烧结工艺参数，制订最优配矿方案提供理论依据，对改善烧结矿质量，降低生铁成本和提高企业的经济效益具有重要意义。1试验原料本研究选取的八种铁矿粉中，国外矿三种，分别为AA、AB、AC；国内矿五种，分别为AD、AE、AF、AG、AH。铁矿粉的化学成分如表1所示。由表1可知，国外矿中AA矿粉SiO2较高，铁品位较低；其他矿粉铁品位大于62%，国内矿粉AE铁品位最高为66.51%；国外矿粉中AA为褐铁矿，AC为半褐铁矿，因含有大量结晶水而使烧损较大，降低烧结矿的成品率，不

4、利于烧结；国内的几种矿粉烧损较小。2试验设备和方案2.1微型烧结试验试验装置为TSJ-3型微型烧结机，试验原料为干燥后小于0.162mm的铁矿粉和化学纯试剂CaO。试验方法如下。1)同化性。将铁矿粉制成重0.8g，直径为8mm的小饼。将CaO制成直径20mm，重2.0g的小饼。将铁矿粉小饼置于CaO小饼的上方，按设定的升温曲线和试验气氛烧结。小饼接触面上生成略大于铁矿粉小饼一圈反应物时的温度为同化温度。冶金之家网站2)液相流动性。将CaO和铁矿粉按4.0的碱度制成小饼，根据设定的试验气氛和升温曲线进行烧结(1250℃恒温4min)，计算烧结前后小饼面积的差与

5、原始小饼面积的比值。3)黏结相强度。将CaO和铁矿粉按2.0的碱度制成小饼，根据设定的试验气氛和升温曲线进行烧结(1280℃恒温4min)，测定烧结后小饼的抗压强度。4)连晶强度。将铁矿粉制成小饼，根据设定的试验气氛和升温曲线进行烧结(1280℃恒温4min)，测定烧结后小饼的抗压强度。5)铁酸钙生成性能。将CaO和铁矿粉按2.05的碱度制成小饼，根据设定的试验气氛和升温曲线进行烧结(1280℃恒温4min)，通过矿相分析，测定铁酸钙生成性能。2.2烧结杯试验烧结杯内径为300mm，混合料加入量40kg，烧结料层厚度控制为600mm，烧结负压1200Pa。烧

6、结点火温度1150℃，点火时间为2.0min，烧结点火负压控制为800Pa，将烧结废气温度开始下降时定为烧结终点。单烧试验方案如表2所示。3试验结果及分析3.1微型烧结试验结果分析8种铁矿粉基础特性试验结果如表3所示。铁矿粉的同化性和液相流动性表征了铁矿粉在烧结过程中生成低熔点液相的能力和液相的流动能力[2]。一般认为铁矿粉的同化温度为1275～1315℃，流动性指数为0.7～1.6比较合适。由表3可知，外矿粉AA、AB、AC同化温度均低于1305℃，同化性明显好于国内矿粉。主要是因为三种外矿为褐铁矿、赤铁矿和半褐铁矿，其烧损大，水分和SiO2含量较高。烧结

7、过程中由于结晶水的挥发产生气孔和裂纹，加快低熔点物质的生成，使得同化性能增强。SiO2含量高有利于烧结液相的生成，从而有利于增大液相流动能力。但SiO2是硅酸盐的主要形成物，过高可能导致液相黏度的升高，使铁矿粉的液相流动性降低[3-6]。例如AF矿粉相对于AG矿粉的同化性能要好，但是AG矿粉的液相流动能力要远远好于AF矿粉。铁矿粉的黏结相强度和连晶强度是评价铁矿粉烧结造块能力的重要指标。一般要求铁矿粉黏结相强度和连晶强度大于2000N。由表3可知，外矿粉AA、AB、AC的黏结相强度和连晶强度一般都在2000N以下，黏结相强度和连晶强度不好；冶金之家网站国内矿

8、粉的连晶强度和黏结相强度较高主要因为其含铁品位较高，