低温还原粉化特性

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1、低温还原粉化性(reductiondisintegrationproperty)铁矿石(烧结矿及球团矿)在低温还原过程中发生碎裂粉化的特性。在高炉炼铁过程中，当铁矿石进入高炉后，炉料下降到400～600℃的区间，在这里受到来自高炉下部的煤气的还原作用，会发生不同程度的碎裂粉化。严重时则影响高炉上部料柱的透气性，破坏炉况顺行。铁矿石这种性能的强弱以低温还原粉化指数(RDI)来表示，或称LTB(LowTemperatureBreak-down)。粉化原因及影响因素      低温还原粉化的根本原因是矿石中的Fe2O3。在低温(400～600℃)还原时，由赤铁矿变成磁铁矿

2、发生了晶格的变化，前者为三方晶系六方晶格，而后者为等轴晶系立方晶格，还原造成了晶格的扭曲，产生极大的内应力，导致铁矿石在机械力作用下碎裂粉化。影响铁矿石(烧结矿及球团矿)低温还原粉化性能的因素有矿石的种类、Fe2O3的结晶形态、人造富矿的碱度、还原温度及铁矿石中的其他元素的含量。矿石的种类     以赤铁矿粉为原料的烧结矿RDI，较高；以磁铁矿粉为原料的烧结矿RDI，较低。例如：烧结原料中澳大利亚赤铁矿配加量由43.5％增加到60.6％时，烧结矿的RDI值由31.36％提高到38.08％。德国K．格勒勃等研究表明：在烧结矿中碱度、脉石含量及机械应力相同的条件下，烧结

3、矿中Fe。0。(包括原始及次生Fe2O3)含量与RDI有密切的关系，Fe2O3含量愈高，则RDI愈高。Fe2O3的结晶形态     Fe2O3结晶形态的差异能引起RDI较大的变化。结晶良好的天然Fe2O3，RDI一般在30％以下(按日本钢铁厂方法检验，以下同)；天然磁铁矿氧化焙烧成的Fe2O3的结晶，焙烧初期呈线状，RDI为22.4％，焙烧后期呈多晶状，RDI为10.3％；焙烧良好的球团矿，其中的Fe2O3大部分是斑状，RDI较低，酸性球团矿RDI为34.1％，自熔性球团矿为3.1％；烧结矿中的Fe2O3，如斑状结晶体RDI较低，但当磁铁矿原料高温烧结后，在降温初期

4、Fe3O4迅速再氧化成Fe2O3，内部尚包裹着Fe3O4、硅酸盐玻璃质、CaO•Fe2O3，它的晶体外形多为菱形的骸晶状Fe2O3，具有最高的RDI。由于矿物内外还原速度和膨胀情况的不同，导致所生成的烧结矿产生许多裂纹，造成更大的碎裂粉化。烧结矿的碱度      烧结矿的RDI一般随着烧结矿碱度提高而降低，因为烧结矿碱度提高，烧结矿中Fe2O3含量下降，因之RDI也降低，由于烧结矿本身的强度随着烧结矿碱度而变化，一般在碱度1.5时出现强度衰弱区，因而也导致在该碱度条件下烧结矿的RDI出现低值。还原温度和还原时间     烧结矿和球团矿的RDI随着还原温度变化而变化。

5、一般在400～600℃有一个峰值，温度低于或高于此值，RDI都降低，因为在此温度范围内αFe2O3很快还原为γFe2O3，低于此温度生成的γFe2O3很少；高于此温度，Fe2O3很快还原为FexO，使粉化减轻。此外，在400～600℃温度范围内，碳素析出反应剧烈(2CO=CO2+C)，促使粉化更加严重。用H2气体作还原剂时，烧结矿的RDI较低。矿石的RDI还随着还原时间延长而增加，但30～40mln后增加速度开始缓慢。(图1)烧结矿中脉石成分      烧结矿的一些脉石成分如CaO、MgO、Al2O3。、FeO、TiO2对烧结矿的RDI，都有一定的影响。烧结矿中Ca

6、O、MgO、FeO含量高，则烧结矿RDI低；Al2O3、TiO2高则RDI升高。研究表明：赤铁矿转变为磁铁矿的相变温度(THM)对于次生赤铁矿的形成起重要作用。凡某种成分能提高THM，则有助于次生赤铁矿的生成；凡能降低THM的成分，则不利于次生赤铁矿生成。CaO、MgO能降低THM，减少次生赤铁矿生成，降低烧结矿RDI；TiO2刚好相反，它使RDI升高。Al2O3可使烧结矿液相黏度增加，未还原的和残余的赤铁矿含量增加，烧结矿的RDl上升。烧结矿中FeO高，烧结温度高，烧结矿中残余赤铁矿降低，RDI降低。此外，碱金属对RDI有很不利的影响。检验方法        铁矿

7、石低温还原粉化性的强弱已有国际标准化组织(ISO)制订的“铁矿石-低温粉化试验-静态还原后使用冷转鼓的方法”以及各国制订的方法进行检验，这些方法大同小异，可分为静态检验和动态检验法。静态检验法     静态检验法主要有以下3种：(1)ISO检验方法。(ISO4696—1984)检验设备与测定铁矿石还原性的设备相同。试样粒度为10～12.5mm、质量为500g。在还原煤气成分为CO20％，CO220％，H22％及N258％，允许杂质含量O2<0.1％、H2O<0.2％，流量为20IL／min，温度为500℃±10℃的条件下还原60min，在N2气中冷却。把还原后的