(陕西龙门钢铁有限责任公司炼铁厂,陕西 韩城,715405)
摘要:为了更好地利用各种铁矿粉,合理优化配矿,降低烧结成本,提高烧结矿入炉率。现使用微型烧结系统对十种铁矿粉的烧结基础特性进行研究,研究方向包括同化性能、黏结相强度和液相流动性能。
关键词:微型烧结 基础特性 同化性能 黏结相强度 液相流动性能
1前言
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,烧结质量难以保证。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。目前,我厂烧结矿占高炉入炉料原料的75% 以上,对烧结矿指标要求越来越高。同时,我厂对铁矿粉烧结基础特性的了解不够深入,不能有目的的对世界各地的铁矿粉进行合理的选择和使用,无法实现有效的“优化配矿”。因此,我厂与重庆科技大学合作,引进了微型烧结系统对铁矿粉进行深入分析研究。本文对十种铁矿粉进行烧结基础特性研究,为制定最优化配矿方案提供理论依据,同时为我厂原料进购提供数据支撑。
2实验
2.1实验原料
铁矿粉 | TFe | SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 |
矿种一 | 62.66 | 4.32 | 0.01 | 0.05 | 1.83 |
矿种二 | 57.76 | 7.14 | 0.05 | 0.07 | 4.73 |
矿种三 | 61.71 | 4.15 | 0.06 | 0.22 | 2.69 |
矿种四 | 56.28 | 6.00 | 0.08 | 0.10 | 3.11 |
矿种五 | 64.01 | 1.43 | 0.01 | 0.06 | 1.70 |
矿种六 | 60.95 | 3.59 | 0.02 | 0.04 | 2.25 |
矿种七 | 63.49 | 3.48 | 0.39 | 4.06 | 1.10 |
矿种八 | 60.50 | 3.96 | 0.01 | 0.06 | 3.07 |
矿种九 | 61.79 | 4.62 | 1.14 | 0.86 | 0.85 |
矿种十 | 63.09 | 1.07 | 0.50 | 5.34 | 1.64 |
2.2试验方法
通过微型烧结实验模拟烧结生产,对我厂十种重要烧结原料进行烧结基础性能实验。烧结基础性能包括:同化性能、连晶强度、黏结相强度、液相流动性能。这里我们主要从同化性能、黏结相强度和液相流动性能方面着手。
2.2.1同化性能
用电子天平秤取200目下铁矿粉试样0.8g,放入内径为φ8mm的磨具内,用10Mpa压力条件下保持10秒,压制成φ8mm×6mm的圆柱体。用电子天平秤取小于200目CaO纯试剂2.0g,放入内径为φ20mm的磨具内,用20Mpa压力条件下保持10秒,压制成φ20mm的圆柱体。在同化性能实验条件下,将制备好的铁矿粉料柱和氧化钙饼按要求放在微烧设备中进行实验。
2.2.2黏结相强度
用铁矿粉和CaO纯试剂充分混匀,配制2.0的二元碱度混匀料。然后称0.8g混匀试样,放入内径为φ8mm的磨具内,用10Mpa压力条件下保持10秒,压制成φ8mm×6mm的圆柱体。在黏结相强度的实验条件下,将料柱放入微烧设备中进行实验。待冷却后,对试样进行抗压强度测定。
2.2.3液相流动性能
用铁矿粉和CaO纯试剂充分混匀,配制4.0的二元碱度混匀料。然后称0.8g混匀试样,放入内径为φ8mm的磨具内,用10Mpa压力条件下保持10秒,压制成φ8mm×6mm的圆柱体。在液相流动性实验条件下进行实验。根据实验前后的试样面积比评价铁矿粉流动性能。
3结果及分析
3.1同化性能
由上图可见,十种矿粉的同化温度存在较大差异。依据重庆科技大学与各合作钢厂提供的数据参数,总结分析认为1250℃到1300℃均属于同化性能合适的矿粉。从表中看出,矿种九、矿种一、矿种八、矿种二和矿种七的同化温度合适,矿种十和矿种五同化温度偏高。十种铁矿粉的同化性由强到弱顺序为:矿种三>矿种六>矿种四>矿种九>矿种一>矿种八>矿种二>矿种七>矿种十>矿种五。
由实验结果可知,同化性能的不同取决于铁矿粉自身的特性。实验表明:致密程度小、结晶水含量高的铁矿粉与CaO的同化能力较强,脉石成分中的SiO2和Al2O3含量较高、MgO含量较低的铁矿粉,与CaO的同化能力较强。
3.2黏结相强度
依据重庆科技大学与各合作钢厂提供的数据参数,总结分析认为黏结相强度在3000N以上比较好,1000N-3000N中等,1000N以下为差。由上表可知,十种矿粉的粘结相强度均表现较好。十种铁矿粉的黏结相强度由大到小的顺序为:矿种六>矿种九>矿种七>矿种一>矿种十>矿种四>矿种二>矿种八>矿种三>矿种五。
研究表明铁矿粉的黏结相强度的影响因素较为复杂,既与铁矿粉的化学成分、矿物组成等常温性能有关,又与铁矿粉的同化性能、液相流动性能等高温性能有关。
3.3液相流动性能
铁矿粉 | 流动性指数 | ||
1250℃ | 1270℃ | 1300℃ | |
矿种一 | 0 | 0 | 2.83 |
矿种二 | 0 | 0 | 0 |
矿种三 | 0 | 0 | 0 |
矿种四 | 0 | 0.36 | 6.5 |
矿种五 | 0 | 0 | 0 |
矿种六 | 0 | 0 | 0 |
矿种七 | 0 | 0 | 0 |
矿种八 | 0 | 0 | 0 |
矿种九 | 0 | 2.91 | - |
矿种十 | 0 | 0 | 0 |
依据重庆科技大学与各合作钢厂提供的数据参数,总结分析认为在相同温度条件下,流动性能在0.8-1.7为比较合适的范围,1.7-2.0流动性中等,2.0以上流动性太好。在不同温度条件下,温度低的较温度高的流动性要好。由上表可知,十种铁矿粉液相流动性指数存在较大差异。在1250℃条件下,十种铁矿粉的流动指数均为0。在1270℃条件下,矿种四的流动指数为0.36和矿种九的流动性指数为2.91,其余矿种的流动性指数为0。在1300℃条件下,矿种一出现流动,流动性指数为2.83。十种矿种的液相流动性由强到弱的顺序为:矿种九>矿种四>矿种一>矿种二=矿种三=矿种五=矿种六=矿种七=矿种八=矿种十。
由实验结果可看出,液相流动性能首先与温度相关,一般情况下,随着烧结温度的升高,铁矿粉的液相流动性相应地增大。同时铁矿粉中SiO2和Al2O3含量对流动性也起到一定的作用,SiO2是烧结液相生成的基础,Al2O3属于高熔点物质,适当提高SiO2和Al2O3含量有利于增加烧结液相的流动性。
4结论
(1)矿种九、矿种一、矿种八、矿种二和矿种七的同化温度合适,矿种十和矿种五同化温度偏高。十种铁矿粉的同化性由强到弱顺序为:矿种三>矿种六>矿种四>矿种九>矿种一>矿种八>矿种二>矿种七>矿种十>矿种五。
(2)十种矿粉的粘结相强度均大于3000N,粘结相强度表现较好。十种铁矿粉的黏结相强度由大到小的顺序为:矿种六>矿种九>矿种七>矿种一>矿种十>矿种四>矿种二>矿种八>矿种三>矿种五。
(3)矿种二、矿种三、矿种五、矿种六、矿种七、矿种八和矿种十这七种铁矿粉不流动,矿种九流动性很好,矿种一流动性较差。十种矿种的液相流动性由强到弱的顺序为:矿种九>矿种四>矿种一>矿种二=矿种三=矿种五=矿种六=矿种七=矿种八=矿种十。
参考文献:
[1]吴胜利, 米坤, 林鸿. 铁矿石的烧结基础特性的概念[C]// 2000年炼铁生产技术工作会议暨炼铁年会. 中国金属学会, 2000.
[2]吴浩方, 贾彦忠, 梁德兰. 几种常见进口铁矿石的烧结基础性能[J]. 钢铁, 2011(07).