（钢铁冶金专业论文）天钢多种铁矿粉烧结配矿试验研究.pdf

摘要 摘要 本文通过大量的烧结杯试验，并借助光学显微镜、x 射线能谱分析等微观工 具，对天钢不同铁矿粉的烧结成矿性能及天钢合理的烧结配矿方案、j ：艺参数进行 了深入系统的研究。 本文主要研究内容包括：进u 富矿粉的烧结成矿规律，进口粉主要包括巴西 c v r d 粉、印度高品位粉、巴西铁精粉、伊朗粉和毛里塔尼亚粉；地方精粉主要包 括涞源精粉和迁安精粉：在上述研究的基础上，进行合理烧结配矿的研究，从而得 出合理的配矿方案和工艺参数。 通过以上内容的研究，发现了在目前天钢原料条件下，配加适量的巴西c v r d 粉和印度高品位粉可以明显提高烧结矿的强度、成品率、还原度及抗低温还原粉化 性能，并且可以改善烧结矿的矿相结构，得到了巴西c v r d 粉和印度高品位粉正交 作用的最佳配比：在上述研究的基础上，进行了烧结配矿方案的设计、试验分析， 得出了较为合理的烧结配矿方案和工艺参数。这些内容不仅丰富了铁矿粉造块理 论，还对工业生产人员进行现场操作和r 程控制具有指导意义，以及对从事相关领 域研究的科研工作者也具有参考价值。 图9 3表3 2参5 l 关键词：烧结，烧结配矿，成矿规律，矿物组成，烧结矿质量 分类号：t f 0 4 6 4 河北理i 。人学硕十学位论文 a b s t r a c t t h ep e r f o r m a n c eo fe v e r yi r o no r ef i n ea g g l o m e r a t i o n ，r a t i o n a ls c h e m ea n dt e c h n i c a l p a r a m e t e r so fo r em a t c h i n gf o rs i n t e r i n gw e r es t u d i e di nt h i sp a p e r o m ，s e ma n de d s w e r eu s e dt ot e s tt h es a m p l eg o tf r o mas e r i e so fe x p e r i m e n t s f o l l o w i n gw e r e t h em a i ns u b s t a n c e so ft h i sr e s e a r c h ：r u l e so fi m p o r t 。i r o no r e s a g g l o m e r a t i o n ，i m p o r t - i r o n o r e si n c l u d eb r a z i lc v r di r o no r e 、i n d i a sh i g hq u a l i t y m i n e 、b r a z i li r o n f i n ep o w d e r 、i r a n ii r o n f i n ep o w d e ra n dm a u r i t a n i af i n ep o w d e r r u l e so fr i c hi r o no y e so ft i a n g a n ga g g l o m e r a t i o n ，i ti n c l u d e sl a i y u a ni r o no r ea n d o i a n a ni r o no r e o nt h eb a s eo fa b o v es t u d i e s ，t h er a t i o n a lo r em a t c h i n gf o rs i n t e r i n gw a s s t u d i e d ，a n dr a t i o n a ls i u t e r i n gs c h e m ea n dt e c h n i c a lp a r a m e t e r sa r ce d u c e d b ys t u d y i n g , w ef o u n dt h a ti n t e n s i t y ，f i n i s h e dp r o d u c tp e r c e n t ，r e d u c t i v ed e g r e e ，l o wt e m p e r a t u r e r e d u c t i o nd e g r a d a t i o nr a t ea n dd i s t r i b u t i n go fm i n e r a lp h a s ei ns i n t e r sa r ei m p r o v e db y a d d i n gr a t i o n a lb r a z i lc v r d i r o no r ea n di n d i a sh i g hm i n ei ns i n t e r i n gp r o c e s s o nt h e b a s eo fa b o v es t u d i e s ，t h eb e s tr a t i oo fb r a z i lc v r da n dl n d i a sh i g hq u a l i t ym i n e ，r a t i o n a l m a t c h i n go r ef o rs i n t e r i n ga n dt e c h n i c a lp a r a m e t e r sa r er e c e i v e db yp l a n n i n gs c h e m eo f s i n t e ra n da n a l y z i n ge x p e r i m e n t s t h er e s u l t so ft h i sr e s e a r c he n r i c h e dt h et h e o r i e so fi r o n o r ea g g l o m e r a t i o na n dm a yp l a ya ni m p o r tr o l ei np r o d u c t i o no p e r a t i o n ，p r o c e s sc o n t r o l a n ds c i e n t i f i cr e s e a r c h f i g u r e9 3 t a b l e3 2r e f e r e n c e5 1 k e y w o r d s ：s i n t e r i n g ，o r em a t c h i n gf o rs i n t e r i n g , r u l e s o fa g g l o m e r a t i o n ，m i n e r a l p h a s ec o m p o s i t i o n ，t h eq u a l i t yo fs i n t e r s c h i n e s eb o o k sc a t a l o g ：t f 0 4 6 4 1 1 独创性说明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 河北理工大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表 示了谢意。 签名：马姐母l 日期：! 生年主月垒日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解河北理工大学育关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。 ( 保密的论文在解密后应遵循此规定) 签名：j 拉牝导师签名：考触 日期：煎年皇月生日 引言 引言 烧结矿是我国当前炼铁生产所用的主要人造富矿石原料之一。生产烧结矿的主 要铁矿粉原料为天然富矿粉和从中、贫品位的铁矿石中选出的铁精矿粉。由于天然 富铁矿粉和铁精矿粉的矿石类型、矿物组成和性质的不同，对烧结矿的产质量有着 直接的影响，而烧结矿质量的好坏又与其内部最终形成的工艺矿物组成、工艺性质 和其矿物之i h j 的显微结构特征有着密切的关系。 烧结配矿就是将几种铁矿粉合理搭配并与熔剂、燃料等，根据烧结过程和烧结 质量的要求进行配料和烧结。合理的烧结配矿不但可以改善烧结矿的质量及冶金性 能，并且对炼铁系统有着重要的作用。宝钢多年来的生产证明，多矿种的合理搭配 不仅是满足烧结、高炉冶炼的要求，保汪配矿比例长期相对稳定的重要条件，也是 为了避免叮能出现的某种矿的断供现象，降低购矿成本，提高经济效益的需要。 在配矿烧结中，不同矿石的同化性能( 即铁矿石中铁氧化物与c a o 反应能力) 是不 同的，其生成液相的条件也是不同的。况且，烧结本身就是一个不平衡的物理化学 变化过程，在烧结料层中每个局部的烧结温度，通过的烧结风量等也是4 i 平衡的。 因此，应根据不同企业的原料情况和不同矿种的特性，进行合理的配矿没计，才能 生产出即可以满足高炉冶炼的需要，又能改善烧结矿质量、降低成本、提高经济效 益的优质烧结矿。 本课题便是受天钢集团有限责任公司委托，针对其目前的原料状况，进行不同 原料配比的烧结试验研究，优化原料结构，得出合理的烧结配矿方案，从而生产出 质量好、成本低的优质烧结矿。 河北理i ：人学硕十学位论文 1 1 烧结矿的发展概况 1 文献综述 烧结是用途最广的铁矿石造块方法。由于高炉是逆流工艺，固体炉料相对上升 气流而下降，必须供应块状的含铁炉料，因此，必须通过烧结法或球团法将粉矿造 成块状【l 】。球团法通常用在低品位矿石区，尤其是北美。其它天然高品位矿石区多 采用成本较低的烧结法。因此，烧结法是迄今除北美以外使用最广的铁矿石造块方 法【2 矧。 在前十几年中，世界上烧结矿年产量维持在5 3 0 5 8 6 m t 范围内i ”。从1 9 8 9 年 起，由于前苏联和其它部分东欧国家发生巨变，因此，他们的钢铁工业进行了重新 调整，导致烧结矿产量有所下降。但近年束，随着中国、朝鲜等国家的烧结矿产量 的持续增加及东欧国家的经济逐步回升，世界烧结矿产量已经完全恢复并在不断增 加。尽管出现了新的炼铁工艺，但是在一卜个十年过更长的时间内，它们仍不可能对 高炉产量有巨大影响。因此，烧结依然是铁矿粉造块的主要方法，也是高炉入炉的 基本原料。 自2 0 世纪8 0 年代起烧结技术得到了快速发展n 主要体现在烧结工艺和新技 术的研究开发和应用。烧结工艺方面如自动化配料、混合机强化制粮、偏析布料、 冷却筛分、整粒技术及铺底料技术等1 7 - 1 0 l ：新技术主要表现为球团烧结技术、小球 烧结技术、低温烧结技术、低硅烧结技术等【“_ 1 “。t ：述工艺和技术目前己经在大部 分钢铁企业推广应用，并取得了显著的经济效益。烧结技术能得到如此快速的发 展，其原因归结为： 1 随着7 0 年代能源费用的增加而降低了能源消耗； 2 由于一些老的、效益差的工厂被关闭而提高了生产率； 3 降低了生产成本，减少了环境污染。 建国五十年来，我困铁矿石造块工业取得了很大的成就。建国初期，铁矿石造 块几乎为零，目前已建成并投产的特大烧结机( 4 0 0 m 2 咀t ) 5 台，全国拥有烧结机 2 1 0 台，总面积约为1 3 0 0 m 2 ，年产烧结矿1 5 亿吨以上。我国己成为世界上烧结矿 的生产大国。其发展情况和取得的成就如卜| ： 1 a 5 - 1 8 】 1 自1 9 7 8 年马钢冷烧技术攻关成功后，“六无”、“七五”期间一批重点企 业和地方骨干企业基本完成热烧改冷烧t 艺。相当部分企j 世建成原料中和混匀料 1 文献综述 场，并投入使用，绝大部分一家实现了自动化配料、混合机强化制粒、偏析布料、 冷却筛分、整粒技术及铺底料技术等。 2 “七五”、“八五”以来在传统烧结工艺基础上研究丌发了一批新工艺和新 技术，并在国内各大钢铁企业推广应用，如高碱度烧结技术、球团烧结技术、小球 烧结技术、低温烧结技术、低硅烧结技术等。 3 设备大型化和自动化。2 0 世纪5 0 年代我国最大烧结机为7 5 m 2 ，6 0 年代为 1 3 0 m 2 ，8 0 年代为2 6 5 m 2 ，9 0 年代宝钢和武钢的烧结机为4 5 0 m 2 ，并相继投产，这 些都是我国自行设计，自行制造，并实现了自动化。 4 烧结生产指标及产品质量提高。近年来我国烧结矿质量显著提高，目前多数 厂家烧结矿品位达到5 5 以上，有的还达到5 8 。s i 0 2 含量降到5 左右，实现了 低硅烧结。烧结矿f e o 含量8 1 0 之| 、u j 。转鼓指数和还原性明显提高。 此外，烧结厂的环境治理和预热回收方面也取得了较大的发展。 1 2 烧结矿的矿物组成及对其质量的影响 1 2 1 烧结矿的矿物组成及其性质 烧结矿的矿物组成及其结构，对烧结矿的机械强度和还原性能有着十分重大的 影响。烧结矿为多种矿物桐组成的复合体，它的机械强度和还原性与其中的主要矿 物和粘结相的机械强度和还原性有直接的关系，现将有关这些主要矿物和粘结相的 试验结果列于表l 。 从表中可以看出赤铁矿、磁铁矿、铁酸一钙、铁橄榄石等均具有较好的强度； 而钙铁橄榄石当x = o 2 5 1 0 时，其强度也好；铁酸二钙的强度差，玻璃质强度最 差。要得到强度较好的熔剂性烧结矿，就要使烧结矿的粘结相矿物中最大的形成低 氧化钙的钙铁橄榄石( x = o 5 ) 和铁酸一钙【1 9 】。 各种矿物的机械强度和还原性并不完全一致的。铁橄榄石和某些钙铁橄榄石随 有较好的强度，但一般都是还原性较差。只有铁酸一钙机械强度和还原性都好， 而玻璃质都差。赤铁矿和磁铁矿是容易还原的矿物，其还原度不仅与自身晶粒大小 和存在的状态有关，还与粘结相的种类和数量有关。品粒细小密集而粘结相少的磁 铁矿在8 0 0 。c 就容易还原，然而大块磁铁矿( 如富矿粉) 或者被硅酸盐包裹时均难 还原，或者只是表面还原。气孔率高，晶体嵌布松弛和裂纹多的、组织易于破坏的 容易还原，但强度差1 2 l j 。 河北理i 人学硕+ 学位论文 表1 烧结矿中主要矿物及粘结相的强度和还原性 t a b l e1t h ei n t e n s i t ya n dd e o x i d i z a t i o no ft h em a i nm i n e r a la n df e l t i n gi nt h es i n t e r s 还原率为一克试样吐- 7 0 0 c 时，用18j 1 发生炉煤气坯原1 5 分钟。 1 2 , 2 影响烧结矿矿物组成与结构的因素 由于烧结矿各组分在烧结过程巾所处的条件不同，矿物组成的性质，结晶的次 序，液相及其他矿物结合的情况等，这些都与生产操作条什相紧密相关。 1 烧结矿温度对矿物组成及结构的影响【2 2 4 5 l 烧结温度的高低般取决于燃料用量，烧结料中燃料用量低，或燃料粒度过 细，其高温区水平就低，否则，烧结料中燃料的配比过高，或燃料粒度较大，就会 使烧结温度过高。高温区水平低，烧结过程中所须的烧结温度就达不到，产生不了 足够的液相，因而烧结矿的结构松弛，强度差。如果烧结温度过高，燃烧带加宽， 使烧结矿产生过熔，虽然矿物较发育，结晶较好，强度也比较好，但烧结矿f e o 含 量高，还原性差。 随着配碳量的变化，烧结矿的矿物组成也发生改变，如图1 ，这是我国某铁厂 磁铁矿碱度为1 2 5 ，配加不同数量的碳烧结时，烧结矿的矿物组成变化情况。 2 碱度对烧结矿矿物组成与结构的影响f 2 6 - 2 8 l 烧结矿的碱度对其矿物组成和结构具有很重要的作用。般低碱度烧结矿 ( r 3 0 ，烧结矿中 几乎不含钙铁橄榄石和玻璃质：烧结矿的矿物组成比较简单。主要有铁酸钙，磁铁 矿，硅酸二钙和硅酸三钙。 因此，碱度是形成烧结矿矿物结构的重要因素之一，当碱度高时，熔体中c a o 浓度高，c a o 向f e 2 0 3 渗透点增多，当升温速度与矿化反应速度一致时，则产生的 铁酸钙类低熔点化合物增多，冷却时铁酸钙迅速以针状，板状结晶，这种烧结矿强 度最好。所以一般高碱度烧结矿的强度和还原性优于自熔性烧结矿，其矿物鉴定的 解释是，它所含的矿物还原性较好强度较高。北科大对武钢烧结矿矿物组成显微 鉴定结果，碱度为1 7 时，铁酸钙数量可达到3 0 3 5 ，其品形有细针状、熔蚀 状、柱状和板状。其中细针状约6 0 。不同企业应根据本身的具体情况，选择合理 的烧结矿碱度。 3 s i 0 2 、m g o 及a 1 2 0 3 对烧结矿矿物组成与结构的影响m 我国是低品位、高s i 0 2 贫铁矿资源的国家，用于烧结矿的多数精矿粉的s i 0 2 含 量在6 5 以上。我国多数钢铁企业的精矿粉若不与进口高品位、低硅、低铝的粉矿 相配用很难生产出高铁分、低硅的烧结矿。矿粉中的s i 0 2 ，是烧结时产生足够液相 及磁铁矿粘结的基础，也是烧结矿较高机械强度的前提条件。但是，用高硅矿粉进 行烧结生产时，在冷却过程中有明显的粉化现象【“”】。主要原因是矿粉中的s i 0 2 与 熔剂中的c a o 在烧结时生成2 c a o s i 0 2 ，它在冷却时发生晶型转变导致体积膨胀 造成的。矿粉中s i 0 2 含量降低，2 c a o s i 0 2 生成量减少，其危害自然减轻。烧结 矿的s i 0 2 是高渣比冶炼的源头，若不控制烧结矿中的s i 0 2 含量，高炉的指标就上不 去，跟不上时代的步伐。通过s i 0 2 对铁矿粉使用价值影响的研究| 3 “，发现铁矿粉中 s i o ：含量变动与烧结矿品位变动有明显的走向相反的对比关系，品位相同的铁矿 粉，其使用价值与其s i 0 2 含量成反比。北欧一些国家烧结矿的s i 0 2 含量已降到了低 于2 5 的水平，说明我国烧结技术还大有潜力可挖。 在烧结配料中添加一些m g o 添加剂( 白云石) 代替石厌石时，发现烧结矿中随 着m 舶含量增加自然粉化率有明显的下降，烧结矿的强度有所改善。因为当有 m g o 存在时，形成新的粘结物如钙镁橄榄石( c a o m g o s i 0 2 ) ，镁蔷薇石 ( 3 c a o m g o 2 s 1 0 2 ) 及镁橄榄石( 2 m g o s i 0 2 ) ，黄长石( 2 c a o m g o 2 s 1 0 2 ) 等 矿物，同时烧结矿中m g o 有稳定b 一2 c a o s i 0 2 作用。此外，加入m g o 使烧结矿的 还原性能提高，这j ，j 能是由于生成钙镁橄榄石等矿物而阻碍了难还原的铁橄榄石和 钙铁橄榄石。在高碱度的情况下高氧化镁烧结矿的试验和工业试验表明p “，在烧结 5 河北理i ：人学硕士学位论文 料中配加一定量的白云石使烧结矿中氧化镁的含量由自然量1 6 增加到2 7 时， 烧结矿的冶余性能优于普通的高碱度烧结矿【3 2 】。高碱度高氧化镁烧结矿对高炉排碱 抑制高炉结瘤起到了很好的作用。表2 是不同m g o 含量的烧结矿矿物组成。 表2 ：f i k - m g o 含量的烧结矿矿物组成( ) t a b l e2t h em i n e r a lc o n t e n t so fs i n t e r si nd i f f e r e n tc o n t e n t so fm g o 烧结矿的化学成分中，不能没有a 1 2 0 3 ，一定的a 1 2 0 3 s i 0 2 比是烧结矿形成针状 复合铁酸钙的必要条件，但是烧结矿a 1 2 0 3 含量高了，危害极大，a 1 2 0 3 超过2 o 烧结矿的强度明显下降，并且影响高炉渣的流动性和脱硫能力。a 1 2 0 3 可以d i l 居i l 烧结 矿低温还原粉化1 3 3 j ，因为随着a 1 2 0 3 配加量增加，使f e 2 0 3 的还原速度明显加快， 还原应力趋于集中，并且膨胀裂纹扩展，从而使还原粉化率提高。 1 3 烧结配矿的研究概况及存在的问题 1 3 1 烧结配矿的研究概述 随着现代钢铁生产的发展以及在市场经济的推动下，生产成本和经济效益的矛 盾十分突出，对于各大钢铁企业来说，降低成本、提高产品质量已迫在眉睫。因 此，单一矿种的烧结已经难于满足企业的要求，当今大部分企业已经采用几种矿粉 合理搭配进行烧结，这样即可以降低烧结成本，又能提高烧结矿质量。尤其最近各 大企业相继增加进u 粉和外来铁矿粉的用量，并且随着进口粉和外来粉种类增多， 探讨各种原料的合理配比已势在必行，所以对烧结配矿的研究具有很重要的实践作 用。烧结配矿就是将几种铁矿粉合理搭配并与熔剂、燃料等，根据烧结过程和烧 结质量的要求进行配料和烧结。 国内外对烧结配矿的研究及探求合理的配矿烧结主要体现在以下几点： 1 烧结矿品位 6 l 文献综述 烧结矿品位是钢铁联合企业中一个举足轻重的生产参数，它可以直接的或间接 的影响高炉的生产指标。一般认为，入炉矿石品位提高，可减低高炉焦比，增加生 铁产量，但是只有在烧结矿强度和冶金性能良好且稳定的前提下才能实现1 3 ”。 由于对铁精矿品位问题的认识存在片面性，以及在评价准则和方法上未形成共 识，使这个问题至今没有明确的结论1 3 6 i 。有的认为，铁水能值和费用的大小是评价 矿石品位是否合理的重要指标，至少要用这两个指标权衡矿石品位变化带给炼铁系 统各工序之得失，才能得出正确的结论【3 7 】。 提高含铁原料品位，可以通过使用一定比例的高品位进口粉来取代一部分低品 位粉矿，降低低品位矿的用量 3 9 , 4 0 1 。安钢从1 9 9 6 年1 1 月丌始，停止采购和使用低 品位粉矿，从而实现了烧结用全高品位的含铁原料生产1 4 】；实践证明，这样不仅没 有影响烧结矿t f e 帕稳定性，相反，烧结矿t f e 、碱度稳定率较用低品位粉矿前分 别提高0 6 0 年f l6 5 2 ，同时，烧结矿t f e 提高约1 ，o 。但是，不能盲目的提高烧 结矿的品位，因为烧结矿品位对铁水费用的影响有一个经济品位区，大于这个区 间，炼铁费用随烧结矿品位增加而升高，这是主要由于烧结矿品位增加，采用的高 品位原料的价钱相应升高，使炼铁成本增加，所以确定合理的烧结矿品位具有非常 重要的作用。 总之，研究烧结矿( 或铁精粉) 的合理品位，必须立足丁- 整个炼铁系统。从节 能的观点出发，烧结矿品位越高越好。但是，当烧结矿品位已经处于较高水平时， 继续提高品位的节能效果将逐渐减弱。从降低生产费用的观点出发，烧结矿品位不 是越高越好，尤其是在我国多数高炉长期使用自熔性烧结矿的冶炼条件f ，单位铁 水的生产费用与烧结矿品位之间的相互关系曲线一定存在最低点1 4 2 】。从降低生产费 用和节约能源的观点出发，烧结矿存在经济品位区间1 4 3 , 4 4 j 。 2 原料成本 原料成本可以直接影响烧结矿的成本，从而影响整个炼铁系统的费用。一般情 况下，原料的品位越高其价钱也越高，采用怎样的原料配比，要考虑到整个炼铁系 统的经济效益，不能仅以降低原料成本核算，多用低价原料。只有将原料成本、品 位以及炼铁系统的效益等凶素综合考虑，才能制定出合理的原料配比和配矿烧结 【4 5 1 。 3 烧结矿质量指标 烧结矿是我国高炉炼铁的主要炉料，精料是高炉冶炼的基础，高炉操作指标离 不开烧结矿的质量。新钢烧结厂经过对烧结矿质量和产量对炼铁系统影响的研究， 河北理i ：人学硕十学位论文 发现要改善炼铁指标，应优先重视改善烧结矿质量，提高烧结矿品位，减少成分波 动，其次才是增加烧结矿产量，提高高炉入炉熟料比 4 6 1 。烧结矿质量指标主要指烧 结矿的落下强度、成品率、转鼓指数、抗磨指数以及冶会性能等【4 7 l 。 此外，烧结矿的成分及成分的波动对烧结矿及高炉冶炼也有不同程度的影响。 如前所述，烧结矿中s i 0 2 、m g o 、a 1 2 0 3 等均对烧结矿有着重要的影响【4 8 l 。 综合以上几点，选择合理的配矿应具有以下几点f 协5 1 l ： 1 固体燃耗低，原料费用低； 2 合理的烧结矿品位，造渣组分适宜； 3 落下强度、转鼓指数和成品率高，返矿率低； 4 低温还原粉化率低； 5 还原性能好； ， 6 利用系数及烧结矿产量高。 1 _ 3 2 存在的问题 在烧结配矿的研究中，存在的问题主要体现在以下几个方面： 1 各企业的铁矿粉来源不同，矿粉的搭配方式及配比就会不同，因此，合理的 烧结配矿没有统一的标准，其配矿效果也会因地丽异。 2 各矿粉的烧结性能需做进一步的研究分析，以达到扬长避短的作用效果。 3 试验工作量大，方案设计复杂。 1 4 研究内容与研究方法 1 4 1 研究内容 1 根据天钢所提供的原料拟定烧结配矿方案并对拟用原燃料进行全分析及粒度 组成的测定。 2 针对不同方案进行烧结杯试验，研究不同配矿对烧结性能及烧结过程参数匹 配关系的影响，并根据烧结矿性能指标的对比，探求其不同矿物的配加和配比对烧 结矿质量、冶金性能的影响。 3 对烧结矿进行矿相分析，研究配加不同的铁矿粉及其它原料或它们的配加量 不同时，烧结矿矿物组成的变化从而对其质量的影响，并分析影响矿物组成的具体 8 1 文献综述 原因，寻求得到合理的烧结矿矿物组成结构的途径。得出天钢合理的烧结配矿方 案。 1 4 2 研究方法 本论文主要采用的研究方法为： 1 根据试验方案和试验条件进行烧结杯制取烧结矿矿样，并采用烧结矿物理性 能测试装置对其落下强度、成品率、粒度组成、转鼓指数以及抗磨指数等烧结矿指 标进行测定，分析不同矿物配比对烧结矿质量的影响。 2 采用烧结矿冶金性能测试系统对其还原性能、还原粉化、荷重软化等性能进 行分析和测定。 3 通过矿相分析仪器对烧结矿矿相成分、组成、含量进行显微分析，研究不同 矿物配比对其矿物组成和烧结矿质量的影响。 4 综合各项数据和观测结果，进行分析研究，找出合理的烧结配矿方案。 1 4 3 创新点 对多种进口铁矿粉的相互作用进行比较深入的研究，为生产应用提供了理论依 据，丰富了铁矿粉造块理论。 9 河北理l ? 大学硕十学位论文 2 1 试验条件和参数 2 1 1 原燃料条件 2 烧结配矿试验 试验所用原燃料均由天钢提供，原燃料成分、粒度组成由河北理工大学化验测 定。其原燃料成分见表3 、表4 。 表3 含铁料的主要化学成分 t a b l e3t h em a i nc h e m i s t r yc o m p o s i t i o no fc o n t a i n i n gi r o nm a t e r i a l 表4 熔剂及燃料的化学成分 t a b l e4t h ec h e m i s t r yc o m p o s i t i o no ff l u xa n dr u e 进口矿粉的微量元素分析 1 0 2 烧结配矿试验 表5印度高品位矿分析测试报告 ! ! ! ! ! i ! 些磐! ! ! ! ! ! ! ! ! 也g ! ! ! 坐! ! ! ! ! 坐! ! 业! ! ! 坦z 竺唑 元素名含量元素名含昔元素名含量氧化物名含量 称( )称( )称( )称( ) 舢1 2 2 3n a1 4 2z n0 0 5a l ，n2 3 1 0 a s0 0 1 2n i0 0 0 5z r0 0 1 9b ，o ，0 0 3 5 b0 0 1 1p0 3 7a u0 0 0 1 8 k 2 0 0 4 4 0 c o0 0 0 4 3p b0 0 0 5 3b a0 0 0 3 n a 2 0 1 9 1 4 c r0 0 1 4s b0 0 0 4 8g d0 0 0 8 8 p ，0 s0 8 4 7 c u0 0 0 2s e0 0 0 4 0l a0 0 0 1 5z n o0 0 6 2 k0 3 6 5s r0 4 2 6s n0 0 1 3m n ，o ，0 1 0 2 m g 0 0 0 3 5t i0 0 9 9s 帕0 5 0 3 m n0 0 7 1v1 3 8 t i o ， 0 1 6 5 v ，o e2 4 6 2 表6 印度低品位矿分析测试报告 t a b l e 6t h ea n a l y s i st e s t i n gr e p o r to fi n d i a sl o wq u a l i t ym i n e 元素名 称 a l a s b c o c r c u k m g m 1 1 含量元素名 ( )称 0 1 2 5n a 0 0 1 3n i 0 1 1p 0 0 0 8 8p b 0 0 3 9 s b 0 0 0 7 5 s e 0 4 3s r 0 0 0 3 5t i 0 0 5 8v 含量 ( ) 1 ，8 0 8 0 0 2 6 o 1 5 0 0 0 5 3 0 ，0 0 5 3 0 0 0 4 5 0 5 l o 7 2 2 4 3 元素名 称 z n z r b a g d l a s n y 含量氧化物名 ( )称 0 1 4 a 1 2 0 ， 0 0 5 7 b 2 0 3 0 0 0 2 3k ，o o 0 0 8 5n a ，o 0 0 0 3 p z 0 5 0 0 2 1z n o 0 0 0 3 m n 2 0 3 v 2 0 5 t i o ， 含量 ( ) 0 2 3 6 0 3 5 0 5 1 8 2 4 3 7 0 3 4 4 0 1 7 4 0 0 8 3 3 4 3 4 1 2 0 塑! ! 堡兰! 查堂堡堂生堡塞 表8 巴西c v r d 分析测试报告 t a b l e 8t h ea n a l y s i st e s t i n gr e p o r to fb r a z i lc v r d 班 ( ) 称( ) 称( )称( ) a l0 4 5 m n0 1 5 v0 9 5 a i ，0 、0 8 5 1 a s0 0 1 3 n a1 8 6z n0 1 8 b 2 0 3 0 0 5 1 b 0 0 1 6n i 0 0 0 3 4z r0 0 7 3 k z 0 0 3 8 6 c o0 0 0 4 p0 2 6 a u0 0 0 2n a ，0 2 5 0 7 c ro 0 1 3 p b0 0 0 4 8 b a0 0 0 1 5 p ，0 ；0 5 9 5 c u0 0 0 2 5s b 0 0 0 4 5g d0 0 0 7 z n o0 2 2 4 h g o 0 0 1 3s e 0 0 0 3 8s n0 0 1 m n ，0 10 2 1 5 k 0 3 2s f0 4 3 v ，o ； 1 6 9 5 m g 0 0 0 3 5 t i0 0 7 5s 巾0 5 0 8 表9 毛塔分析测试报告 t a b l e 9 t h e a n a l y s i s t e s t i n gr e p o t ! o f m a u r i t a n i a f i n ep o w d e r 一焉磊1 浯1 纛虿百i 瓦霸r 雨r 葡硒虿f 一 称( ) 称( ) 称 ( ) 称( ) a 10 6 5m n 0 0 5 2t i0 0 2 5 a 1 2 0 j 1 2 2 8 a s o 0 0 4 8n a0 培v 0 6 4 b 2 0 10 0 4 8 b0 0 1 5n i 0 0 0 5z n o 0 3 5k ，00 0 3 3 c o0 0 0 2 3p 0 0 4 3z r0 0 1 1 n a ，00 2 4 3 c r o 0 1 3p b0 0 3 5 s r00 8 4 p 1 0 s 0 0 9 8 c u0 0 0 2 3 m g o 0 0 3 3 g d0 0 0 4z n o0 0 4 4 k0 0 2 7s n 0 0 0 5 5 v 2 0 5 1 1 4 2 m n 2 0 3 0 0 7 5 表1 0 巴西铁精粉分析测试报告 t a b l e1 0t h ea n a l y s i st e s t i n gr e p o r to lb r a z i li r o nf i n ep o w d e r 称( ) 称( ) 称 ( ) 称( ) a i o 8 4 7m n0 1 7t i 0 0 2 3 a i ，0 11 6 0 1 a s0 0 0 5 5n a 0 2 3v0 5 3 b 2 0 3 0 0 3 8 b 0 0 1 2n i 0 0 0 5z n0 0 4 7 k z 00 0 0 3 c o0 0 0 2 8p 0 0 5 5z r0 0 1 6 n a 2 0 0 3 1 0 c r 0 0 1 3p b0 0 0 3 3 a u0 0 0 2 p 2 0 。0 1 2 6 m g 0 0 2 8s b0 0 0 2 8s r 0 0 8 2z n o0 0 5 9 k 0 0 0 2 6g d0 0 0 6 3 v 2 0 5 0 9 4 6 m n 2 0 30 ，2 4 4 1 2 ! 塑堕墼型堕竺 表1 1 杨迪粉分析测试报告 元素名含鼙元素名 龠繁兀索名 霄鼙氧化叨蜀肯革 称( )称 ( )称 ( )称 ( ) a lo 6 2 5 n a 0 2 4vo 7 7 a 1 2 0 3 1 1 8 a s0 0 0 6 8n i 0 0 0 3z n o 0 4 2 b 2 0 3 0 0 4 1 b0 0 1 3 po 0 1 3z r 0 0 1 7 k 2 0 0 0 4 5 c o0 0 0 3 5 p b0 0 0 3 5 g do 0 0 7 n a 2 0 o 3 2 4 c ro 0 0 6 5 s bo 0 0 2 5 s no 0 0 7 3 p 2 0 5 0 0 3 0 k0 0 3 7 s e o 0 0 2 5 z n o0 0 5 2 m 0 0 9 3s r 0 0 9 4m n 2 0 3 0 0 6 9 m no 0 4 8t i 0 0 4 1s r o 0 1 1 1 v z 0 5 1 3 7 4 2 1 2 烧结料的粒度组成 表1 2 烧结料粒度组成( ) 旦! ! ! ! ! q ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 竺! ! 世! 竺! ! ：! ! 翼! ! ! ! ! ! 蔓 一一 原料名称 - 0 5 0 5 3 1 53 1 5 5 5 8 82 0 0 目 迂安精粉 o 0 0 0 0 00 0 00 0 0 o 0 05 5 0 3 5 印度高品 1 6 6 5 63 1 5 7 61 8 6 5 0 1 6 4 6 31 6 6 5 6 o 0 0 杨迪粉 7 9 0 94 4 51 01 69 2 8 1 4 11 81 6 5 3 6 0 0 0 巴西铁粕粉4 6 9 7 2 2 4 9 4 7 1 26 2 2 1 0 0 8 15 3 7 9o 0 0 印度低 5 1 1 1 8 2 8 0 5 91 0 1 7 7 7 7 0 62 9 4 10 0 0 毛里塔尼亚4 3 4 0 4 2 4 3 5 41 4 4 3 7 1 2 7 3 15 0 7 4o 0 0 巴硅c v r d 3 7 5 1 42 3 6 7 81 7 8 8 5 1 5 2 4 25 6 8 1 o 0 0 涞源精粉0 0 0 0o o 00 000 0 00 09 5 4 9 伊朗粉 5 0 9 2 22 55 3 8 l o9 0 69 ，9 4 6 2 6 8 80 0 0 石灰石4 1 0 2 6 5 21 3 761 1 4 0 7 2 30 0 00 0 0 白云彳i 3 5 2 5 6 5 39 8 31 06 4 2 0 1 1 90 0 00 0 0 白灰4 0 5 3 8 3 11 7 5 1 40 7 778 0 26 4 0 80 0 0 除尘灰 7 6 4 0 4 1 30 8 21 05 1 4 由上表可以看出： 1 印度高品位粉、巴西铁精粉、巴西c v r d 粉的属高品位低s i o z ，尤其印度 高品位矿粉和巴西铁精粉，都高达6 6 以上。 2 杨迪粉、印度低品位、伊朗粉属低品位低s i 0 2 。 3 毛塔粉属低品位高s i 0 2 含量矿粉，s i 0 2 含量高达1 5 以上。 4 从微量元素分析结果看： 印度粉、巴西c v r d 、伊朗粉含有一定量k 、n a 、v 元素， 1 3 河北理1 i 大学硕十学位论文 杨迪粉含有一定量k 、n a 、v 元素， 毛塔粉、罗布河粉含有一定量v 元素， 巴精粉k 、n a 、v 元素都较低。 碱金属k 、n a 对烧结没有不利的影响，但由于碱会属在高炉内的循环富积作 用，会造成高炉内碱金属的增多，高炉容易结瘤，在冶炼k 、n a 含量高的烧结矿是 应采取相应措施，减少高炉内的碱会属积累，避免结瘤。 v 元素的存在会对高炉的路缸有定的影响，增大炉渣的粘度，炉渣流动性变 差，不利于高炉的渣铁的顺利排除，高炉操作过程中应采取相应措施，避免高炉炉 缸受到破坏。 2 1 3 烧结试验条件 口j 参数 烧结混合料先由人工预混，然后在3 0 0 x l o o o m m 的圆筒混合机中混合，然后在 直径为5 0 0 r n m 圆盘混料机中进行二次混合制粒。烧结杯为q b 2 0 0 m m x 3 8 0 m m ，配叶 式3 挣风机，j x l 量为1 4 4 m 3 m i n ，烧结抽风负压为8 8 2 k p a ：以液化石油气点火，点 火温度为1 1 5 0 c 左右，点火时间为1 5 m i n 。 烧结试验装置示意图见图l 。 图1 烧结试验装置示意图 f i g 1s c h e m a t i cd r a w i n go f as e t u pu s e df o rs i n t e r i n g 1 4 2 烧结配矿试验 1 助燃风机；2 液化石油气罐：3 废气温度显示仪；4 热电偶；5 烧结杯：6 点火 温度显示仪；7 点火器；8 负压计；9 一级旋风除尘器；1 0 二级旋风除尘器；1 1 泡 沫除尘器；1 2 消声器；1 3 抽风机 2 2 烧结试验配矿方案 烧结配矿方案是根据目前天钢的原料状况、原料结构以及现场的烧结工艺参 数，由本课题组和天钢共同研究制定的。 烧结配料条件：烧结矿中碱度r 2 = 1 8 5 、m g o = 3 o ；钙质石灰4 ，返矿 2 0 ：用镁质石灰调节烧结矿m g o 含量，狄石调节碱度；烧结矿中f e o 控制在 9 1 0 之间；配碳量为3 7 5 。 烧结试验方案共分六组，具体配矿方案见表2 0 。每组中通过改变不同铁矿粉配 比，考查对烧结生产率、烧结矿强度和冶金性能的影响。 根据天钢实际生产条件，经过与天钢协商达成一致意见，拟定试验方案如下： 以天钢提供的混匀矿及其配料作为基准样，依据烧结矿化学成分： t f e ，5 6 5 - 5 8 5 ；c a o l s i 0 2 ，1 7 - 1 9 ；s i 0 2 ，4 5 - 5 0 ：m g o ，2 5 - 2 9 1 配碳量4 9 - 5 1 ；a l s i ，0 2 加3 ；返矿，2 0 ； 以天钢实际生产的配比作为配矿方案的基准，改变返矿的配加量，拟定配加量 分别为0 、1 0 、2 0 、2 5 ( 标号为基准样o 、基准样1 0 、基准样2 0 、基准样 2 5 ) ，基准样2 0 作为后续试验的基准样。 在其它配比不变的前提下，调节巴西c v r d 矿粉的配加量进行烧结试验，与基 准样进行对比，考察巴西c v r d 对烧结矿质量的影响，拟定配加量分别为2 0 、 2 5 、3 0 ( 标号为试样1 1 、基准样、试样1 2 ) 。 在其它配比不变的前提下，调节印度高品位矿粉的配加量进行烧结试验，与基 准样进行对比，考察印度高品位矿粉对烧结矿质量的影响，拟定配加量分别为 1 4 、1 9 、2 4 ( 标号为试样9 、基准样、试样1 0 ) 。 巴西c v r d 矿粉和印度高品位矿粉在烧结配料巾占的百分数比较大，综合考虑 两者的证交作用，考察在两者的配加量都发生改变时对烧结矿的质量的影响，根据 1 f 交试验设计方法拟定试验方案( 两个因素三个水平的正交试验) ，拟定巴西 c v r d 矿粉的配加量分别为2 0 、2 5 、3 0 ，印度高品位矿粉配加量分别为 1 4 、1 9 、2 4 ，共计9 个试样( 标号为补烧1 、试样9 、试样1 、试样1 1 、基准 样、试样1 2 、试样2 试样1 0 、补烧2 ) 。 一1 5 河北理工大学硕士学位论文 在其它配比不变的前提下，调节巴西铁精粉的配加量进行烧结试验与基准样 进行对比。考察巴西铁精粉对烧结矿质量的影响，拟定配加量分别为8 、1 2 、 1 6 、2 0 ( 标号为试样3 、基准样、试样4 、试样1 3 ) 。 在其它配比不变的前提下，调节伊朗粉的配加量进行烧结试验，与基准样进行 对比，考察伊朗粉对烧结矿质量的影响，拟定配加量分别为1 0 、1 5 ( 标号为试 样8 、基准样) 。 在其它配比不变的前提下，调节毛旱塔尼亚粉的配加量进行烧结试验，与基准 样进行对比，考察毛罩塔尼亚粉对烧结矿质量的影响，拟定配加量分别为5 、 9 、1 5 ( 标号为试样6 、基准样、试样7 ) 。 在其它配比不变的前提下，调节