毛塔粉烧结性能研究.doc

毛塔粉烧结实验研究及其冶金性能分析 赵小红 樊希安(嘉吉投资（中国）有限公司铁矿砂部) (武汉科技大学)0 前言毛里塔尼亚国家矿业公司SNIM位于非洲西部，目前生产的烧结粉矿产量为1200万吨/年，品种主要为三种：含铁量为65%的GMAB，含铁量为62%的TZFC，和含铁量为58%的XFC。其中GMAB大都销往了欧洲，TZFC和XFC基本上都销到了中国，但因为XFC产量每年仅为6080万吨，所以TZFC是SNIM产品在中国市场上的最主要流通产品。因此中国客户通常称烧结粉矿TZFC为毛塔粉。目前毛塔粉在中国的销量稳定在500600万吨/年，作为最大的分销商，嘉吉投资（中国）有限公司与SNIM公司合作了近10年，其年分销数量占到了6570%。因为毛塔粉较高的性价比，工厂通常将此矿作为配矿使用以达到降低成本的目的。由于其SiO2含量比较高，有些工厂在使用时遇到一些生产技术问题。为了更好地研究毛塔粉的烧结性能，帮助中国客户共同解决在使用中的问题，我公司委托武汉科技大学进行了烧结杯试验。考虑到毛塔粉硅含量偏高的特点（SiO2 为8.8%），我公司选取智利的卡门粉（Carmen fines）作为配矿与其搭配使用来替代64%Fe的巴西粉。1 毛塔粉和卡门粉矿的原料特性1.1 毛塔粉和卡门粉矿的化学成分毛塔粉和卡门粉矿的化学成分详见表1.1。表1.1 毛塔粉和卡门粉矿化学成分/ %原料名称TFeSiO2Al2O3CaOMgO烧损水分毛塔粉61.86 8.980.90.020.150.21.7卡门粉62.92 4.0 1.31 3.051.17 -0.11.01混合矿（50% 毛塔粉+50% 卡门粉）62.39 6.49 1.11 1.54 0.66 0.05 1.36 1.2 毛塔粉和卡门粉矿的熔点测定毛塔粉和卡门粉矿的熔点测定采用原冶金部部颁标准YB/186-2001保护渣熔化温度测定方法来进行测定。测定结果见表1.2。表1.2 毛塔粉、卡门粉和两种矿混合后的熔点测定结果/原料名称开始熔化温度半球点温度流动温度毛塔粉146514651465卡门粉146514651465混合矿（50% 毛塔粉+50% 卡门粉）1465146514651.3 毛塔粉和卡门粉矿的同化性测定同化性能是指铁矿石在烧结过程中与CaO的反应能力，它体现了铁矿石在烧结过程中生成液相的能力。本次实验通过测定矿粉与CaO接触面发生反应(产生熔化特征)的温度来确定各种矿石同化能力的强弱。毛塔粉和卡门粉矿的同化性测定结果见表1.3。表1.3 毛塔粉、卡门粉和两种矿混合后的同化性测定结果/原料名称熔点温度毛塔粉1295卡门粉1229混合矿（50% 毛塔粉+50% 卡门粉）12321.4 小结1）从两种铁矿石的化学成分来看，卡门粉矿优于毛塔粉，一是含铁品位要高，二是铁矿石中SiO2含量低且含有一定含量的CaO和MgO。2）三种试样的开始熔化温度高于1465，达到本测定设备的最高测定温度，因此未能测定出各矿石的熔点。3）从矿石的同化性能上看，卡门粉矿优于毛塔粉，卡门粉矿更易与CaO进行反应。4)混合矿的同化性能，优于毛塔粉矿，接近卡门粉矿。其原因是卡门粉矿在1229熔化成液态后，液态熔融物迅速与毛塔粉矿反应生成新的低共熔的物质，使其中的毛塔粉矿熔点大大降低。2 烧结实验2.1 烧结原燃料成分分析和烧结配比表2.1烧结原料的种类及化学成分/%原料 化学成分/% TFeFeOSiO2Al2O3CaOMgO烧损水分毛塔粉61.86 8.980.90.020.150.21.7卡门粉62.92 4.0 1.31 3.051.17 -0.11.01混合矿(50% 毛塔粉 +50% 卡门粉)62.39 6.49 1.11 1.54 0.66 0.05 1.36 麦克粉60.10.533.822.040.100.117.892.77杨迪粉58.214.791.670.390.0010.576.38火箭特粉57.884.681.820.260.078.913.74巴西粉64.235.130.430.002.283.59印度粉57.480.266.064.950.210.015.934.21大冶矿62.3222.576.050.642.622.36-0.320.69石灰石4.620.1851.131.2042.140.14消石灰2.650.6077.011.4018.170.44白云石2.400.1831.4219.8546.040.15表2.2 煤粉工业分析/%CAdVdS水分78.1010.657.070.433.75表2.3 煤灰化学成分/%SiO2Al2O3Fe2O3MgOCaOTiO46.1636.235.960.994.831.57表2.4含铁原料的配比/% 编号矿种配比1234混合矿(50% 毛塔粉 +50% 卡门粉)0152230麦克粉25252525杨迪粉15151515火箭特粉10101010巴西粉251030印度粉15151510武钢大冶矿10101010Total1001001001002.2、烧结实验烧结实验是在武汉科技大学冶金实验室进行的。四次烧结实验制定统一的烧结条件，具体条件见表2.5。烧结实验结果、成品烧结矿（6.3mm烧结矿）成分见表2.6和表2.7。试验结果的计算按国标GB/T24205_2009方法执行。表2.5 烧结条件点火温度点火时间抽风负压混合料水分返矿配比料层厚度1150左右2分钟11kPa7%左右26%600mm表2.6 烧结实验结果编号烧结速率mm/分成品率%生产率t/m2h煤耗kg/t矿转鼓指数%122.0385.981.42681.9466.65221.6082.491.42082.2366.36322.5181.961.41184.1264.41422.9982.261.42485.8863.702.3 烧结矿化学成分表2.7成品烧结矿的化学成分/%编号成分TFeFeOCaOSiO2MgOR156.189.079.815.111.601.92255.5810.8810.055.291.611.90355.178.5510.685.591.591.91454.4510.0710.415.541.581.882.4 烧结实验结果分析1）随着混合矿（50% 毛塔粉+50% 卡门粉）配比的增加，烧结速率有加快的趋势，成品率有所降低，但烧结速率的加快弥补了成品率降低的影响，因此生产率基本处在同一水平，达到1.4t/m2h以上。烧结速率是影响生产率的重要因素，但烧结速率过快，烧结过程中各粘结相反应时间不够充分，会引起烧结矿强度下降，从而影响成品率。2）当混合矿的配比达到22%以上时，呈现出煤耗增加、转鼓指数下降的趋势。煤耗是单位成品烧结矿所消耗的煤量，由于混合矿配比达到22%以上时烧结矿的成品率有所降低，从导致煤耗增加。而转鼓指数略有下降与烧结速率趋快有关。3）由于用混合矿取代了巴西矿进行烧结，而巴西矿的品位又高于混合矿，因此当混合矿配比增加时，会导致成品烧结矿品位略有降低。3 烧结矿冶金性能的测定烧结矿冶金性能的测定项目分别为：低温还原粉化性测定、还原性测定及软熔性能测定。前两项测定分别按国标GB13242-92、GB13241-92标准执行，烧结矿软熔性能测定按当前流行的判别标准执行，即：铁矿石装料高度收缩10%时，对应的温度为软化开始温度（T10）、收缩40%时，对应的温度为软化结束温度（T40）,矿石熔化成液态渣铁滴下时为渣铁滴落温度（TD），软化结束温度-软化开始温度为软化区间温度（Trh），渣铁滴落温度-软化开始温度为软熔温度区间（Trd）。P为测定中还原气体通过料柱的阻力损失。本次4种烧结矿的低温还原粉化性、还原性及软熔性能测定结果分别见表3.1和表3.2。表3.1、低温还原粉化性、还原性的测定结果/%编号低温还原粉化性测定结果还原性测定结果RDI+6.3RDI+3.15RDI-0.5RI131.3472.806.7580.79242.7276.585.9277.22334.3673.255.2580.85446.9180.143.6783.70注：低温还原粉化性测定结果中，RDI+3.15值为考核指标，其余为参考指标。表3.2、软熔性能的测定结果编号测定项目T10 /T40 /TD /Trh /Trd /P /kpa11201132014951192943.0521193129115051033073.8331169127014751013063.9341187131714941303072.60 冶金性能测定结果分析1）对4种烧结矿的低温还原粉化性和还原性的测定结果进行比较，结果表明，用混合矿代替巴西矿进行烧结时对RDI+3.15、RI两项性能没有不利影响，当配比增加到30%以上时，RDI+3.15、RI数值略有向好的趋势。其原因是，当R为1.9左右时，增加混合矿的含量，有利于增加烧结矿中硅酸二钙和铁酸钙粘结相的生成数量，而铁酸钙等粘结相的增加有利提高烧结矿的热强度和还原性，这是众所周知的事实。2）对4种烧结矿的软熔性能测定结果进行比较，结果表明，随着混合矿配比提高，其软融区间略有增大，但仍处于同一水准的正常数值内，即用不同含量的混合矿代替巴西矿对成品烧结矿软熔性能的各项指标没有明显影响。4 实验结论1）由化学成分上分析，毛塔粉矿有较高的铁含量和SiO2， 而卡门的 SiO2含量低且含有一定量的CaO和MgO。从矿石的同化性来看，卡门粉优于毛塔粉，卡门粉更易与CaO进行反应。2）将毛塔粉和卡门粉进行混合后，可以有效的改善其同化性能，其原因是卡门粉矿在1229熔化成液态后，液态熔融物迅速与毛塔粉矿反应生成新的低共熔的物质，使其中的毛塔粉矿熔点大大降低。3）随着混合矿配比的增加，烧结速率有加快的趋势，但成品率从85%下降至82%左右，4种配比烧结矿的生产率基本在同一水平，达到1.4t/m2.h以上。用混合矿取代巴西矿进行烧结，不会影响生产率。但当混合矿的配比达到22%以上后，煤耗增加了34个百分点左右、转鼓指数下降了2个百分点左右。3）由于用混合矿取代巴西矿进行烧结，