莹石对钒钛磁铁矿烧结的影响

萤石对钒钛磁铁矿烧结的影响研究 张义贤 （新钢钒炼铁厂） 摘 要 ： 为了掌握 萤石 对钒钛磁铁矿烧结的影响，开展了相关的试验研究。试验结果表明，生产中使用萤石会影响混合料制粒效果，降低钒钛烧结矿的强度和产量指标。同时，烧结矿的氟含量上升，其软化温度低容易导致高炉结瘤，影响高炉冶炼的强化。 关键词： 烧结；萤石；氟；钒钛磁铁矿 0 引言 萤石也称氟石，萤石中含有卤族元素氟，熔点低，是自然界重要的含氟矿物，工业用氟的主要来源。广泛应用于炼铁、炼钢的助熔剂、排渣剂。攀钢高炉在开、停炉或炉况不顺时使用得较多，其 入炉筛下物由于量较小，目前主要混合在筛加粉中供烧结生产使用。 随着高炉冶炼强度的逐步提高，对烧结矿的质量提出了更高的要求，萤石对钒钛磁铁矿烧结会产生怎样的影响，攀钢过去没有就此问题进行过相关的研究。因此，从强化原料的使用以及优化物料结构角度出发，探索 使用萤石时 ，氟对烧结过程以及烧结矿质量的影响，尤其是氟对烧结矿冶金性能的影响，对指导高钛型钒钛磁铁精矿的烧结生产十分必要。 1 试验条件及试验方案 试验条件 试验所用原燃料取自生产现场。结合攀钢烧结机的生产实际情况进行物料搭配，为保证烧结矿的主要指标 稳定，对配比做了适当调整。烧结试验在 250 50 结杯中，模拟现场烧结机操作参数条件进行。各组原料主要成分情况见表 1。烧结矿化学指标设定为： （ %；制在（ %；二元碱度 （ o 在（ 。 表 1 原料成分情况 成分 2O 攀精矿 矿 1 0 矿 2 富矿 3 斯灰 石 0 石灰石 石灰 试验方案 结合现场生产实际需求，通过调整萤石、石灰石配比和高低铁料比例，保证烧结矿的成分指标稳定。试验方案按添加的萤石含量设定分为 2个级别：2和 4，具体配比情况见表 2。 表 2 烧结矿配比设置情况 % 项目 攀精矿 富矿 1 富矿 2 富矿 3 瓦斯灰 萤石 石灰石 生石灰 基准期 53 18 5 4 3 0 试验 1 53 19 4 4 3 2 试验 2 53 20 3 4 3 4 3 7 2 试验结果及分析 混合料指标分析 由图 1 可以看出， 在混合料水分相当的情况下，烧结中配加萤石后，混合料制粒效果变差，混 8 2009 年第 32 卷第 2 期 合料平均粒径都有不同程度的下降， 3 级比例增 加，成球性明显降低。 图 1 配加萤石对混合料指标的影响 可见，即使萤石是少量配加，其 对混合料制粒效果都会产生一定的影响。 烧结指标情况分析 在相同的试验条件下， 随着萤石配比的增加，烧结速度和烧结矿强度指标都呈下降趋势。其中垂直烧结速度分别下降了 百分点；利用系数分别下降了 百分点；烧结矿转鼓强度分别下降了 抗磨指数略有上升；成品率分别下降了 结矿平均粒径分别下降了 百分点。具体烧结指标情况见表 3。 表 3 烧结指标情况 项目 烧结速度 / 用系数 / t（ h) 品率 /% 转鼓强度 /% 抗磨指数 /% 烧结矿平均粒径 /准期 验 1 验 2 着萤石配比的增加，对于烧结利用系数来说，下降的趋势较为明显 。影响该因素主要取决于烧结速度和成品率两方面。此次试验中，主要是由于配加萤石后，枪晶石的生成导致烧结矿成品率大幅度下降，同时烧结速度略有下降，致使烧结产量下降较多。配加萤石烧结，对烧结矿经济技术指标均不利，见表 3。 据文献 1介绍，体积相近的一价氟离子取代二价氧离子会破坏原硅氧四面体的电价平衡，使大体积的硅氧四面体分割为小体积，因而降低了粘度。因此，针对这一试验结果分析表明：随着萤石配比的增加，烧结矿中的氟含量相应增加，胶结相粘度大幅度降低。烧结过程液相粘度降低使烧结矿在高温半熔融状态下的液相阻力减小，在 气流作用下形成许多通路，冷却后形成“薄壁多孔”的结构。 含氟烧结矿矿物组成的最大特点是胶结相中生成枪晶石 （ 32 有关对人工合成的枪晶石和钙铁橄榄石进行抗压和抗磨试验，抗压强度分别是 ，枪晶石的抗磨强度也明显低于钙铁橄榄石。由于枪晶石容易成矿，它较早形成并夺取 导致钙铁橄榄石和铁酸钙比例减少。这就是含氟配比增加后，导致烧结矿强度降低的重要原因。 综合上述因素，配加萤石后导致烧结矿的强度指标下降的原因可以归纳为：一是氟降低了胶结相的粘 度，使烧结矿形成“薄壁多孔”结构；二是枪晶石强度较低，它的生成是导致含氟烧结矿强度低的主要原因。 烧结矿成分指标分析 从表 4 可见，随着萤石配比的增加，烧结矿的步下降。从数据表明，配加萤石会导致高铁料的配比和燃耗的增加。烧结矿的氟 （ F）含量上升趋势明显，见图 2。 表 4 烧结矿主要化学成分 项目 准期 试验 1 试验 2 氟烧结矿的熔点低、粘度低、表面张力低、比热低、软化温度低，容易导致高炉结瘤 2，这一特性是影响高炉冶炼强化的关键，在高炉生产水平较高的现在，软融透气性直接影响高炉中、下部透气阻力，制约着高炉的风量和生产率。试验期烧结 攀 钢 技 术 9 验1 试验2水分/%,3水分 3D 40 10 20 30 50 60 矿的其它成分差异较小。因此，从贯彻精料的方针考虑，在钒钛磁铁精矿烧结中配加萤石粉对烧结经济指标不利。 烧结矿岩相及冶金性能分析 将基准期和配加萤石的烧结矿进行岩相与冶金性能分析， 烧结矿主要物相及其含量对比列于表5，烧结矿的中、低温还原性能情况列于表 6，软熔、滴落性能情况列于表 7。 表 5 烧结矿主要物相及其含量（体积分数） 样名 钛赤铁矿 钛磁铁矿 铁酸盐相 钙钛矿 枪晶石 钛榴石 钙铁橄榄石 玻璃质相 硅酸盐相总量 基准期 21 23 30 33 21 25 3 0 2 5 2 3 11 15 试验 1 22 24 29 31 17 20 3 2 3 13 16 试验 2 22 25 28 30 19 3 3 3 2 3 2 3 15 18 表 6 烧结矿的中低温还原性能情况 样 名 低温粉化粒度分析 / % 6.3 0.5 0.5 准期 验 1 验 2 7 烧结矿软熔滴落性能情况 样 名 软熔性能 / 熔滴性能 / 滴落带 /a p c B H 基准期 1092 1180 88 1286 1451 165 7 135 45 67 22 试验 1 1073 1176 103 1275 1453 178 7 683 43 69 26 试验 2 1058 1173 115 1269 1452 183 7 917 42 71 29 注： ； A： 时试样的收缩量； B： 试样的收缩量； H=B A。 由于 枪晶石容易成矿， 配加萤石后，烧结矿中生成了新的矿物，即枪晶石，其体积分数占 2%见表 5。 枪晶石 在烧结过程中 形成较早并夺取 导致钙铁橄榄石和铁酸钙等强度好的矿物生成比例减少，其中 铁酸盐相下降幅度较大，分别降低了 4 5、 6 个百分点；钛磁铁矿略有降低；硅酸盐相分别增加 1 2、 3 4 个百分点；其它矿物组成变化幅度较小。 由表 6 可知， 随着萤石配比的增加， 氟含量上升 ， 烧结矿的低温还原粉化率增加，百分点；中温还原性略有下降。表明配加萤石后， 枪晶石等物质的生成会影响 烧结矿质量。配加萤石后的烧结矿的软化开始温度 （ 降低，分别下降了 19 、 34 ；软化区间（ 熔滴区间（ 宽， 别增加了 15 、27 ， 别增加了 13 、 18 ；滴落带厚度（ H）变厚， H 分别增加了 4 7 体情况 见表 7。软融透气性下降直接 影响高炉中、下部透气阻力，烧结矿软化区间、熔滴区间变宽，必然会制约着高炉的冶炼强度提高。表明配加萤石后，烧结矿的矿物组成和数量变化与中低温还原性能、软熔滴落性能有密切的关系， 对烧结矿的冶金性能影响明显。 3 结论 （ 1）此次配加萤石烧结对烧结矿的强度指标有一定影响。萤石配比提高，烧结矿的转鼓强度、成品率降低，烧结利用系数下降。在萤石配 2%、 4萤石配比 / F / %图 2 烧结矿氟含量变化 10 2009 年第 32 卷第 2 期 4%时，烧结矿转鼓强度分别下降了 百分点；成品率分别下降了 百分点；烧结矿平均粒径分别下降了 百分点；利用系数分别 下降了 百分点。 （ 2）烧结配加萤石后，烧结矿的 会导致高铁料配比及燃料消耗相应增加。 （ 3）随着萤石配比的提高，烧结矿的氟含量上升趋势明显，冶金性能变差。烧结矿软化区间、熔滴区间变宽，透气阻力增加，易导致高炉结瘤，影响高炉冶炼的强化。 （ 4）从贯彻精料的方针考虑，在钒钛磁铁矿烧结中配加萤石粉对烧结经济指标不利。参考文献 1沈茂森，韩淑霞氟对包钢烧结矿强度的影响综述全国炼铁原料学术会议论文集中国金属学会炼铁专业委员会， 2003：149 2潘宝石，张成吉中国铁矿石造块适用技术北京：冶金工业出版社， 2000： 163 编辑 杨小琴 收稿日期： 2008 攀钢开发履带板用钢新产品 为应对钢市 “ 寒流 ” ，攀钢在以往中小马力推土机、挖掘机履带板用钢成熟化生产的基础上，最近首次试制出工程机械用钢市场适销对路的可供出口的 30 50 t 大马力推土机履带板用钢。攀钢履带板钢品种正向系列化方向发展，并形成大批量生产局面，进入国内履带板钢供应大 户行列。 工程机械行业是一个成员众多的大家族，所用的钢材主要是热轧板、中厚板、优质棒材、钢管、各种型钢等，目前国内年需钢材约 450 万 t，今后将以 12以上的年均速度增长。攀钢从 20 世纪 70 年代就着手进行挖掘机和推土机履带板用钢的开发。 近年来，按照国际高标准开发成功的、供货量在国内钢铁企业中数一数二的 23掘机履带板用钢和 25土机履带板用钢，已先后通过省鉴定，专家评价课题研究技术和实物质量达到国内领先水平。产品经检验和用户使用表明，其各项性能、外形尺寸达到了美国 1术规范的要求。