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22 2009 年第 32 卷第 3期 精矿粒度对烧结的影响 张义贤 1,甘 勤 2,何木光 1,吴耀辉 1 ( 摘 要: 研究了钒钛磁铁精矿粒度对烧结过程及烧结矿性能的影响;针对 随着精矿粒度变细,烧结速度和利用系数大幅提高,但烧结矿转鼓强度和成品率却有所下降的现象 ,提出了在精矿粒度细化的同时,采取适当提高烧结料层的措施;实践表明:该措施可在提高烧结矿产、质量的同时,改善 烧结矿的转鼓强度和成品率指标。 关键词: 烧结; 粒度;制粒效率;制粒性指数;热粉化性;透气性; 烧结矿强度;成品率 0 引言 粒度粗是攀枝花钒钛 磁铁精矿的显著特点之一。在攀钢投产初期钒钛磁铁精矿小于 200 目)粒级比例仅占 35%左右,目前也仅50%,而普通精矿在 80%以上。生产实践表明 1,钒钛磁铁精矿粒度组成对烧结过程、烧结矿矿物组成和结构、冶金性能等均有明显的影响,因其粒度粗导致混合料成球性差,料层透气性不好,烧结温度提高,烧结利用系数低;且易生成性脆的钙钛矿( 致使钒钛烧结矿的强度差、低温还原粉化率高、还原性差。 在攀钢目前条件下,钒钛磁铁精矿粒度对钒钛烧结矿性能有何影响及其适宜的控制范围,是炼铁生产十分 关注的问题。为此,进行了钒钛磁铁精矿粒度对烧结矿性能影响的试验研究,探索目前条件下精矿粒度对烧结矿产质量、冶金性能的影响规律,寻找精矿粒度组成变化后强化烧结的技术措施及适宜的工艺参数。 1 试验方法及方案 试验方法 烧结杯试验 烧结试验在 300 00 结杯中,模拟现场烧结机操作参数条件进行。为保证烧结矿的主要指标稳定,物料配比稳定并结合现场烧结机的实际情况进行。 混合料制粒性能测定 以混合料的平均粒度( 大于 3 级的增量、小于 1.0 级的减少量以及热稳定性来评价其制粒效果。 (1) 混合料的平均粒度 式中 粒料的平均粒径, 粒料中 i 粒级的平均粒径, 粒料中 i 粒级的质量分数, %。 (2) 制粒效率 +3 以制粒后大于 3 级的增量 +3 来表示制粒效率, +3 值越大,表明制粒效果越好。 式中 合料中制粒前大于 3 %; 合料中制粒后大于 3 %。 (3) 制粒性指数 式中 合料制粒前小于 1.0 级含量 ,; 合料制粒后小于 1.0 级含量,。 粒效果越好。 (4) 混合料热粉化性 式中 合料制粒前的平均粒径, 合料制粒后的平均粒径, 合料干燥后的平均粒径, d 越大,表明干燥过程中粉化越严重,则 0 01123 B A 0012 32 dd 钢 技 术 23 拟似粒子的热强度就越差。 透气性测定 根据 E W 式,透气性测定用透气性指数 (P)来评价混合料料层透气性的好坏。计算所得的 p 值越大,表明料层透气性越好。 式中 p透气性指数,采用 日本透气性单位; F通过料层的风量, m3/ H料层高度, A抽风面积, S抽风负压, 试验方案 考虑到钒钛磁铁矿磨选难度大,过于细磨势必会造成选矿成本大幅度增加,其增加的成本将大于烧结所获增产效益。有关研究表明 3,普通磁铁矿、赤铁矿适宜的造球粒度一般为小于 量大于 80%。因此根据生产实际,本次试验采用球磨机,对现场钒钛磁铁精矿进行了不同细度的再磨处理,制备出小于 量在 57% 75%范围内的四种细精矿试样,试验序号设置见表 1,考虑粒度改善后烧结垂直速度提高,采取适当提高料层的方案进行烧结研究。表 1 现场精矿和再磨精矿的粒度组成 序号 粒度组成 /% 试验结果与分析 不同精矿粒度对混合料制粒性能的影响 不同精矿粒度对混合料制粒性能的影响测定结果见表 2、表 3。从表中可见,随着精矿粒度变细,制粒料中大于 3 级显著增加,小于 0.5 分明显减少。当精矿小于 别提高到 ,混合料中大于 3 级含量提高 百分点 ,平均粒径 加 粒性指数 高 百分点 , 小于 1.0 成球粉末大幅度减少。说明精矿粒度越细,形成小球的倾向越大,混合料的制粒效果越好 。此外,精矿粒度细化后,虽然混合料中的球粒子比例显著提高,但干燥后制粒小球的碎裂程度并未加剧,相反还有所缓解,热粉化指数降低了 百分点,干燥前后粒径差下降 明精矿粒度细化有利于 提高制粒小球的热强度,从而改善混合料的热稳定 性。 表 2 烧结混合料的粒度组成 序号 粒度组成 /% 8 5 3 1 0.5 0.5 3 cp/( n 24 2009 年第 32 卷第 3期 表 3 混合料的制粒性能 序号 制粒效率 +3 /% 制粒性指数 % 热粉化指数 d /% 干燥前后粒径差 /不同精矿粒度对混合料透气性的影响 不同精矿粒度与混合料透气性的关系情况列于图 1。由图 1 可见,随 着精矿粒度变细,混合料 图 1 精矿粒度与混合料透气性的关系 的成球性能变好,混合料的原始透气性不断提高,有利于改善烧结过程中料层的透气性,降低干燥预热带阻力。 不同精矿粒度对烧结指标的影响 不同粒度精矿烧结试验结果列于表 4。从表 4可见,随着精矿粒度变细,烧结速度和利用系数提高,烧结矿转鼓强度和成品率下降。级含量由 别提高到 ,mm/结矿产量分别提高 烧结矿成品率分别下降 百分点;转鼓强度分别下降 百分点。 表 4 精矿粒度对烧结指标的影响 序号 料层高 度 /结速度 / (1) 成品率 / % 转鼓指数 / % 利用系数 / t( h) 1 增产率 / % 强度增减 / % 50 0 50 50 50 50 50 50 50 50 结速度提高的原因主要是随着精矿粒度变细,混合料的成球性能变好,混合料的原始透气性不断提高。同时,由于混合料的热粉化指数下降,即制粒小球的热强度提高,有利于降低干燥预热带阻力,改善烧结过程中料层的透气性。但随着烧结速度提高,烧结过程中高温保持时间缩短,冷却速度快,必然导致烧结矿的强度和成品率下降。由于烧结速度的提高幅度大于成品率下降的幅度,故利用系数呈上升趋势。 从表 4 还可看出,在其它条件不变时,把料层y = x + 7 63 68 74精矿粒度(小于0 . 0 7 4 比例)/ %透气性指数()/%攀 钢 技 术 25 厚度从 650 高到 750 ( 随着精矿粒度变细,烧结速度和利用系数提高的幅度虽然有所下降,但烧结矿转鼓强度和成品率却明显提高。与基准( 比,烧结矿转鼓强度提高了 成品率提高 百分点,产量增加 取得了较好的综合效果。说明降低精矿粒度并适当提高料层厚度控制烧结速度,更有利于改善钒钛磁铁精矿烧结的产量与质量。 不同精矿粒度对烧结矿冶金性能的影响 不同精矿粒度烧结矿还原性与低温还原粉化性试验结果见表 5。不同精矿粒度烧结矿物相含量见表 6。表 5 不同精矿粒度烧结矿还原性与低温还原粉化性 序号 低温还原后的粒度组成 /% 6.3 0.5 0.5 6 试验样品各物相组成(体积分数) % 序号 钛赤铁矿 钛磁铁矿 铁酸钙 玻璃相 钙钛矿 钛榴石 硅酸盐相 磁黄铁矿 硅酸二钙 8 31 29 5 3 8 2 33 28 18 3 7 2 34 23 26 见 17 18 偶见 1 2 4 35 21 23 4 8 19 偶见 5 37 20 22 5 1 18 19 偶见 1 2 从表 5 可见,精矿粒度变细对烧结矿还原性能的影响不显著,中温还原度基本相当。但在料层较低时( 随着精矿粒度变细,由于料层厚度不够,烧结速度过快,在烧结过程中随透气性改善而通过料层的有效风量增加过多,氧化性气氛过强,使钛赤铁矿含量(主要呈菱形或不 完整四边形)增加(见表 6),且烧结矿的强度下降,导致烧结矿低温还原粉化性能变差。料层较高时( 随着精矿粒度变细,烧结矿低温还原粉化率则没有明显的变化。 3 讨论 研究表明 4,混合料中主要以小于 级作为粘附细粒,大于 1 级作为核颗粒,理想制粒核心以 1 3 佳, 1 个中间粒级既不能成为制粒小球的核心,也不能构成粘附层,最终成了混合料中不能成球的粉末,是恶化料层透气性的根源。因此,精矿粒度细化后,级含量增加, 1 间和粗粒级含量减少,是混合料成球性能提高的主要原因。 从上述试验结果看,细精矿具有强化制粒,改善料层透气性的良好作用,但垂直烧结速度过快,必然会使烧结矿中液相粘结量不足,而玻璃质较多,造成虽能增产,却不能提高强度的单一效果。实际上,精矿粒度细化后,随着比表面积和湿容量(毛细力)的增加,在生石灰配量和制粒时间相同的情况下,易导致制粒小球粒度过于长大,粒子结构过于致密,并使部分粗颗粒燃料变成小球核心为 26 2009 年第 32 卷第 3期 矿粉包裹,既不利于燃料燃烧,也不利于烧结过程传热传质;同时,精矿粒度细化后,随着混合料水分增加,烧结时热 耗增大,在同样的配碳量和较快的烧结速度下,易使得烧结过程虽然氧化性气氛较强,但热量却不足。因此,通过适当提高料层高度来控制适合的烧结速度,是强化细磨精矿烧结的有效手段,这比采用粒度较粗的精矿烧结效果好。故在综合考虑选矿工序技术、经济指标的前提下,精矿粒度宜尽可能细化,并以尽量减少 1 4 结论 ( 1)在本试验研究条件下,不同精矿粒度对烧结性能指标影响明显,当精矿小于 级含量由 别提高到 ,烧结速 度分别增加 mm/结矿产量分别提高 烧结矿成品率分别下降 百分点;转鼓强度分别下降 百分点。 ( 2)在其它条件不变时,提高料层,随着精矿粒度变细,烧结速度和利用系数的提高幅度虽然有所下降,但烧结矿转鼓强度和成品率却明显提高。与基准相比,烧结矿转鼓强度提高了 成品率提高 百分点,产量增加 采用适当提高料层的技术措施,可以使烧结矿产质量同时提高。 ( 3)在目前攀钢烧结原料结构条件下
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