钒钛磁铁矿烧结试验研究

钒钛磁铁矿烧结试验研究

1改善烧结矿质量经过40年的发展，钢腐件氧化过程的经济指标显著提高，铜腐件氧化过程的质量也显著提高。但是由于攀枝花钒钛磁铁精矿具有粒度粗(≤0.074mm约占52%)、低硅(SiO2约占约4.0%)、高钛(TiO2约占13%)、成球性差的特殊性,造成攀钢烧结矿成品率低、强度差、低温还原粉化率(RDI-3.15)高,严重制约了高炉冶炼强度的进一步提高。因此,采取进一步强化烧结生产的措施,改善烧结矿质量,对强化高炉冶炼具有极其重要意义。为了寻找到提高攀钢烧结矿产质量指标的有效途径,根据有关烧结熔剂分加研究经验,并结合攀钢工艺现状,开展了燃料分加条件下的熔剂分加烧结试验研究。2试验条件和试验计划2.1烧结矿主要指标稳定试验所用原燃料取自生产现场。结合攀钢烧结机的生产具体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Φ250×750mm烧结杯中,模拟现场烧结机操作参数条件进行。烧结矿化学指标设定为:TFe为A±0.5%;FeO控制在B±0.5%范围;二元碱度(CaO/SiO2)在2.35±0.05倍。2.2按照一次、二次各50%比例进行燃料分加此次熔剂分加烧结试验,采取既有燃料分加,又有熔剂分加的烧结试验。结合生产现场燃料分加的实际情况,燃料分加按照一次、二次各50%比例进行。熔剂分加方式分别为:①石灰石100%在第二次加入(为试验1);②在石灰石100%于第一次加入的条件下,生石灰二次分加比例分别为30%、50%、70%(分别为试验2、试验3、试验4)。具体分加方式设定情况见表1。3试验结果及分析3.1提高烧结性能的影响因素在采取石灰石100%于第二次加入后,垂直烧结速度下降了0.33mm/min,烧结矿成品率、转鼓强度分别提高1.25、0.67个百分点;利用系数提高0.13个百分点(见表2)。与基准期相比该组烧结矿转鼓指标有所改善,烧结利用系数也获得相应提高,相对明显的是成品率在整个试验中处于最高水平。石灰石采取100%第二次加入后,垂直烧结速度下降的主要原因是:攀钢的石灰石粒度偏粗,二次加入难以粘附在混合料颗粒表面,而且较粗的石灰石颗粒难以生成低熔点化合物,液相流动性下降,导致燃烧带阻力增加,烧结时间延长。采取石灰石二次加入,由于烧结时间延长,改善了烧结成矿条件。小球表面碱度较内部碱度有一定程度的提高,有利于小球表面生成更多的铁酸钙,烧结矿质量得到一定程度的改善。不过由于石灰石是生料,粒度粗、比表面积小等特性,分加在小球表面的效果不及生石灰,同时反应物的扩散能力降低,影响铁酸钙的生成,因此分加效果不及生石灰。石灰石采取100%分加后,烧结矿成分中的FeO指标下降了0.6个百分点,主要是由于碳酸钙分解消耗热量增加所致。具体烧结矿主要成分见表3。3.2次分加对烧结性能的影响从表2可以看出,在采取生石灰30%、50%、70%比例二次分加后,垂直烧结速度均不同程度的提高,其中50%生石灰二次分加的垂直烧结速度最高,为28.37mm/min;但烧结利用系数较基准期均有不同程度的下降,分别下降了2.55、0.75、1.25个百分点;随着二次生石灰分加比例的增加,烧结矿转鼓强度得到逐步提高,较基准期分别上升了1.34、1.67、2.00个百分点;而烧结矿成品率指标较基准期分别下降了3.12、2.27、1.45个百分点。采取生石灰30%、50%、70%比例二次分加后,垂直烧结速度都得到了不同程度的提高。表明分加生石灰的CaO对燃料的燃烧起催化作用,可以加快颗粒表层燃烧速度,提高垂直烧结速度;另外,粒度细微的生石灰颗粒比生料的石灰石颗粒更容易生成低熔点化合物,液相流动性好,可以降低燃料用量(见表3)。随着生石灰二次分加比例的增加,烧结矿质量改善,转鼓强度得到提高。分析认为:一是由于生石灰粒度很细,文献研究表明,生石灰消化后,呈极细的消石灰胶体颗粒,平均比表面积为30m2/g,比消化前增大60倍以上,这种胶体颗粒能均匀地分布于混合料内,使各种原料颗粒相互靠近,在机械力作用下滚动成小球粒,其粘结力很强,不易散失。这对钒钛磁铁精矿而言,使粉末状小颗粒成为小球,能明显改善其成球性能,从而提高了混合料的原始透气性,改善烧结过程氧化气氛,有利于铁酸钙的发展。二是生石灰比表面积很大,可以吸附在制粒后颗粒表面,分加比例提高后,小球表面碱度比内部碱度明显提高,生石灰活性度高,反应物的扩散能力明显增强,从而促进了铁酸钙的生成。因此,生石灰二次分加有利于小球表面生成更多的铁酸钙,烧结矿质量得到显著改善。烧结矿成品率、利用系数指标较基准期均有所下降,其主要原因是由于垂直烧结速度上升较多,缩短了烧结结晶时间,小球间粘结不牢,液相生成少,烧结矿中孔隙和显气孔较多,导致烧结矿成品率下降。成品率与烧结利用系数是相互关联的指标,成品率下降引起其烧结利用系数也降低。在生石灰分加50%、70%两个阶段的烧结矿FeO含量均有所上升,分别上升了0.53、0.39个百分点。表明生石灰二次分加后对降低固体燃耗有明显效果(见表3)。这是因为二次分加生石灰的粒度很细,活性度高,生石灰中的CaO对燃料的燃烧起催化作用,可以加快颗粒表层燃烧速度,提高垂直烧结速度,对降低固体燃耗起到一定作用。综合各项技术经济指标考虑,采取生石灰二次分加50%最佳,是强化攀钢钒钛磁铁精矿烧结的有效方法。4钛赤铁矿和铁酸盐相条件变化的烧结矿结合试验数据情况,本次试验选生石灰二次分加50%试验组为对比样,进行烧结矿的岩相组成分析。基准烧结矿样和对比烧结矿样的主要物相及其含量情况列于表4。其显微结构见图1、图2。从表4可知,对比样和基准矿样最大的差别是:铁酸盐相增加2～3个百分点,钛赤铁矿增加2～4个百分点,游离CaO小幅度降低,钙钛矿降低0.5～0.6个百分点。烧结矿主要物相及其含量表明,采取生石灰二次分加后,由于生石灰的粒度很细,亲水性强,活性度高,粘附在小球表面,使得小球表面碱度比内部碱度相对提高,有利于小球表面生成更多的铁酸钙,并抑制钙钛矿、钛榴石的生成,从而改善烧结矿质量。从烧结矿的宏观结构看,基准样的烧结矿主要是多孔厚壁结构,烧结矿较致密、易碎。对比样烧结矿的孔隙和显气孔较多,利于铁酸盐相的形成。从微观结构看,采取熔剂二次分加后的烧结矿结晶充分,物相分布较均匀,逐步由半自形晶向自形晶转变,短板状铁酸盐晶形有所增加,促进烧结矿强度的改善。5次分加与节能(1)钒钛磁铁矿烧结采取熔剂二次分加技术,可以改善烧结矿的强度指标。其中,生石灰二次分加对改善烧结矿转鼓强度效果优于石灰石。(2)