李鐵軍 吳戰(zhàn)林  彭元飛  

（陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司煉鐵廠  陜西  韓城  715405）

摘要：為了更好地利用各種鐵礦粉，合理優(yōu)化配礦，降低燒結(jié)成本，提高燒結(jié)礦入爐率。現(xiàn)使用微型燒結(jié)系統(tǒng)對十種鐵礦粉的燒結(jié)基礎(chǔ)特性進(jìn)行研究，研究方向包括同化性能、黏結(jié)相強(qiáng)度和液相流動性能。

關(guān)鍵詞：微型燒結(jié)；基礎(chǔ)特性；同化性能；黏結(jié)相強(qiáng)度；液相流動性能

1  前言

鋼鐵企業(yè)的鐵礦石存在種類復(fù)雜、來源不穩(wěn)、燒結(jié)基礎(chǔ)特性數(shù)據(jù)缺乏等問題，燒結(jié)質(zhì)量難以保證。實(shí)踐表明，鐵礦粉的燒結(jié)基礎(chǔ)特性由于礦粉種類不同而存在差異，通過對其研究可以為合理利用礦石資源及優(yōu)化配礦提供理論依據(jù)。目前，我廠燒結(jié)礦占高爐入爐料原料的75% 以上，對燒結(jié)礦指標(biāo)要求越來越高。同時(shí)，我廠對鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)特性的了解不夠深入，不能有目的的對世界各地的鐵礦粉進(jìn)行合理的選擇和使用，無法實(shí)現(xiàn)有效的“優(yōu)化配礦”。因此，我廠與重慶科技大學(xué)合作，引進(jìn)了微型燒結(jié)系統(tǒng)對鐵礦粉進(jìn)行深入分析研究。本文對十種鐵礦粉進(jìn)行燒結(jié)基礎(chǔ)特性研究，為制定最優(yōu)化配礦方案提供理論依據(jù)，同時(shí)為我廠原料進(jìn)購提供數(shù)據(jù)支撐。

2  實(shí)驗(yàn)

2.1  實(shí)驗(yàn)原料

2.2  試驗(yàn)方法

通過微型燒結(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)M燒結(jié)生產(chǎn)，對我廠十種重要燒結(jié)原料進(jìn)行燒結(jié)基礎(chǔ)性能實(shí)驗(yàn)。燒結(jié)基礎(chǔ)性能包括：同化性能、連晶強(qiáng)度、黏結(jié)相強(qiáng)度、液相流動性能。這里我們主要從同化性能、黏結(jié)相強(qiáng)度和液相流動性能方面著手。

2.2.1  同化性能

用電子天平秤取200目下鐵礦粉試樣0.8g，放入內(nèi)徑為φ8mm的磨具內(nèi)，用10Mpa壓力條件下保持10秒，壓制成φ8mm×6mm的圓柱體。用電子天平秤取小于200目CaO純試劑2.0g，放入內(nèi)徑為φ20mm的磨具內(nèi)，用20Mpa壓力條件下保持10秒，壓制成φ20mm的圓柱體。在同化性能實(shí)驗(yàn)條件下，將制備好的鐵礦粉料柱和氧化鈣餅按要求放在微燒設(shè)備中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.2.2  黏結(jié)相強(qiáng)度

用鐵礦粉和CaO純試劑充分混勻，配制2.0的二元堿度混勻料。然后稱0.8g混勻試樣，放入內(nèi)徑為φ8mm的磨具內(nèi)，用10Mpa壓力條件下保持10秒，壓制成φ8mm×6mm的圓柱體。在黏結(jié)相強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)條件下，將料柱放入微燒設(shè)備中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。待冷卻后，對試樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測定。

2.2.3  液相流動性能

用鐵礦粉和CaO純試劑充分混勻，配制4.0的二元堿度混勻料。然后稱0.8g混勻試樣，放入內(nèi)徑為φ8mm的磨具內(nèi)，用10Mpa壓力條件下保持10秒，壓制成φ8mm×6mm的圓柱體。在液相流動性實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)前后的試樣面積比評價(jià)鐵礦粉流動性能。

3  結(jié)果及分析

3.1  同化性能

由上圖可見，十種礦粉的同化溫度存在較大差異。依據(jù)重慶科技大學(xué)與各合作鋼廠提供的數(shù)據(jù)參數(shù)，總結(jié)分析認(rèn)為1250℃到1300℃均屬于同化性能合適的礦粉。從表中看出，礦種九、礦種一、礦種八、礦種二和礦種七的同化溫度合適，礦種十和礦種五同化溫度偏高。十種鐵礦粉的同化性由強(qiáng)到弱順序?yàn)椋旱V種三>礦種六>礦種四>礦種九>礦種一>礦種八>礦種二>礦種七>礦種十>礦種五。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，同化性能的不同取決于鐵礦粉自身的特性。實(shí)驗(yàn)表明：致密程度小、結(jié)晶水含量高的鐵礦粉與CaO的同化能力較強(qiáng)，脈石成分中的SiO2和Al2O3含量較高、MgO含量較低的鐵礦粉，與CaO的同化能力較強(qiáng)。

3.2  黏結(jié)相強(qiáng)度

依據(jù)重慶科技大學(xué)與各合作鋼廠提供的數(shù)據(jù)參數(shù)，總結(jié)分析認(rèn)為黏結(jié)相強(qiáng)度在3000N以上比較好，1000N-3000N中等，1000N以下為差。由上表可知，十種礦粉的粘結(jié)相強(qiáng)度均表現(xiàn)較好。十種鐵礦粉的黏結(jié)相強(qiáng)度由大到小的順序?yàn)椋旱V種六>礦種九>礦種七>礦種一>礦種十>礦種四>礦種二>礦種八>礦種三>礦種五。

研究表明鐵礦粉的黏結(jié)相強(qiáng)度的影響因素較為復(fù)雜，既與鐵礦粉的化學(xué)成分、礦物組成等常溫性能有關(guān)，又與鐵礦粉的同化性能、液相流動性能等高溫性能有關(guān)。

3.3  液相流動性能

依據(jù)重慶科技大學(xué)與各合作鋼廠提供的數(shù)據(jù)參數(shù)，總結(jié)分析認(rèn)為在相同溫度條件下，流動性能在0.8-1.7為比較合適的范圍，1.7-2.0流動性中等，2.0以上流動性太好。在不同溫度條件下，溫度低的較溫度高的流動性要好。由上表可知，十種鐵礦粉液相流動性指數(shù)存在較大差異。在1250℃條件下，十種鐵礦粉的流動指數(shù)均為0。在1270℃條件下，礦種四的流動指數(shù)為0.36和礦種九的流動性指數(shù)為2.91，其余礦種的流動性指數(shù)為0。在1300℃條件下，礦種一出現(xiàn)流動，流動性指數(shù)為2.83。十種礦種的液相流動性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋旱V種九>礦種四>礦種一>礦種二=礦種三=礦種五=礦種六=礦種七=礦種八=礦種十。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出，液相流動性能首先與溫度相關(guān)，一般情況下，隨著燒結(jié)溫度的升高，鐵礦粉的液相流動性相應(yīng)地增大。同時(shí)鐵礦粉中SiO2和Al2O3含量對流動性也起到一定的作用，SiO2是燒結(jié)液相生成的基礎(chǔ)，Al2O3屬于高熔點(diǎn)物質(zhì)，適當(dāng)提高SiO2和Al2O3含量有利于增加燒結(jié)液相的流動性。

4  結(jié)論

（1）礦種九、礦種一、礦種八、礦種二和礦種七的同化溫度合適，礦種十和礦種五同化溫度偏高。十種鐵礦粉的同化性由強(qiáng)到弱順序?yàn)椋旱V種三>礦種六>礦種四>礦種九>礦種一>礦種八>礦種二>礦種七>礦種十>礦種五。

（2）十種礦粉的粘結(jié)相強(qiáng)度均大于3000N，粘結(jié)相強(qiáng)度表現(xiàn)較好。十種鐵礦粉的黏結(jié)相強(qiáng)度由大到小的順序?yàn)椋旱V種六>礦種九>礦種七>礦種一>礦種十>礦種四>礦種二>礦種八>礦種三>礦種五。

（3）礦種二、礦種三、礦種五、礦種六、礦種七、礦種八和礦種十這七種鐵礦粉不流動，礦種九流動性很好，礦種一流動性較差。十種礦種的液相流動性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋旱V種九>礦種四>礦種一>礦種二=礦種三=礦種五=礦種六=礦種七=礦種八=礦種十。

參考文獻(xiàn)

[1  ]吳勝利, 米坤, 林鴻. 鐵礦石的燒結(jié)基礎(chǔ)特性的概念[C]// 2000年煉鐵生產(chǎn)技術(shù)工作會議暨煉鐵年會. 中國金屬學(xué)會, 2000.

[2]  吳勝利, 杜建新, 馬洪斌,等. 鐵礦粉燒結(jié)粘結(jié)相自身強(qiáng)度特性[J]. 北京科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 27(2):169-172.

[3]  吳浩方, 賈彥忠, 梁德蘭. 幾種常見進(jìn)口鐵礦石的燒結(jié)基礎(chǔ)性能[J]. 鋼鐵, 2011(07):10-13.

[4]  何炳. 基于鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)性能的優(yōu)化配礦研究[J]. 冶金管理, 2020, No.393(07):5+14.