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近年来,鞍钢外购铁矿粉和块矿用量逐渐增加;鞍钢矿山实施提铁降硅技术后自产铁精矿品位上升、w(SiO2)下降,原料成分发生了较大变化。因此,现有烧结生产工艺已无法适应新的原料条件,开展鞍钢炼铁原料合理利用的基础研究具有重要现实意义。本文针对鞍钢现有原料条件,系统地考察了鞍钢铁精矿、进口MAC粉矿的烧结特性及其对烧结的影响,分析研究了利用鞍钢各种原料的合理方式和效果,并对烧结工艺参数进行了优化。论文主要内容如下: (一)系统地研究了鞍钢自产铁精矿的基础烧结特性,如同化特性、铁酸钙生成能力、液相流动性、液相固结强度和连晶能力等,并通过试验考察烧结工艺参数,烧结矿还原、粉化、软熔等冶金性能,结合烧结矿的矿物分析,提出了现有原料条件下鞍钢烧结矿的适宜碱度和w(FeO)。研究结果表明: (1)齐混矿石具有最佳的烧结性能,但其同化性较差,烧结生产中应配以一定量的外矿或东浮矿。进口矿石和弓二矿石的液相流动能力较差,应搭配一定量的弓一或大磁矿石等。调军台矿石具有良好的连晶能力,建议应用到球团矿生产中。 (2)烧结矿碱度增加,烧结矿的转鼓强度、烧结利用系数、成品率、垂直烧结速度均随之增加,烧结矿合理粒级增多,粉末减少,低温还原粉化性和还原性得到改善,而烧结燃料消耗呈先降后增加趋势。但碱度过高时,对低温还原粉化和还原性的影响不明显,且会使品位下降,硫含量升高。综合考虑,鞍钢烧结矿适宜碱度为2.05~2.14倍。 (3) w(FeO)提高,垂直烧结速度、成品率,利用系数和烧结矿低温还原粉化指标均上升,但当w(FeO)大于10.7%时,其对烧结矿各产量指标影响较小。w(FeO)为8.08%~9.70%时,转鼓强度最高,约为68%。随w(FeO)提高,烧结矿还原性变差。当w(FeO)为7.08~8.08%时,烧结矿还原度较高,可以达到87%以上。综合考虑,鞍钢烧结矿适宜w(FeO)应为8.08%。 (二)研究了鞍钢原料配加进口MAC矿粉的烧结效果。通过烧结杯试验考察了配碳量、配比对烧结矿质量和烧结指标的影响,结果表明: MAC粉矿配比大于20%,配碳量为3.5%时,转鼓强度取得最大值,大于63%。随MAC粉矿配比的增加,烧结矿低温还原粉化性能指标有所变差。MAC粉矿配比由0%增加到30%,烧结矿RDI+3.15由89.44%降低到81.31%。MAC矿配比为10~20%时,烧结矿还原性最好,达88~91%。综合考虑烧结生产和烧结矿冶金性能,鞍钢烧结配料中MAC矿的适宜配比应为10~20%,配碳量为3.4%。 (三)开发了一种新型的复合熔剂型球团,并对含MgO球团矿和熔剂型球团矿的生产工艺及冶金性能进行了研究。结果表明: (1)对含MgO球团矿,w(MgO)由0.6%提高到1.8%后,球团矿RDI+3.15由62.2%增加到约75%,还原度RI由34%增加到45~53%(900℃还原1h),还原膨胀指数RSI由23%降低到约20%,且软熔温度区间明显提高。认为提高w(MgO)的方式应当是菱镁石或含MgO精矿粉,避免添加白云石。 (2)复合熔剂型球团的转鼓指数为92.89%,低温还原粉化指数RDI+3.15为93.46%,还原度RI为89.86%(900℃还原3h),还原膨胀率为9.25%,软熔带温度区间△T为136℃,且软熔温度T10和TD较高,均优于或接近于普通熔剂型球团和普通酸性球团,有利于降低软熔带的位置,炉料结构的优化和强化高炉冶炼。 (3)在入炉碱度一致的情况下,碱度为2.05倍和2.14倍的烧结矿和球团搭配时,综合炉料的软熔性能最好。当澳矿比例提高到17%时,高温软熔性能进一步得到改善,此时料柱最高压差为7.81kPa,S值为32.93kPa.℃。在鞍钢现有生产条件下,可以将进口的澳洲块矿用量提高到17%。 本文研究结果为优化鞍钢合理配矿、提高烧结矿的冶金性能提供了理论依据,为将来大量使用外购精矿粉和块矿提供了技术支持。论文开发的新型熔剂型球团以及优化炉料结构的研究,对生产性能优良的高炉炉料、改善高炉透气性、优化高炉渣冶金性能等具有重要参考价值。