熱風(fēng)燒結(jié)可以提高釩鈦磁鐵精礦燒結(jié)礦的成品率和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度, 但利用系數(shù)降低; 硼泥、氧化劑和M eO 對(duì)提高燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量有明顯的效果, 其中硼泥效果較好。添加1%的硼泥, 利用系數(shù)提高3%, 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提高2. 4%, 成品率提高4%。

多年來, 攀鋼為取得較好的產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo),采取了配加富礦粉、添加粘結(jié)劑、強(qiáng)化制粒、焦粉分加以及實(shí)行高料層、高堿度和強(qiáng)化布料等一系列措施, 取得了明顯效果, 主要技術(shù)指標(biāo)逐年提高。但由于釩鈦磁鐵精礦的固有特性, 燒結(jié)礦的質(zhì)量和成品率仍不盡人意。本文從增加燒結(jié)礦的粘結(jié)液相量, 抑制鈣鈦礦形成和促進(jìn)鐵酸鈣生成等方面著手, 對(duì)提高釩鈦磁鐵精礦燒結(jié)礦質(zhì)量進(jìn)行了研究。

1　原料特性

試驗(yàn)所用含鐵原料包括攀枝花釩鈦磁鐵精礦、澳礦、白塔礦、高爐灰, 其化學(xué)成分見表1。釩鈦磁鐵精礦的主要礦物是鈦磁鐵礦、磁鐵礦、鈦鐵礦和鎂鋁尖晶石。由表1 可知, 釩鈦磁鐵精礦具有高鈦、高鋁、高亞鐵、高鎂, 和低硅、低鐵等特點(diǎn)。白塔礦屬高硅、低鐵富礦粉, 采用它的目的是為了增加燒結(jié)礦中的液相量。比較而言, 澳礦是一種鐵高、硅低的富礦粉, 配加澳礦可改善料層透氣性, 提高燒結(jié)礦品位。

表 1　含鐵原料的化學(xué)成分(%)

原料名稱 TFe FeO A l2O3 SiO2 CaO M gO TiO2 V2O5

釩鈦磁鐵礦 52. 87 28. 60 4. 64 4. 88 2. 01 2. 92 12. 80 0. 51

白塔礦 51. 48 0. 47 3. 72 15. 78 0. 45 0. 16

高爐灰 42. 70 27. 20 2. 95 8. 06 5. 81 3. 37

澳　礦 61. 73 0. 94 1. 86 4. 45 1. 23 1. 19

2　焦粉用量對(duì)燒結(jié)的影響

焦粉用量是影響燒結(jié)成品率的重要因素。從圖1 的試驗(yàn)結(jié)果來看, 隨焦粉用量增加, 燒結(jié)礦成品率和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度都相應(yīng)提高, 利用系數(shù)也增大。在不配加高爐灰的情況下, 焦粉用量為 5. 5%時(shí), 垂直燒結(jié)速度為 20. 6mmm in, 成品率為 74. 2%,2利用系數(shù) 1. 34t(m ·h), 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度為66. 8%, 固體燃耗 55. 6kgt; 當(dāng)焦粉配比增至 6. 1%時(shí), 下層燒結(jié)礦發(fā)生過熔, 垂直燒結(jié)速度下降, 成品率(75. 6%)雖有所提高, 但利用系數(shù)仍有所降低, 說明焦粉用量過大。因此, 焦粉用量為5. 5%時(shí)的燒結(jié)指標(biāo)可作為后面試驗(yàn)的基準(zhǔn)點(diǎn)。當(dāng)混合料中加入 5%的高爐灰, 焦粉用量為4. 9%時(shí), 混合料中的固定碳為 4. 27%, 相當(dāng)于不加高爐灰時(shí)配 的焦粉。隨焦粉用量從5. 5% 4. 9%提高到燒結(jié)礦成品率和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提高 固5. 5%, ,體燃耗也增加。利用系數(shù)從焦粉用量為 5. 2%時(shí)開始下降。當(dāng)焦粉用量為4. 9%時(shí)獲得如下指標(biāo):2成品率 73. 5%, 利用系數(shù)1. 33t (m ·h), 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度66. 5%, 固體燃耗48. 2kgt。此指標(biāo)與焦粉用量為 5. 2%時(shí)相近, 因此以焦粉用量 4. 9% 作為后面配加高爐灰試驗(yàn)的基準(zhǔn)點(diǎn)3　熱風(fēng)燒結(jié)

本試驗(yàn)采用熱風(fēng)燒結(jié)裝置, 即在燒結(jié)杯上方設(shè)置一個(gè)內(nèi)裝有許多小球和帶篦板的熱風(fēng)調(diào)節(jié)器, 以保證點(diǎn)火燒嘴產(chǎn)生的熱氣體能均勻地分布在燒結(jié)料面上。熱風(fēng)溫度可以通過調(diào)節(jié)液化氣流量和二次空氣量來控制。熱風(fēng)燒結(jié)試驗(yàn)結(jié)果見表2。從表2 可以看出: 在同一焦粉用量情況下, 熱風(fēng)燒結(jié)對(duì)提高燒結(jié)礦成品率和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度都有較明顯的效果。當(dāng)焦粉用量同為 5. 2%時(shí), 熱風(fēng)燒結(jié)(風(fēng)溫 300℃, 時(shí)間 5m in) 成品率為 75. 2%, 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度為 67. 8%, 與不用熱風(fēng)燒結(jié)相比成品率提高了2. 4 個(gè)百分點(diǎn), 強(qiáng)度提高了1. 8 個(gè)百分點(diǎn)。當(dāng)焦粉用量增加到 5. 5%時(shí), 熱風(fēng)燒結(jié)與不用熱風(fēng)燒結(jié)相比, 大部分指標(biāo)有較明顯改善; 但使用熱風(fēng)燒結(jié)時(shí), 利用系數(shù)普遍有所降低。焦粉用量為5. 5%, 風(fēng)溫分別為 300℃、500℃時(shí), 利用系數(shù)分2 2別為1. 34t(m ·h)和 1. 32t(m ·h), 較不用2 2熱風(fēng)時(shí)分別降低了 0. 02t(m ·h)和 0. 04t(m·h); 生產(chǎn)率降低了 1. 4%和 2. 8%, 下降幅度較大。這可能與本實(shí)驗(yàn)室采用液化氣燃燒廢氣供熱,熱廢氣中的氧量不足有關(guān)。

4　添加劑對(duì)燒結(jié)的影響

4. 1　硼泥對(duì)燒結(jié)的影響本試驗(yàn)選用的硼泥由攀鋼燒結(jié)廠提供。B2O3為6. 39% , SiO2 25. 25% , CaO 1. 34% ,M gO19. 95%。試驗(yàn)結(jié)果表明(見表 3), 燒結(jié)料中配加硼泥有利于成品率和燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的提高。配加 1%硼泥時(shí), 燒結(jié)成品率為 77. 2%, 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度268. 4%, 利用系數(shù) 1. 38t (m ·h)。與基準(zhǔn)點(diǎn)比較, 成品率提高 4. 0%, 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提高 2. 4%, 利用系數(shù)提高近3. 0%。

CaO+ TiO2→CaO·TiO2

△G= 81060- 94. 08T

M eO+ TiO2→M eO·TiO2

△G= 129700- 91. 98T

上式表明, 金屬氧化物M eO 與 TiO2 結(jié)合的趨勢(shì)比CaO·TiO2 大得多, 因而這種氧化物加入燒結(jié)料中, 在燒結(jié)溫度下, 就可以優(yōu)先與 TiO2 結(jié)合形成M eO·TiO2, 抑制鈣鈦礦的形成, 使CaO濃度相對(duì)增大, 有利于發(fā)展鐵酸鈣。試驗(yàn)結(jié)果表明, 配加M eO 后, 成品率和燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度明顯提高, 當(dāng)M eO 用量為 0. 36%時(shí),成品率可達(dá)到78. 3% , 較基準(zhǔn)點(diǎn)試驗(yàn)(見表3)74. 2%提高了4. 1%, 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提高了2. 2%。雖然燒結(jié)速度有所降低, 但由于成品率增加, 燒結(jié)利用系數(shù)仍有所提高。這表明M eO 對(duì)抑制鈣鈦礦的生成有較明顯的效果。燒結(jié)礦的礦相鑒定也證明了這點(diǎn), 鈣鈦礦從10. 8%降至7. 6%, 鐵酸鈣從10. 5%提高到 14. 5%。表 4　添加M eO 的燒結(jié)試驗(yàn)結(jié)果礦化劑用量 燒結(jié)速度 成品率 利用系數(shù) 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度- 1 - 2 - 1

% mm·m in % t·m ·h %

0. 20 19. 8 78. 2 1. 36 67. 7

0. 36 19. 5 78. 3 1. 36 68. 2

4. 3　催化氧化劑對(duì)燒結(jié)的影響

催化氧化劑既可以促進(jìn)FeO 氧化, 為鐵酸鈣的形成創(chuàng)造條件, 又是碳燃燒的助燃劑。燃料中加入催化氧化劑后, 其活性組分浸透到碳結(jié)構(gòu)的價(jià)鍵上, 使其晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變, 結(jié)構(gòu)單元間的橋鍵結(jié)合力削弱, 在受熱分解時(shí)更多橋鍵受到破壞,產(chǎn)生更多可燃?xì)怏w。同時(shí), 氧化劑在著火過程中又可充當(dāng)氧的活性載體, 促進(jìn)氧氣從氣相中向碳粒表面擴(kuò)散。由于所使用的氧化劑為易溶于水的復(fù)合鹽, 可高度均勻分散在燃料的外表面及氣孔中, 從而獲得高產(chǎn)的催化效果。結(jié)果縮短了碳粒的均相著火時(shí)間, 降低了著火溫度, 促進(jìn)燃燒速度加快和碳的燃燒完全。即使在低配碳情況下, 同樣可保證獲得燒結(jié)所需要的高溫, 使燒結(jié)料層中的氣氛得到改善。表5 的試驗(yàn)結(jié)果表明, 添加催化氧化劑, 燒結(jié)速度加快, 成品率提高, 利用系數(shù)增加, 燃耗降低。當(dāng)氧化劑用量為 0. 01%時(shí), 燒結(jié)速度由基準(zhǔn)點(diǎn)的 20. 6mmm in 增加到 21. 3mmm in, 燒結(jié)礦成品率由74. 2% 增至77. 2% , 利用系數(shù)從1. 342 2t(m ·h) 提高到 1. 39t(m ·h), 而且固體燃耗也從 55. 6kg t 下降到 52. 6kg t。表 5　添加催化氧化劑對(duì)燒結(jié)的影響氧化劑用量燒結(jié)速度 成品率 利用系數(shù) 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度 固體燃耗- 1 - 2 - 1 - 1

‰ mm·min % t·m ·h % kg·t

0. 1 21. 3 77. 2 1. 39 68. 7 52. 6

0. 13 20. 8 76. 5 1. 37 67. 0 46. 0

0. 2 21. 5 76. 5 1. 32 67. 9 52. 2

5　添加劑對(duì)燒結(jié)礦冶金性能的影響

表 6 為四種燒結(jié)礦冶金性能的檢測(cè)結(jié)果。由表可知, 攀鋼釩鈦磁鐵精礦燒結(jié)礦具有良好的還原性, 但低溫粉化嚴(yán)重。據(jù)礦相鑒定, 燒結(jié)礦中e2O3 含量高達(dá) 25%～ 40%, 同時(shí) Fe2O3 中有不少呈骸晶狀形態(tài)存在, 這是導(dǎo)致燒結(jié)礦低溫粉化嚴(yán)重的主要原因。四種燒結(jié)礦比較, 加硼泥燒結(jié)礦的粉化率低, RD I+ 3. 15 為 52. 3%, 較基準(zhǔn)點(diǎn) (1. 4%)提高了 10. 9 個(gè)百分點(diǎn)。其原因可能與硼泥中的硼有關(guān)。一方面硼是結(jié)晶化學(xué)穩(wěn)定劑, 硼

離子半徑很小(0. 2 ), 容易擴(kuò)散到Fe2O3 晶格中去, 從而抑制骸晶狀～Fe2O3 的形成; 另一方面硼有很好的分散性和溶解性, 能均勻分散在燒結(jié)礦的液相中, 并與周圍的 Fe2O3、CaO 形成一系列的低熔點(diǎn)化合物, 促進(jìn)液相生成, 改善了燒結(jié)過程中的傳質(zhì)條件, 使結(jié)晶較為完善, 燒結(jié)礦內(nèi)部應(yīng)力減少, 抗低溫還原粉化能力增強(qiáng)。

6　結(jié)　論

1)熱風(fēng)燒結(jié)對(duì)提高釩鈦磁鐵精礦燒結(jié)礦成品率和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度有明顯效果, 但利用系數(shù)稍有降低。表 6　燒結(jié)礦的熱態(tài)性能添加物 化學(xué)成分% 還原性 低溫還原粉化性%

種類 用量% TFe FeO CaO SiO2 % RD I+ 6. 3 RD I+ 3. 15 RD I- 0. 5

基準(zhǔn) 0 46. 80 6. 7 10. 70 6. 29 78. 7 7. 4 41. 4 15. 5

硼泥 1. 0 46. 49 6. 4 10. 72 6. 42 80. 2 17. 5 52. 3 14. 8

M eO 0. 2 46. 56 6. 5 10. 50 6. 20 79. 0 10. 8 44. 2 15. 2

氧化劑 0. 01 46. 92 6. 2 10. 65 6. 22 79. 9 6. 6 38. 7 17. 2

2)硼泥、礦化劑、催化氧化劑對(duì)提高釩鈦磁鐵礦燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量都有明顯的效果, 其中以硼泥效果明顯。當(dāng)硼泥用量為1%時(shí), 燒結(jié)礦成品率從73. 5% 提高至77. 2% , 利用系數(shù)從1. 332 2t(m ·h) 增加到 1. 37t(m ·h), 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度為67. 6%, 燒結(jié)礦的粉化率低,RD I+ 3. 15為52. 3%,較基準(zhǔn)點(diǎn)提高了10. 9 個(gè)百分點(diǎn)。