（钢铁冶金专业论文）典型进口铁矿石烧结特性研究.pdf

硕士学位论文 摘要 摘要 中国铁矿石资源不足，贫矿多，开采条件差，成本较高，制约了 铁矿石产量的提高。我国钢铁工业的发展越来越多地依靠进口铁矿 石，2 0 0 4 年进口铁矿石的比例超过了5 0 。由于不同的进口铁矿石 烧结性能各异，深入研究进口铁矿石的烧结特性，对促进我国钢铁工 业发展具有重要的现实意义。 本文开发了一种新方法来研究铁矿石的烧结特性。采用该方法系 统研究了八种进口铁矿石，即杨迪矿( y a n d y ) 、南非矿( k p ) 、纽 曼山矿( h v 1 ) 、巴西矿( p g ) 、哈默斯利粉( 岍) 、布鲁克曼矿( h i b f ) 、 印度粉( e g ) 、m a c 矿。采用圆盘制粒、转管强度测试、透气性测 定等方法研究了制粒性能；通过压团管炉焙烧方法，研究了铁酸 钙开始大量生成的温度t 。喻铁酸钙最大量生成温度t 。、铁酸钙最 大生成量q 。铁酸钙大量生成的温度区间t 。等对高温成矿性能 的影响：并通过烧结杯试验验证。 制粒性能研究结果表明：制粒性能最优的是南非矿，最差的是巴 西矿，其它矿种适中；高温成矿性能研究得出如下结论：( 1 ) t - ： 杨迪矿最低；其次是巴西矿、纽曼山矿、哈默斯利粉三者均在1 1 9 5 1 2 0 5 之间；再次是南非矿、m a c 矿、布鲁克曼矿大致为1 2 0 5 ； 最后印度矿在1 2 0 5 1 2 2 5 。c 之间。( 2 ) t 。：印度矿、布鲁克曼矿最 高，为1 2 6 5 ；巴西矿为1 2 4 5 ；其它的均为1 2 2 5 。( 3 ) q 。大 小顺序依次为：杨迪矿 布鲁克曼矿 m a c 矿 哈默斯利粉 印度矿 巴西矿 南非矿 纽曼山矿。( 4 ) t m 。大小顺序为：杨迪矿 哈默斯 利粉 布鲁克曼矿 f 0 度矿 纽曼山矿 巴西矿、m a c 矿 南非矿。 通过烧结杯试验验证，得出如下结论：( 1 ) 在适宜水分的情况下， 进口铁矿石液相大量生成区间t 。越大，焦粉配比对烧结矿的强度 影响越小；反之，液相大量生成区间t 。、越小，焦粉配比对烧结矿 的强度影响就越大。( 2 ) 在相同工艺条件下，液相最大生成量q 。 越大，烧结矿强度越好；在q 。相差不大的情况下，液相最大生成 量温度t 。越低，烧结矿强度越好。( 3 ) 当q 。相差不大的情况下， 进口铁矿石中结晶水含量较高时，烧结矿的强度就越差。烧结杯试验 表明，所研究开发的方法对铁矿石烧结生产实际具有较好的指导作 用。 关键词进口铁矿石，烧结，制粒性能，成矿性能，铁酸钙 硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t i r o no r er e s o u r c e sa r ep o o ri nc h i n a l a r g ea m o u n to fl o w g r a d e i r o no r e s ，p o o rc o n d i t i o no fe x p l o i t a t i o na n dh i g h e rc o s tl i m i tt h e i n c r e a s e m e n to fd o m e s t i ci r o no r e sp r o d u c t i o n t h ed e v e l o p m e n to fs t e e l i n d u s t r i e si no u rc o u n t r yd e p e n d sm o r eh e a v i l yo i lt h ei m p o r t e di r o no r e s t h a nb e f o r e i n2 0 0 4 t h ep r o p o r t i o no fi m p o r t e di r o no r e su s e di nt h ei r o n m a k i n gs u r p a s s e d5 0 f u r t h e rr e s e a r c h e so nt h es i n t e r i n gc h a r a c t e r i s t i c o fi m p o r t e di r o no r e sh a v ei m p o r t a n ta n dr e a l i s t i cs i g n i f i c a n c ei nt h e p r o m o t i o no ft h e s t e e l i n d u s t r y i nc h i n ab e c a u s ed i f f e r e n tk i n d so f i m p o r t e di r o no r e sa r ec h a r a c t e r i z e da sv a r i e ds i n t e r i n gp r o p e r t i e s an e wm e t h o di sd e v e l o p e dt ot a k es y s t e m a t i c a lr e s e a r c h e so nt h e s i n t e r i n gc h a r a c t e r i s t i c so fi m p o r t e di r o no r e si nt h i sp a p e r t h i sp a p e r t a k e se i g h tv a r i o u sk i n d so fi m p o r t e di r o no r e sw i d e l yu s e di nc h i n aa s t h eo b j e c t sb yu s i n gt h i sm e t h o d t h e ya r ey a n d y ，k p , h m ，p g , h f ， h i b f e ga n dm a c d i f i e r e n te x p e r i m e n t a lm e t h o d s ，s u c ha sd i s k g r a n u l a t i o n ，m e a s u r e m e n to fa i rp e r m e a b i l i t yp r o p e r t i e s ，a n ds oo n ，a r e a d o p t e di nt h ee x p e r i m e n t so fg r a n u l a t i o np r o p e r t i e s b yt h ew a yo f b r i q u e t t e - - r o a s t i n gi nt h et u b ef u m a c e t h er e s e a r c h e so nt h ei n f l u e n c eo f t h eb e g i n n i n gt e m p e r a t u r eo fm a s s i v ef o r m a t i o no fc a l c i u mf e r r i t e ( t 1 0 ) ， t h em a x i m u mg e n e r a t i o n t e m p e r a t u r e o fc a l c i u mf e r r i t e ( t m a x ) ，t h e a m o u n to fm a x i m u mc a l c i u mf e r r i t e ( q m a x ) ，t h et e m p e r a t u r ez o n eo f m a s s i v ef o r m a t i o nf o rc a l c i u m f e r r i t e ( x t m a x ) o n t h e s i n t e r i n g c h a r a c t e r i s t i c sa r et a k e n ；t h e s ea r et e s t e db yt h ee x p e r i m e n t si nt h e s i n t e r i n gp l o t t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t so fg r a n u l a t i o n p r o p e r t i e s s h o w ：t h e g r a n u l a t i o np r o p e r t i e so f k pa r et h eb e s t ，a n dt h o s eo fp ga r et h ew o r s e ， t h eo t h e r sa r em o d e r a t e ；t h er e s u l t so ft h em i n e r a l i z a i t o np r o p e r t i e ss h o w t h a t ：( 1 ) t h eb e g i n n i n gt e m p e r a t u r eo fm a s s i v ef o r m a t i o no fc a l c i u m f e r r i t e ，t l o ：t l o o fy a n d yi st h el o w e s t ，a n dt 1 0 0 oo fe gh m ，h fa r e b e t w e e n1 1 9 5a n d1 2 0 5 ，a n dt 1 0 o f k p , m a c ，h i b fa r e1 2 0 5 o rs o ， a n dt h e nt l o o fe gi sb e t w e e n1 2 0 5 1 2 2 5 ；( 2 ) t h em a x i m u m g e n e r a t i o nt e m p e r a t u r eo fc a l c i u mf e r r i t e ，t m a x ：t m “o fe g a n dh i b fi s 1 2 6 5 ：a n dt h a to f p gi s1 2 4 5 ：a n dt h a to f o t h e ro n e si s1 2 2 5 ( 3 ) 堡主竺堡笙茎 ! ! ! ! ! ! 竺： t h ea m o u n to fm a x i m u mc a l c i u mf e r r i t e ，t h eh i g h l o ws e q u e n c eo fq m “i s a sf o l l o w s ：y a n d y , h i b f ，m a c ，h f ，e g ，p g , k p , h m ( 4 ) t h e t e m p e r a t u r ez o n eo fm a s s i v ef o r m a t i o nf o rc a l c i u mf e r r i t e ，t h eh i g h l o w s e q u e n c eo f t 。xi sa sf o l l o w s ：y a n d y , h f , h i b f ，e g , h m ，p g , m a c ， k p c o m b i n e dw i t ht h er e s u l t so fa b o v er e s e a r c h e s ，t h ec o n c l u s i o n sa r e d r a w nf r o mt h es i n t e r i n ge x p e r i m e n t s ：( 1 ) w h i l et h ew a t e rp e r c e n t a g ei s i nt h es u i t a b l ec o n d i t i o n ，t h el a r g e r x t m “i s ，t h el e s si n f l u e n c ec o k e p e r c e n t a g eh a si nd e t e r m i n i n gt h es t r e n g t ho fs i n t e r ；o t h e r w i s e ，t h el e s s t m “，t h em o r ei n f l u e n c e ；( 2 ) i nt h es a m es i n t e r i n gc o n d i t i o n s ，t h e g r e a t e rt h ev a l u e o fq m a x i s ，t h eb e t t e r t h es t r e n g t ho fs i m e ro r e si s ； w h i l et h ev a l u eo fq m a ii sn e a r l yt h es a m e ，t h el o w e rt m a xi s ，t h eb e t t e rt h e s t r e n g t ho fs i n t e ro r ei s ( 3 ) w h i l et h ev a l u eo fq m a xi sn e a r l yt h es a m e ，t h e h i g h e rt h ea m o u n to fc r y s t a lw a t e ri nt h ei m p o r t e di r o no r e si s ，t h ew o r s e t h es t r e n g t ho fs i n t e ro r ei s t h ee x p e r i m e n t si nt h es i n e r i n gp l o ts h o w ： t h en e wm e t h o dw h i c hi sd e v e l o p e dp l a y sam o r ei m p o r t a n tr o l ei nt h e s i n t e r i n gp r a c t i c e k e yw o r d s ：i m p o r t e di r o n m i n e r a l i z a t i o n o r e ，s i n t e r i n g ，g r a n u l a t i o np r o p e r t i e s ， c h a r a c t e lc a l c i u m f e r r i t e 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：耋盘旌日期：2 2 堕年三月坐日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论 文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文； 学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：主盗箍导师签名萎红日期：j 丛年月上日 硕十学位论文h u 鬲 月i j 吾 随着我国高炉炼铁技术的进步，我国钢铁产量快速增长。在钢铁 产量快速增长的同时，我国铁矿生产虽也有一定发展，但其增速远低 于钢铁产量的增速。中国铁矿石资源不足，贫矿多，开采条件差，成 本较高，制约了铁矿石产量的提高。我国钢铁工业的发展越来越多地 依靠进口铁矿石，2 0 0 2 年使用进口铁矿石冶铁的生铁约占总产量的 3 7 ，2 0 0 3 年这一比例提高至4 4 ，2 0 0 4 年进口铁矿石的比例超过了 5 0 。 进口铁矿石不仅数量大，而且种类繁多，运输周期长，对于我国 大部分钢铁厂( 内陆) 来说，还存在着矿源不稳定的情况。这都会在 烧结生产过程中，给现场带来矿种更换的问题。不同的矿种在烧结性 能方面存在着很大的差异。因此，在适用新矿种之前，必须对更换新 矿种的原料条件下，开展试验研究，进行工艺参数的优化，达到生产 要求。传统的工艺是通过烧结杯试验来验证。烧结杯验证方法不仅耗 时长，成本大，而且烧结工作者对更换矿种后的高温过程的机理缺乏 足够的了解。 本研究针对目前高碱度烧结条件下，粘结相以铁酸钙为主的情 况，采用压团一管炉焙烧方法结合显微鉴别和统计的手段对铁矿石的 高温成矿性能进行了充分的研究；经过烧结杯试验验证，进口铁矿石 的基本物化性能、进口铁矿石的制粒性能与高温成矿性能试验研究结 果能够有效的对铁矿石烧结特性作出评价。 硕： ：学位论文第一章文献综述 第一章文献综述 1 1 国内外铁矿石资源状况 1 11 国内铁矿石资源状况 2 1 世纪钢铁工业将继续发展和进步，钢铁材料仍是最主要的结构材料和用量 最大的功能材料。在巨大的市场需求及钢材价格上涨的带动下，近年来中国钢 铁产量在高速增长。我国从1 9 9 6 年开始，钢产量已突破l 亿吨，到目前连续8 年 成为世界第一产钢大国。2 0 0 1 年钢产量突破1 5 亿吨，铁产量1 4 亿吨；2 0 0 2 年钢产量达到1 8 亿吨，铁产量1 7 亿吨；2 0 0 3 年中国自产钢铁2 2 亿吨，进口 3 7 0 0 万吨，总的钢材消费量达到2 6 亿吨，超过美国和日本的总和。2 0 0 4 年中国 钢铁行业在国家宏观调控政策的推动下，产量继续保持较快增长，钢产量达到 2 7 3 亿吨【“。 建国5 0 多年，我国进行了大量的铁矿地质勘察工作，基本探明了我国的铁 矿资源pj 。有关资料显示，中国铁矿石探明储量约4 8 6 亿吨，但可开采储量不足 1 8 0 亿吨，如按目前的开采速度计算，保证年限不到6 0 年。中国铁矿资源分布 较广，储量较为集中的地区有鞍本地区、冀东地区、四川西昌、山西太古岚、湖 北大冶及内蒙古白云鄂博等地区。中国铁矿石类型多，有磁铁矿、钒钛磁铁矿、 赤铁矿，另外还有褐铁矿、菱铁矿和镜铁矿。磁铁矿是我国最主要的铁矿石原料， 属易选、利用率高的矿石类型，其储量和丌采量均居各类铁矿石之首，探明储量 约占总储量5 0 ，主要分布于辽宁、河北、山西、山东、安徽和内蒙古等省区； 赤铁矿含铁量在3 0 5 0 ，含磷高，属难选矿石，探明储量约占总储量1 8 ， 主要分布在辽宁、湖北、河北、四川、湖南和内蒙等省区：钒钛磁铁矿含铁品位 一般在3 0 以下。伴生v 、t i 等贵重金属，矿床规模大，易采易选，探明储量 约占总储量1 4 ，主要分布于四川和河北两省。中国铁矿石品位低，氧化矿、多 金属伴生矿多，难选矿多，绝大数铁矿石需经复杂磨选工艺处理，细粒铁精矿是 铁矿生产企业的主产品”l 。截至2 0 0 2 年初，我国铁矿资源保有储量5 0 0 亿吨， 其中工业储量2 5 0 亿吨，铁矿石的平均品位3 3 【5 l 。我国铁矿石不仅含铁低，9 0 以上都要经过选矿，而且还具有矿物嵌布粒度细、杂质多的特点，选矿难度大。 尽管9 0 以上的铁矿入选，但铁精矿的杂质还是比较多。 硕士学伉论文 第一章文献综述 1 1 2 国外铁矿石资源状况 根据有关资料可知i 卜6 i ，世界铁矿石的可开采储量为1 5 0 0 亿吨。巴西、澳 大利亚、印度、加拿大和南非等国的储量约占世界总储量的7 8 ，相应的可开采 储量如表1 一l 所示。按目前的铁矿石开采速度，世界铁矿资源可保证1 0 0 年以上。 世界铁矿石年产量约为1 1 亿吨，中国是世界最大的铁矿石生产国，年产量为2 7 亿吨，巴西和澳大利亚的铁矿石产量分别为2 3 亿吨和2 】亿吨，其它主要铁矿 石生产国还有俄罗斯、印度、乌克兰、加拿大及南非等。 表1 1 世界铁矿石储量情况【7 1单位：亿吨 巴西铁矿石资源储量丰富，分稚集中，主要在南部的米纳斯一吉拉斯和北部 的卡拉加斯地区。南部主要是镜铁矿资源，北部主要为多孔赤铁矿资源。巴西铁 矿石因具有品位高、铝低、有害杂质少、烧结性能好等特点，加之巴西港口条件 好，巴西铁矿被世界各国钢铁厂所普遍使用。巴西是世界上第二大铁矿石生产国， 同时是世界铁矿石第大出口国，其铁矿石产量7 0 以上用于出口。欧洲因离巴 西近，运费低，是巴西铁矿出口的主要市场。巴西c v r d 是世界最大的铁矿石 生产商和供应商之一，年铁矿石生产量超过了1 6 亿吨。 澳大利亚铁矿资源储量大，分布集中，按金属储量比较，居世界第二位，9 0 以上出自西澳皮尔巴拉地区。2 0 0 0 年铁矿石生产量居世界第三位，出口量居世 界第一位，是我国铁矿石进口的第一供应国。由于澳大利亚离亚洲近，铁矿石到 岸价低，因此澳大利亚铁矿石资源对包括中国在内的亚洲是非常重要的。澳大利 亚铁矿石类型较多，品质差异较大，主要铁矿石类型有赤铁矿和褐铁矿。赤铁矿 是西澳开采的主要铁矿石，产量约占4 0 ，该矿铁品位为6 2 6 3 ，脉石含量 相对较高。这种矿粉具有较好的烧结性能，是亚洲钢铁厂烧结匀矿配料的主要矿 种，但由于常年开采，储量逐年减少，而且品质呈劣化趋势，该矿主要由哈默斯 利和b h p 公司开采；褐铁矿产量约占澳矿产量的3 0 ，该矿主要来自哈默斯利 和b h p 的杨迪矿体及罗布河( r o b er i v e r ) 的m e s aj 矿体。该矿含铁量虽然只有 5 7 5 8 5 ，但因含1 0 左右的结晶水，焙烧后铁品位可达6 3 ，而且绝大多 硕士学位论文第一章文献综述 数含磷低。杨迪矿由于三氧化二铝较低，大量使用后不仅可以降低成本而且可降 低高炉渣量，目前被闩本钢铁厂和中国宝钢等企业大量使用。罗前订可矿的脉石含 量较高，且三氧化二铝含量较高，故尽管价格低廉，但市场接受度不高；马拉曼 巴矿是澳大利亚新一代的主要赤铁矿矿体，结晶水含量在6 左右，铁品位为 6 1 6 2 ，脉石含量较赤铁矿及褐铁矿低。哈默斯利的马兰度( m a r a n d o o ) 矿区 及n a m m u l d i 矿区、b h p 的c 矿区、罗布河的西安吉拉斯( w e s | a n g e l a s ) 矿区及 库博的h o p e d o w r l s 项目_ 丌采的都是马拉曼巴矿，其中b h p 的c 矿区、罗布河的 西安吉拉斯矿区都开始向市场供应马拉曼巴矿。 印度是铁矿储量比较丰富的国家，主要的铁矿有卡纳塔克邦库德雷穆克和 贝拉尔、奥里萨邦伯拉杰姆达、中央邦邦拉迪拉和杜尔格等；并以富矿为主，是 亚洲最大的富铁矿产地，储量居世界第9 位。印度铁矿石2 0 0 0 年出口量居世界 第三位。印度铁矿石可开采储量在1 3 4 亿吨以上，铁矿石类型主要有赤铁矿和磁 铁矿。赤铁矿约占总储量的7 5 ，且5 0 的赤铁矿具有6 2 以上品位，赤铁矿 主要分布在东部比哈尔奥单萨- g ( 5 9 5 亿吨) 、中央邦( 2 0 亿吨) 以及南部卡那塔克 邦( 1 l 亿吨) ；磁铁矿主要分布在卡那塔克邦，储量为2 7 8 亿吨。近年来，山于日 本公司投资参与丌发，印度铁矿石生产有了较大的发展，目前印度铁矿年产量在 9 5 0 0 万吨左右，居世界第五。印度铁矿山生产具有矿点多、规模小的特点，在 2 0 0 多个矿山中，仅有1 0 多个矿的生产规模超过了1 0 0 力吨年。另外，矿山普 遍自动化程度低，管理水平差，铁矿品质波动大。中央邦是最大的铁矿生产地区， 年生产量2 5 0 0 万吨，约占印度总产量的2 9 ，该地区有多家钢铁厂，因此生产 的铁矿石主要供国内钢铁厂使用仅有少量铁矿资源供出1 3 。果阿地区铁矿石年 产量约2 0 0 0 万吨，该地区铁矿石一般含有结晶水，品位在6 2 左右，主要供出口市 场。印度矿因具有较好的品质，加之印度对亚洲用户具有运距优势，印度矿受到 亚洲钢铁厂的普遍欢迎。目前印度政府对铁矿出口实行许可证制度，对出口数量 和品种都有严格的限制，高品位资源主要由国营m m t c 公司经销。随着印度出 口政策的放宽、矿山管理水平的提高及港口条件的改善，印度铁矿将是世界上非 常有潜力的铁矿石资源。 南非铁矿多为硬质赤铁矿，块矿产出率高，是世界重要的块矿出口国。南非 块矿以铁品位高( 6 6 ) 、物理及冶金性能好而著称，是非常好的高炉直接入炉原 料。南非粉矿铁品位高( 6 5 ) ，颗粒较粗，与细粒精矿混合使用可起到核粒子的 作用。此外，南非粉矿含水量较低( 印度矿 m a c 纽曼山 哈默斯利粉 杨迪 矿 布鲁克曼矿 南非矿。 3 2 制粒性能研究方法 为了将进口铁矿石的制粒性能与其单烧的试验结果有一定的可比性，制粒性 能试验研究所采用的物料配比与其烧结试验配比基本一致。根据外矿6 0 单烧的 配料方案，将混匀铁料固定为3 k g 份，固定国内矿、燃料及熔剂比例，更换外矿 的种类，改变制粒水分，在制粒时间为3 m i n 的条件下来考察每种外矿的制粒性 能。试验物料配比如表3 1 所示。试验流程如图3 1 。 试验流程说明如下： 每个混合料试样总量为3 公斤，水分的配入量为外加百分数。 混合料经人工混匀，加水润湿后倒入转动的制粒机中，制粒时间为3 m i n 。 制粒设备为圆盘造球机，直径为q ) 8 0 0 m m ，边高1 2 0 m m ，倾角4 5 。， 转速为2 0 r m i n 。 混合料转管测定：强度测定试验在转管试验机内进行，其规格为巾1 5 0 硕十学位论文第三章进口铁矿石制粒性能研究 9 2 0 m m ，转数为5 转；然后再对混合料进行透气性的测定。 表3 1 物料配比 图3 1 进口铁矿石制粒性能试验流程图 3 3 试验结果评价方法 一般来说，烧结物料制粒过程中，1 3 m m 粒级作为核粒子的作用，因此对 于进口粉矿来况，考查其一l m m 粒级在制粒前后的变化量显得更为实际；由于制 粒指数的优劣并不能完全代表透气性的好坏，因此在测定制粒指数的情况下，制 粒后混合料的原始透气性也需要测定；而且在烧结现场，制粒后的混合料要通过 皮带经过一系列转运、贮存，由于外力作用，制粒小球容易发生碎裂和剥落，因 此要考查混合料的转管后的混合料透气性显得比前者更重要。 制粒指数( g r a n u l a t i o ni n d e x ，简称g 1 ) ：制粒前后物料中一1 m m 粒级的含量 硕+ 学位论文 第三章进口铁矿石制粒性能研究 的变化量；制粒指数g i ：丝。1 0 0 。 ( 3 1 ) a ：制粒前混合料中- l m m 物料的含量 b ：制粒后混合料中一1 m m 物料的含量 透气性：制粒后的混合料的原始透气性，以及将制粒后的混合料经强度转管 转5 转后的透气性；透气性指数采用沃伊斯公式计算，单位为j p u 。 p q ：转管前混合料透气性p h ：转管后混合料透气性 j p ：旦( 羔) 0 6 (3-2)ap7 、3 一7 式中：q 一通过料层风量，m 3 m i n ； a 一抽风面积，m 2 ： p 一抽风负压，m r n h 2 0 ； h 一装料高度，m ； 3 4 试验研究结果及分析 3 4 1 水分对同种矿种制粒性能的影响 ( 1 ) 南非矿制粒性能研究 试验结果如表3 2 、图3 2 所示： 表3 2 制粒水分对南非矿制粒性能的影响 水分g1pq p h 5 09 7 8 91 2 8 21 4 ：4 7 5 59 7 8 31 5 0 41 4 2 8 6 0 9 8 4 8 1 5 0 41 3 8 8 6 59 9 1 51 5 0 41 3 8 8 制粒水分 图3 - 2 制粒水分对南非矿制粒性能的影响 硕士学位论文 第三章进口铁矿z i 制粒性能研究 由表3 2 及图3 2 可以看出，随着制粒水分的增加，南非矿的制粒指数g i 变化不大，均高于9 7 ；当水分低于5 5 时，转管前混合料透气性随水分增加 而增大，转管后混合料透气性随水分增加而降低；水分高于5 5 后，转管前混 合料透气性基本不变，转管后混合料透气性逐渐降低。水分低于5 5 时，由于 水分升高，毛细引力增加，各项制粒指标基本得到改善；这可能是因为当水分大 于5 5 时，随水分增加，颗粒间毛细孔中水的充填趋于饱和，毛细引力增加很 少1 3 7 3 8 1 。 ( 2 ) 纽曼山矿的制粒性能研究 试验结果如表3 - 3 、图3 3 所示 表3 - 3 制粒水分对纽曼山矿制粒性能的影响 制粒水分 图3 3 制粒水分对纽曼山矿制粒性能的影响 表3 3 和图3 3 可以说明：随着制粒水分由6 o 增加到7 5 ，各项制粒性 能指标g i 、p q 、p h 都逐渐增加；随着水分的增加，由于水分升高，毛细引力逐 渐增加，各项指标都得到改善。 硕士学位论文 第三章进口铁矿石制粒性能研究 ( 3 ) m a c 矿制粒性能研究 试验结果如表3 - 4 、图3 - 4 所示： 表3 - 4 制粒水分对m a c 矿制粒性能的影响 表3 - 4 和图3 - 4 可以说明：随着制粒水分由6 o 增加到7 5 ，各项制粒性 能指标g l 、p q 、p h 都逐渐增加；随着水分的增加，由于水分升高，毛细引力逐 渐增加，各项指标都得到改善。 图3 - 4 制粒水分对m a c 矿制粒性能的影响 ( 4 ) 杨迪矿制粒性能研究 试验结果如表3 - 5 、图3 5 所示： 表3 - 5 制粒水分对杨迪矿制粒性能的影响 水分 g i p q p h 6 06 3 7 31 0 1 79 4 8 6 58 5 8 11 3 4 81 2 0 9 7 09 1 9 31 4 3 61 3 4 8 7 59 2 6 415 4 l1 4 3 6 表3 。5 、图3 5 表明了，随着水分从6 o 增加到7 5 ，制粒指数从6 3 7 3 增加到9 2 6 4 ，转管前透气性指数从1 0 1 7 提高到1 5 4 1 ，转管后透气性指数 硕士学位论文 第三章进口铁矿石制粒性能研究 从9 4 8 增加到1 4 3 6 。当水分增加到7 0 后，制粒指数变化趋于平缓。 图3 5 制粒水分对杨迪矿制粒性能的影响 ( 5 ) 巴西矿制粒性能研究 试验结果如表3 - 6 、图3 - 6 所示： 表3 - 6 制粒水分对巴西矿制粒性能的影响 查坌笾q ! 些1 9堕 6 05 2 1 3 5 2 63 5 6 6 5 7 o 7 5 8 o 8 5 7 0 2 6 8 2 0 7 9 0 1 8 9 3 1 6 9 6 0 2 6 8 6 7 9 7 8 2 7 8 9 0 1 0 1 7 5 4 8 6 6 4 7 2 9 7 8 9 8 5 3 摹 一 。 制粒水分 图3 - 6 制粒水分对巴西矿制粒性能的影响 硕十学位论文 第三章进口铁矿t i 制粒性能研究 从表3 - 6 、图3 - 6 可以看出：虽然随着制粒水分从6 o 增加到8 5 ，巴西 矿制粒指数也呈上升趋势，但是可以看出，当制粒水分比较低( 6 o ) 时，相对 其他矿种来说，其制粒指数比较低( 5 2 1 3 ) ；当水分增加到7 5 ，其制粒指数 虽然达到9 0 i8 ，但是制粒后混合料的透气性指数仅为8 2 7 ；当水分进一步增 加到8 5 时，制粒指数非常高，达到9 6 0 2 ，但是其制粒后混合料透气性仍然 不是很高，只有1 0 1 7 ；这些都是因为巴西矿是一种典型的细粒粉矿，而且其 亲水性比较差，所以要达到比较高的制粒指数，制粒水分比较高，而且当水分比 较高的时候，其制粒后混合料的湿态强度低，转管强度测试后，混合料透气性下 降比较显著，下降了1 6 ( 6 ) 印度矿制粒性能研究 试验结果如表3 7 、图3 7 所示 表3 7 制粒水分对印度矿制粒性能的影响 制粒水分 图3 7 制粒水分对印度矿制粒性能的影响 表3 7 、图3 7 说明：当制粒水分在试验范围内，水分较低( 6 0 ) 时，印 硕士学位论文第三章进1 2 1 铁矿石制粒性能研究 度粉制粒指数g i 比较低( 5 8 0 4 ) ；即使当水分增加到7 5 时，其制粒指数仍 然只有8 8 1 6 ，制粒后混合料透气性也不是很高，只有1 0 1 7 ，转管强度测试后， 混合料透气性下降了8 6 1 ，为9 6 6 ，虽然水分为7 o 时，其制粒指数跟水分 为7 5 时差不多，为8 6 9 9 ，但是其制粒后混合料透气性要低于制粒水分为 7 5 时的1 0 5 7 ，为9 4 8 ，而且其混合料湿态强度低于后者，转管强度测试后， 混合料透气性下降比较显著，下降了1 9 0 1 ，仅为7 6 7 。这是因为印度粉细粒 部分1 m m 所占比例比较大，而且其粒级越大所占比例越小，这都导致了印度果 阿粉在水分相对较大( 7 5 ) 时，制粒指数比较低，为8 8 1 5 ，低于9 0 ：而 且其混合料透气性也不是很高。 ( 7 ) 哈默斯利粉制粒性能研究 试验结果如表3 - 8 、图3 8 所示 表3 8 制粒水分对哈默斯利粉制粒性能的影响 图3 - 8 制粒性能对哈默斯利粉制粒性能的影响 表3 - 8 、图3 - 8 表明了，当随着制粒水分在试验范围内变化时，哈默斯利粉 的制粒指数g i 也随着水分增长而提高；当水分从7 0 增加到7 5 时，其制粒 硕士学位论文第三章进口铁矿石制粒性能研究 指数g i 从8 5 0 2 增加到9 5 0 7 ，制粒后混合料透气性指数提高了3 7 4 1 ：从 9 8 1 提高到1 3 4 8 ，但是其混合料湿态强度比低水分时要低，其转管强度测试后， 混合料透气性下降了1 4 5 4 ，为1 1 5 2 ；相比水分为7 0 时，其转管强度测试 后，混合料透气性仅下降了8 6 6 。 ( 8 ) 布鲁克曼矿制粒性能研究 试验结果如表3 - 9 、图3 - 9 所示： 表3 - 9 制粒水分对布鲁克曼矿制粒性能的影响 图3 - 9 制粒水分对布鲁克曼矿制粒性能的影响 表3 - 9 、图3 - 9 可以看出：制粒水分较低( 6 0 ) 时，其制粒指数g i 非常低， 只有4 8 1 2 ；当水分增加到7 o 时，其制粒指数达到8 9 6 4 ，接近9 0 ，制粒 后混合料透气性指数为1 1 0 2 。 3 42 不同水分条件下不同矿种的制粒性能的比较 不同的矿种在不同制粒水分的情况下，制粒指数g i 、制粒后混合料透气性 硕十学位论文第三章进口铁矿石制粒性能研究 指数以及转管强度测试后混合料透气性指数有着不同的规律。 ( 1 ) 水分为6 0 时，制粒性能指数( g i 、p q 、p h ) 的变化规律如图3 1 0 所示： 表3 1 0 水分为6 0 时不同矿种的制粒性能指数的比较 图3 1 0 水分为6 o 时不同矿种的制粒性能指数的比较 结合表3 一1 0 、图3 1 0 ，可以看出水分为6 o 时，不同矿种的制粒性能指数 有一定的规律性。制粒指数g i 按照从大到小的顺序依次为：南非 哈默斯利粉 纽曼山 杨迪 印度 m a c 巴西 4 i 鲁克曼；制粒后混合料透气性指数p q 按照从 大n 4 的顺序依次为：南非 杨迪 哈默斯利粉、纽曼山、布鲁克曼 印度 m a c 巴西：转管强度测试后混合料透气性指数p h 按照从大到小的顺序依次为：南非 杨迪 布鲁克曼 纽曼山 哈默斯利粉 印度 m a c 巴西。 所示 ( 2 ) 水分为6 5 时，制粒性能指数( g i 、p q 、p h ) 的变化规律如图3 - 1 1 硕士学位论文 第三章进1 5 1 铁矿石制粒性能研究 图3 1 l 水分为6 5 时不同矿种的制粒性能指数的比较 结合表3 1 1 、图3 1 1 ，可以看出水分为6 5 时，不同矿种的制粒性能指数 有一定的规律性。制粒指数g l 按照从大到小的顺序依次为：南非 杨迪 纽曼山 布鲁克曼 哈默斯利粉 印度 巴西 m a c ；制粒后混合料透气性指数p q 按照从 大到小的顺序依次为：南4 1 - ： 杨迪 布鲁克曼 纽曼t h m a c t ： j 度 哈粉 巴西； 转管强度测试后混合料透气性指数p h 按照从大到小的顺序依次为：南非 杨迪 纽曼山、布鲁克曼、m a c 印度 哈默斯利粉 巴西。 ( 3 ) 水分为7 ，o 时，制粒性能指数( g i 、p q 、p h ) 的变化规律如图3 一1 2 所示： 表3 1 2 水分为7 o 时不同矿种的制粒性能指数的比较 硕士学位论文第三章进e l 铁矿石制粒性能研究 图3 1 2 水分为7 o 时不同矿种的制粒性能指数的比较 结合表3 1 2 、图3 1 2 ，可以看出水分为7 0 时，不同矿种的制粒性能指数 有一定的规律性。制粒指数g i 按照从大到小的顺序依次为：纽曼山 杨迪 布鲁 克曼 印度 哈默斯利粉 巴西 m a c ；制粒后混合料透气性指数p q 按照从大到小 的顺序依次为：杨迪 布鲁克曼 m a c 纽曼山 哈默斯利粉 e l l 度 巴西；转管强 度测试后混合料透气性指数p h 按照从大到小的顺序依次为：杨迪 纽曼山，布鲁 克曼 m a c 哈默斯利粉 g 0 度 巴西。 所示 ( 4 ) 水分为7 5 时，制粒性能指数( g i 、p q 、p h ) 的变化规律如图3 - 1 3 表3 1 3 水分为7 5 时不同矿种的制粒性能指数的比较 硕士学位论文第三章进口铁矿石制粒性能研究 图3 1 3 水分为7 5 时不同矿种的制粒性能指数的比较 结合表3 1 3 、图3 1 3 ，可以看出水分为7 5 时，不同矿种的制粒性能指数 有一定的规律性。制粒指数g i 按照从大到小的顺序依次为：纽曼山 布鲁克曼 哈默斯利粉 杨迪 m a c 巴西 印度；制粒后混合料透气性指数p q 按照从大n 4 , 的顺序依次为：杨迪 纽曼山、稚鲁克曼、哈默斯利粉 m a c 印度 巴西；转管 强度测试后混合料透气性指数p h 按照从大n d , 的顺序依次为：杨迪 纽曼山、 布鲁克曼 哈默斯利粉 m a c 印度 巴西。 3 5 小结 对于烧结混合料来说，制粒指数取决于制粒前后物料中一l m m 部分粒级的变 化量；烧结混合料的原始透气性主要与物料的孔隙率有关，而物料孔隙率不仅与 粒度有关，而且与粒度组成有关；另外，对于烧结生产实践来说，制粒后的混合 料要通过皮带经过一系列转运、贮存，由于外力作用，制粒小球容易发生碎裂和 剥落，因此，经过湿态强度测试后的混合料的透气性( 即p h ) 对烧结实践来况 更有指导意义。 因制粒指数的差异，不同水分的情况下，八种进口铁矿石的制粒性能中转管 后透气性p h 指数有不同的变化规律。 1 制粒水分为6 0 时，不同进口铁矿石的p h 的大小顺序依次为：南非 杨迪 布鲁克曼 纽曼山 哈默斯利粉 印度 m a c 巴西。 2 制粒水分为6 5 时，不同进口铁矿石的p h 的大d , l i n 序依次为：南非 硕十学位论文 第三章4 进口铁矿4 i $ 1 1 粒性能研究 杨迪 纽曼山、布鲁克曼、m a c e l l 度 哈默斯利粉 巴西。 3 制粒水分为7 0 时，不同进口铁矿石的p h 的大d , l l l 页序依次为：杨迪 纽曼t h 布鲁克曼 m a c 哈默斯利粉 印度 巴西。 4 制粒水分为7 5 时，不同进口铁矿石的p h 的大小顺序依次为：杨迪 纽曼山、布鲁克曼 哈默斯利粉 m a c 印度 巴西。 通过对以上结果的综合分析，八种进口铁矿石中，制粒性能最优的是南非矿， 最差的是巴西矿，杨迪矿、纽曼山、斫i 鲁克曼、哈默斯利粉、m a c 、印度矿的 制粒性能适中。 硕士学位论文 第四章进口铁矿石成矿性能研究 第四章进口铁矿石成矿性能研究 烧结矿成矿过程包括烧结过程的固相反应、液相形成及结晶过程，它影响着 烧结矿的矿物组成及显微结构，决定了烧结矿的质量。研究烧结矿的成矿机理不 仅要了解液相反应、液相形成及结晶过程，而且还要研究液相的生成规律。”。 对于铁矿石烧结来说，液相的形成主要是由铁矿石与熔剂在高温条件下相互 反应生成；而且在高碱度烧结的情况下，铁酸钙是烧结过程中主要的液相粘结相； 在烧结矿的粘结相中，铁酸钙粘结相是最优的，增加烧结矿中铁酸钙的生成有利 于提高烧结矿的强度和改善烧结矿的还原性，特别是对于高铁低硅烧结，确保烧 结矿中较多的铁酸钙的数量和分布，是改善烧结矿固相强度的至关重要的技术对 策。因此关于铁矿石与c a 0 生成铁酸钙的高温反应性能的研究是非常有意义 的。 本次研究采用压团一管炉焙烧法结合显微鉴别手段对八种进口铁矿石与c a 0 生成铁酸钙的高温反应性能进行了系统的研究。 4 1 进口铁矿石成分分析 结合第二章中表2 一l 与第三章中的矿物工艺学研究可知：八种进口铁矿石分 为三类，第一类为赤铁矿，如南非矿、巴西矿、纽曼山矿、哈默斯利粉、印度矿 等五种矿，它们的特点是铁高硅低，除印度矿t f e 低，为6 2 9 7 外，其他四种 均大于6 4 ，其中巴西粉最高，为6 7 8 2 ，s i 0 2 含量在1 8 一3 ；第二类为赤 铁矿和褐铁矿混合类型的矿，如m a c 、布鲁克曼矿，它们的特点之一是t f e 品 位在6 1 一6 3 ，m a