高铁低硅混合料烧结工艺试验研究

高铁低硅混合料烧结工艺试验研究

1高铁低硅烧结的研究及生产现状焚烧矿是中国的主要材料。因此，提高烤状物的铁质量和减少硅含量是提高入场质量的有效措施。然而,在烧结过程中,降低烧结矿SiO2含量后,在相同的碱度和相同焦粉配比及不采取任何强化措施的条件下,生成的液相量减少,将对烧结矿的强度产生不利影响;同时,烧结矿的生产率,还原粉化指数等质量指标也会变坏,这就为高铁低硅烧结带来了困难。所以,加强对高铁低硅烧结的研究,对高炉实现精料并合理利用资源等有重要的理论和实际意义。近年来,国内外许多烧结厂一直致力于烧结矿的提铁降硅研究与生产,开发出了许多改善烧结矿产质量的新工艺及相应技术措施,如高料层烧结、全生石灰烧结、分割制粒等,生产中烧结矿的最低二氧化硅含量为4.5%左右。也有资料报道,工业试验中成功生产出TFe63%、SiO24.0%左右的烧结矿,而且其性能满足高炉生产的要求。由于国内许多烧结厂是通过增加高铁品位的精矿配比实现高铁低硅烧结的,故本文研究了生石灰强化制粒对高铁低硅烧结的影响,为涟钢烧结机生产高铁低硅烧结矿提供依据和指导。2原材料性能和研究方法2.1中间粒子sio用量对混凝土烧结效果的影响试验所用原料由涟钢烧结厂提供,各原料的化学成分见表1,粒度组成示于表2。从表1可见,国外的南非、秘鲁、巴西及国内的涟南、精粉的TFe都大于63%,SiO2含量低于4.6%,故适用于进行高铁低硅烧结。从表2可见,秘鲁、涟南、海南及精矿中的中间粒子1~0.25mm粒级含量偏高,不利于形成准颗粒,可能会影响料层的透气性。熔剂石灰石、白云石的-3mm粒级含量占95%以上,有利于与含铁原料形成颗粒。燃料焦粉中-0.5mm粒级含量高达43.43%,烧结过程中由表层被抽到下层,这将加剧料层温度分布的不均匀性,使部分烧结矿过熔,从而影响烧结矿强度,因此,生产中有待进一步改善其粒度组成。2.2烧结试验研究采用∅300mm烧结杯进行烧结试验研究,完全模拟烧结生产过程。试验过程如下:配料、混合料加水消化一定时间、两次圆筒混合、布料、点火、烧结及烧结矿破碎、落下试验、筛分、转鼓强度测定、烧结矿化学成分化验。所有试验测定及研究方法均严格按国家标准进行。采用光学显微镜及扫描镜(SEM)等手段进行烧结矿矿相研究,确定烧结矿的矿物组成及微观结构。烧结工艺参数为:铺底料厚度20mm、烧结料层高度600mm、点火时间2min、点火温度1100℃、点火负压4kPa、烧结负压10kPa、冷却负压5kPa、冷却时间5min。烧结矿品位固定为TFe58.8%,SiO24.38%。3结果与讨论3.1生石灰消化、制粒时间的确定本研究所用匀矿配比见表3,所谓基准试验即按涟钢烧结厂提供的试验条件,生石灰配比为2.0%,生石灰消化时间3min、制粒时间5min。通过烧结杯试验,得出在适宜的焦粉配比为5.7%、混合料水分为6.3%的条件下,对应的最佳烧结指标为:转鼓强度63.43%,垂直烧结速度为17.15mm/min,成品率78.13%,利用系数1.615t/(m2·h)。3.2加强纸浆生产和丙酮处理的影响3.2.1垂直烧结工艺在焦粉配比为5.7%,混合料水分为6.3%,生石灰配比为2.0%的条件下,焦粉分加对烧结矿产质量的影响见表4。焦粉按1/9分加时,即焦粉总量的10%在二次混合时加入,对应的烧结指标为:垂直烧结速度18.46mm/min,转鼓强度64.00%,成品率80.28%,利用系数1.775t/(m2·h)。与焦粉不分加时相比,烧结矿转鼓强度相近,但利用系数提高了9.91%,成品率提高了2.15个百分点,垂直烧结速度提高了1.31个百分点。由表4可以看出,一定比例的焦粉分加能够改善烧结矿指标。但是,当焦粉分加比例超过1/9时,烧结矿指标逐渐下降。由于各烧结厂原燃料条件上的差别,燃料分加方式及分加比例对烧结矿产质量的影响效果亦有所不同。3.2.2生石灰对燃烧的影响3.2.2.生石灰配比对烧结性能的影响生石灰配比对烧结的影响见图1、图2。由图可知,在固定焦粉配比为5.7%的条件下,当生石灰配比低于5%时,随着生石灰配比的增加,垂直烧结速度、转鼓强度、成品率及利用系数均增加。当配比达到5.0%时,烧结矿指标达到最佳值,垂直烧结速度19.05mm/min,转鼓强度64.53%,成品率79.80%,利用系数1.761t/(m2·h)。而当混合料中生石灰配比大于5%时,烧结各项指标都下降。与资料报道相近。3.2.2.不同配比的生石灰烧结性能由于生石灰要耗水消化成消石灰,所以一定配比的生石灰,应该有一个最佳水分配比,为此,在焦粉配比5.7%的条件下,对配入3%,5%,6.7%的生石灰考查了混合料水分对烧结的影响。试验结果示于表5。由表5可知:①对于3%配比的生石灰,6.3%的水分明显不足,因而成品率只有55.45%;7.0%的水分对烧结指标有改善,但不如7.5%的水分好。其转鼓强度达到了64.53%,成品率提高到79.90%;②对于5%配比的生石灰,7.5%的水分不如8.0%的水分好,转鼓强度由64.27%提高到64.53%,利用系数由1.115t/(m2·h)提高到1.761t/(m2·h),提高了0.646t/(m2·h);③从全生石灰6.7%的试验来看,效果都不如5.0%配比的生石灰好,其最佳转鼓强度只有63.73%,但比低配比生石灰时的烧结矿产量要高得多。3.2.3烧结矿质量指标在焦粉配比5.7%,生石灰5.0%,混合料水分8.0%的条件下,考查了消化时间对烧结指标的影响,见图3、图4。由图3、图4可知:随着消化时间的延长,烧结矿各质量指标几乎都是递增的。消化时间为8~10min时,烧结矿的转鼓强度比较好,转鼓强度大于65.00%。消化时间为10min时,烧结矿的成品率为79.15%,利用系数为1.861t/(m2·h),垂直烧结速度为20.69mm/min,转鼓强度为65.80%,FeO为8.68%都比较好。3.2.4改变制粒时间,提高烧结质量在焦粉配比5.7%,生石灰配比5.0%,混合料水分8.0%的条件下,考查了制粒时间对烧结指标的影响,见表6。由表5可知:随着制粒时间延长,烧结矿产质量指标均得到改善。制粒3min时,转鼓强度为61.07%,利用系数1.438t/(m2·h);制粒时间5min时,转鼓强度提高到64.80%,提高了3.73个百分点,利用系数提高到1.861t/(m2·h),提高了0.423t/(m2·h);制粒时间6min时,转鼓强度进一步提高到65.23%,利用系数提高到1.894t/(m2·h)。3.3焦粉分加对高铁低硅烧结矿质量的影响铁品位为58.8%,SiO2含量为4.38%的高铁低硅烧结基准试验与强化试验在最佳条件下所得各烧结矿指标的比较见表7。由表可见,通过焦粉分加,生石灰配比增加,制粒时间延长等强化措施,可改善高铁低硅烧结矿的质量。成品率由78.13%提高到79.15%;利用系数由1.615t/(m2·h)提高到1.894t/(m2·h),转鼓强度由63.43%提高到65.23%,基本达到了提铁降硅前的指标,而且,烧结矿其它指标也有明显改善。3.4烧结充填料细粒度、配方优化强化制粒对混合料原始透气性的影响可以从混合料粒度组成和透气性指数来考察。在最佳条件下基准试验与强化试验的粒度组成及透气性指数见表8。由表可见,强化试验中由于生石灰配比的增加及制粒时间的延长,烧结混合料的中间粒级含量明显增加,1~5mm的由64.91%提高到74.58%。而细粒级0~1mm的含量由21.37%降到0.74%。透气性指数则由0.49J.P.U提高到0.57J.P.U。这是因为生石灰打水充分消化成粒度极细的消石灰Ca(OH)2胶体颗粒,分布在混合料内具有强的亲水性,使矿石颗粒与消石灰细粒靠近,并产生必要的毛细力,把矿石等物料颗粒联系起来形成小球。故能有效提高烧结混合料的制粒效果,改善混合料粒度组成,从而改善烧结混合料原始透气性。3.5固相固结充填法强化制粒试验所得烧结矿样与基准样矿相研究结果示于表9。由表可见,强化试验样中铁酸钙增加,硅酸钙、玻璃质减少。另外,针状、条状、熔蚀状铁酸钙增多,与Fe2O3和Fe3O4形成交织结构,相互胶结成一体,结构致密,分布均匀,这种独特的固相固结形成占烧结矿的大部分微区,独立相少,无骸晶状Fe2O3,无破坏性裂纹,是比较理想的烧结矿。通过增加生石灰配比及采取相应的措施强化制粒,改善烧结料层透气性,对改善烧结矿的矿物组成和结构非常有利。4强化制粒烧结1)对TFe58.8%,SiO24.38%,碱度1.9倍的烧结矿,x7f通过提高生石灰配比及优化生石灰消化与混合料制粒时间,在焦粉配比5.7%、混合料水分8.0%、生石灰配比5.0%、消化10min、制粒6min的条件下进行强化制粒烧结,取得了如下指标:成品率79.15%,利用系数1.894t/(m2·h),转鼓强度65.23%,FeO8.18%。与基准实验相比,成品率有所升高,利用系数提高了14.73个百分点,FeO下降了2.13个百分点,转鼓强度提高