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含氟烧结矿矿物结构和质量的不断优化(三)

时间:2017-11-13 01:00 点击: 次来源:网络整理

    (5)冶炼效果
    1513m3高炉各项指标见图12,55m3高炉产量提高7.4%,焦比降低4.8%.

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(6)时效和再认识
    1980年试验后由于在大高炉上虽然各项操作指标及炉况都反映出高碱度高MgO烧结矿及高MgO炉渣(MgO8%~10%)有着明显的优越性,但由于焦比等经济指标改善幅度不大,对排碱能力提高短期内未充分认识其积极意义,加之生产高碱度高MgO烧结指标变差,破碎白云石的锤头消耗增加,增加了烧结矿成本。同时高炉沟下筛分5~10mm粒级加大,对其利弊一时未能作出全面权衡,工业试验后并未转入正式生产,高炉仍然采用高碱度烧结矿,此时期高炉虽然采取了定期排碱等防瘤措施但高炉仍然常有结厚迹象。到1982年冬季由于天气原因造成石灰石运输条件的困难被迫用一部分白云石代替石灰石,实际上生产高碱度高MgO烧结矿,在这期间高炉操作者看到高炉顺行,没有结瘤迹象,各项操作指标和经济指标都有明显改善。经认真分析和讨论大家一致重新肯定MgO的作用,认为在包钢使用含氟、钾、钠等有害元素多的条件下,生产高碱度高MgO 烧结矿、提高炉渣中MgO含量对改善烧结矿性能和炉渣性能,对于高炉顺行及防瘤、取得良好的技术经济指标是不可缺少的,随即决定将高碱度高MgO烧结工艺转入正式生产一直到现在。
    (四)低氟精矿烧结和烧结矿成分的优化
    1、低氟烧结的试验研究
    20世纪90年代初,含氟矿选矿技术有了突破性进展,精矿含氟由原来2%左右降为1%以下,烧结进入了所谓“低氟”阶段。为了把握低氟烧结的特点,在试验室进行了含氟1%以下和1.5%烧结的比较(以下简称低氟和中氟)。
    在工艺方面,低氟烧结比中氟烧结生产率更高,烧结矿铁品位更高而转鼓强度稍低。低氟烧结降低二氧化硅,增加氧化,改变碱度等变化规律与中氟和过去的高氟烧结基本相似。低氟烧结在较低的二氧化硅条件下仍能保持较高的生产率和转鼓强度。不同碱度的低氟烧结矿的转鼓强度变化规律与高氟有差别,高氟烧结矿在碱度1.5~1.6处是个拐点,低于1.5时强度下降。而低氟烧结矿在碱度1.6处是个低点,碱度高于和低于1.5时强度都有所升高,这和矿相组成中铁酸钙和钙铁橄榄石增加相对应。
    在矿相方面,低氟烧结矿的最变化是由氟化钙组成的枪晶石大量减少,而同碱度条件下铁酸钙大量增加,低碱度下玻璃质和钙铁橄榄石明显增加。
    低氟烧结矿软熔、滴落温度均比中氟高30~50℃,低氧化镁条件下也可得到较高的软熔温度,氧化镁的影响趋缓。此外,高碱度下滴落温度大大升高,软熔区间加宽,这是个不利的因素。
    由上述试验可见,尽管低氟为烧结带来许多有利的变化,但精矿仍然含有相当数量的氟,而且钾、钠含量没有降低,因此含氟烧结大部分特性仍然存在。特别是强度下降、滴落温度升高等值得进一步研究。
    2.低硅烧结试验和生产
    为了抑制氟对烧结的不良影响,包钢烧结矿一直保持二氧化硅6.8%~7.0%的高含量,而且是采用配入高硅贫铁矿粉的办法实现的。低氟精矿为烧结降低二氧化硅提供了可能。一组试验结果表明,烧结矿二氧化硅由7%降低到6%和5.5%,生产率大约降低3%~4%和7%,而烧结矿铁品位可提高2%和3%,同时烧结矿还原性明显改善,软熔温度也有所提高。在上述试验的基础上进行的烧结工业试验和高炉冶炼试验均取得了满意结果。20世纪90年代包钢烧结矿二氧化硅一直保持在6.2%的水平,最近又下降到6%或更低,相应烧结矿品位比80年代提高了5%.
   (五)无氟铁矿在含氟矿烧结中的应用
    配入部分无氟矿——澳矿粉和河北铁精矿,一是保护稀土资源,弥补包钢铁矿资源不足,二是降低烧结矿的钾、钠含量并抑制氟的不利影响,还能提高烧结矿含铁品位,也是含氟矿烧结技术的一个进步。
    从80年代开始,包钢烧结断续配入澳矿粉,有代表性的试验结果。
    近几年,从冀东地区购进部分河北精矿用于烧结,不同河北精矿配比的烧结试验结果。
    两种铁矿配入含氟烧结,共同之处都可按比例降低烧结矿钾、钠和氟含量,从而可改善烧结矿软熔性能。两种矿都可提高烧结生产率,其中澳矿粉以提高烧结垂速为主,效果较明显。较大的差别是澳矿粉二氧化硅低、适宜生产低硅高碱度烧结矿;而河北精矿一般二氧化硅较高,适宜生产碱度较低烧结矿。此外,澳矿粉为赤铁矿,会增加烧结燃耗,而河北精矿为磁铁矿,可降低烧结燃耗。
    在生产实践中按烧结配料比配入30%的河北精矿或15%的澳矿粉均取得了很好效果,是改变含氟烧结特性的有效措施。[next]
   (六)提高低氟烧结矿冷强度的探索
    1.低氟烧结矿粒度碎化的原因分析
    从20世纪90年代初开始,高炉入炉烧结矿加权平均粒径明显变小,10mm部分比例大幅升高,高炉沟下筛分返回率成倍增加。近20年有关指标的变化趋势见图13.烧结矿粒度碎化的趋势是伴随着氟及二氧化硅含量的降低、铁品位的升高以及烧结生产率的提高而出现的。粒度碎化阻碍了高炉冶炼的进一步强化,表明在新的条件下,烧结矿强度再次成为重要课题。为此,包钢和钢研总院、北科大等再次进行了共同研究。

近年包钢与国内主要厂家烧结矿矿物组成的比较。都是碱度相近的高碱度烧结矿,其中包钢烧结碱度最高,但矿相中铁酸钙含量最低,相反玻璃、枪晶石等较高。
    北科大对含氟矿和首钢精矿做了对比研究。试验表明,在相同条件下,含氟精矿烧结饼中铁酸钙生成少而玻璃和晶质硅酸盐液相较多,此外烧结饼孔洞较多、较大。进一步用维式显微硬度计测定了包钢、唐钢和安阳三种烧结矿中玻璃质的硬度,分别是650,744和858,说明含氟烧结矿中玻璃质强度最低。用扫描电镜—能谱分析分析了三种玻璃质的成分,发现最大的差别是含氟矿玻璃质中钾、钠氧化物总量较其他两种烧结矿高出50%。经过研究作者认为:
    含氟矿中较多的钾、钠、氟使玻璃质生成更易更多,由于钾、钠的进入引起玻璃质断裂韧性减弱,导致玻璃质的强度明显低于其他矿。
    由于枪晶石容易成矿,它较早较多形成并夺取氧化钙,因此含氟烧结矿铁酸钙相对较低。
    含氟烧结矿中,粘度低、流动性好的硅酸盐渣相多,容易形成大量的缩孔,因而含氟烧结矿孔洞多。
    这些研究说明了低氟烧结矿强度相对较低的原因,表明改变烧结矿矿物组成和结构仍然是提高强度,改善粒度组成的根本途径。[next]
    2.提高烧结矿强度的工艺措施
    工艺措施可以在一定程度上提高烧结矿转鼓指数,增大烧结矿平均粒径。其中厚料层技术效果明显并已在生产中采用,目前两个烧结车间料层厚分别是500mm和550mm.
    保温烧结也有较好的效果,但需增添设备,消耗热量。
    工艺措施能够改变烧结矿矿物结构,可以作为提高强度的辅助性措施。
    3.低硅高碱度烧结的试验探索
    进一步优化矿物和结构的试验工作再次集中于碱度的调整。不同的试验得到的共同规律是只有将碱度从现在基础上提高到2.0左右,烧结矿中铁酸钙才会明显增加,玻璃质等硅酸盐才会明显减少,烧结矿转鼓指数和平均粒径才会明显增大。
    比较这些试验结果,配入部分澳矿粉的低硅高碱度方案具有强度效果明显、增产效果大、烧结矿铁品位高、而高炉过剩氧化钙较少等优越性。
    选定配加15%澳矿粉,烧结矿二氧化硅5%左右,碱度2.0~2.2作为工业试验方案。试验于1997年7月在两个烧结车间和四座高炉上同时进行。由于试验期间许多条件不够稳定,在高炉未能进入稳定试验期即结束。
    试验在烧结方面达到了预期目的。在一段时间烧结矿转鼓指数(>6.3mm)提高了5%,烧结矿出厂和高炉入炉10mm部分分别降低7%和4.52%,入炉烧结矿平均粒径增加0.64mm,高炉沟下筛分返回率下降6.33%.。同时烧结矿产量增加。低硅高碱度烧结矿矿物组成明显改善,铁酸钙增加8%~10%,玻璃相下降5%,铁酸钙熔蚀交织结构发达。在冶性能方面,试验烧结矿还原性和低温粉化指标改善,但软融透气性有变差的趋势。
    由于试验前期造成的高炉波动期较长,而试验稳定期较短,因此高炉没有取得预期的效果。
    工业试验验证了低硅高碱度在改变低氟烧结矿矿物结构,提高强度方面的效果和意义,不足之处是对这种烧结矿的冶炼特性有待进一步研究。
   (七)改善含氟烧结矿软融透气性的探索
    这里所说的软融透气性是指烧结矿在高炉内升温、还原过程中发生软化、熔融以及熔化滴下过程的阻力变化等特性,是烧结矿高温冶金性能的最重要部分。含氟烧结矿的这一特性一直是影响高炉冶炼强化的关键,在生产水平较低时期,软化温度低是高炉结瘤的重要原因,在高炉生产水平较高的现在,软融透气性直接影响高炉中、下部透气阻力,制约着高炉的风量和生产率。
    包钢使用东北大学研制的RDL型熔滴炉测定软融透气性。熔滴炉坩埚内径75mm,料柱在加压条件下升温、还原,可分别测出软化开始温度t4、软化温度t10、软化终了温度t40、压差陡升温度ts、熔滴温度tD、料柱最大压差Δpmax和最大压差时的温度tΔpmax。设备可自动绘制软化和压差曲线.t40-t4为软化区间,tD-ts为熔滴或熔融区间。
    1.国内几种烧结矿软融透气性比较
    攀钢、宝钢、首钢、武钢和包钢烧结矿软融透气性测试曲线见图12a,b,c,d,e.与前四种烧结矿相比,包钢烧结矿软化温度低、软化区间宽、最大压差值高、滴落温度高、高压差值的软融区间宽,表明包钢烧结矿软融透气性能最差,而攀钢、宝钢烧结矿相对较好。这个差异与各家的高炉冶炼效果是对应的。这个差异与含氟铁矿矿物种类多、熔点差别大、矿石熔化区间宽的特性是一致的。[next]
    2.改善含氟烧结矿软融透气性的试验研究
    在试验室对多种配料条件下的含氟烧结矿软融透气性进行了研究,部分试验结果列于图14中。

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