铁矿石资源多样化条件下烧结矿配矿优化研究

摘要

我国铁矿石资源贫矿多,且分布分散,同时自产矿石不足,大量进口国外矿石,造成钢铁企业矿石来源渠道复杂,“吃百家饭”。矿石对外依存度持续走高,国际铁矿石价格不断上涨,国内钢铁企业原料来源进一步复杂化。随着全球性的铁矿石劣质化进程的加快,稳定和有效控制烧结配料生产,在铁矿石资源来源多样化条件下开展烧结矿配矿性能研究意义重大。
　　本文运用二次回归正交旋转组合设计与SPSS软件,在实验室条件下进行了烧结的基础研究。精矿配矿试验研究结果表明:随精矿配比增加,烧结利用系数、烧结速度和烧结矿强度都会下降,在配比为30-40％的范围内时,精矿配比对烧结矿产质量的影响不大;当焦粉用量在4.8-5.1%之间时,烧结矿强度最好;随着烧结水分提高,烧结利用系数和烧结速度提高,烧结矿强度降低,当水分为7%左右时,烧结速度和利用系数趋于平稳;生石灰用量在3-5%的范围内时,烧结速度和利用系数变化不大,若继续增加生石灰用量,则烧结速度和利用系数迅速提高;随着外滚焦粉量的提高,烧结矿强度降低,烧结速度和利用系数提高。
　　单矿配矿的研究结果表明,进口矿烧结矿的指标澳大利亚的哈默斯利矿最好,次之为印度矿与巴西矿,南非矿和澳大利亚的纽曼山较差;国内精矿除福建矿烧结速度较快以外,四种国内精矿梅山精矿、湖北精矿、福建精矿、广东精矿的烧结指标比较接近。在精矿配比和烧结矿化学成分基本不变的条件下,进口矿配矿方案的选择是影响烧结产质量指标的主要因素。
　　优化配矿试验研究的结果表明:与基准试验相比,以生石灰完全取代石灰石,烧结矿强度由62.93%提高到63.47%,烧结速度由23.66mm/min降低到20.49mm/min;以蛇纹石取代白云石,烧结矿强度进一步提高到65.53%,烧结速度也有所改善(22.18mm/min);采用外滚焦粉40%时,烧结矿强度由65.53%降低到64.00%,烧结速度和烧结利用系数提高。
　　烧结矿显微结构研究表明,基准烧结矿中主要矿物为铁酸钙,呈熔蚀状,是烧结矿的骨架,烧结矿内无粗裂纹,烧结矿矿物组成和显微结构一般。与基准试样相比,外滚焦粉40%烧结矿的铁酸钙大量生成,熔蚀程度更加剧烈,胶结、互连更好,钙铁橄榄石增多,晶形进一步长大,部分微区出现集合体,增强了烧结矿整体结构强度。添加蛇纹石后,烧结矿中铁酸钙呈熔蚀状,互连极好,是烧结矿的基体骨架;钙铁橄榄石的晶形变粗变大,铁酸镁与其他矿物胶结良好,含量较基准烧结矿的有所增加;高强度的钙铁橄榄石矿物增多变大,与铁矿物紧密胶连。配加进口矿的烧结矿,铁酸钙均形成熔蚀状,钙铁橄榄石及铁酸镁矿物与各矿物胶结良好,矿物分布均匀。但南非矿烧结矿的Fe3O4再结晶颗粒相对多一些,相应的Fe2O3量下降,铁酸钙减少,同时孔多而大,嵌布在孔洞边缘的玻璃质比纽曼山矿烧结矿和哈默斯利烧结矿要多的多。哈默斯利烧结矿的玻璃质少,铁酸盐矿物多,尤其是条状铁酸钙明显多。
　　冶金性能的研究表明,高铁低硅烧结矿有良好的还原性能,但低温还原粉化性能RDI+3.15相对偏低。
　　总之,通过对原料烧结性能及配矿方案的试验研究,为研究现场烧结原料的合理采购、烧结原料场的管理和优化烧结配料提供了依据。

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第1章 文献综述

1.1 铁矿石资源与人造富矿技术发展

1.2 我国精矿烧结工艺道路

1.3 当前我国铁矿石来源现状及其对烧结配矿工艺的影响

1.4 烧结技术进步

1.5 本研究的目的

第2章 含铁原料烧结性能与烧结矿产质量分析

2.1 含铁原料烧结性能

2.2 烧结矿产质量指标评价

2.3 混匀料透气性分析

2.4 烧结矿成矿机理研究

第3章 烧结矿配矿研究方法

3.1 原料性能的检测

3.2 烧结杯试验

3.3 烧结矿矿相检测

3.4 烧结矿冶金性能性能检测

3.5 原料性质分析

第4章 配矿试验研究

4.1 精矿配矿研究

4.2 单矿试验研究

4.3 不同进口矿配合使用研究和不同国内精矿配合使用的研究

4.4 不同进口矿方案与不同国内精矿配矿方案配合使用的研究

4.5 不同矿石配矿方案中综合粉性能对烧结产质量的影响

4.6 本章小结

第5章 优化配矿试验研究

5.1 精矿优化配矿试验研究

5.2 基准配矿方案调优分析

5.3 选择配矿方案优化试验研究

5.4 本章小结

第6章 烧结矿矿相研究

6.1 矿物组成

6.2 显微结构

6.3 本章小结

第7章 烧结矿的冶金性能研究

第8章 结论

参考文献

致谢

附录1 攻读博士期间发表的论文