熔剂性赤铁矿球团焙烧特性及高炉还原行为研究

摘要

我国炼铁技术进步极大地推动了球团矿产量大幅增长，2011年我国球团矿产量达到1.6亿吨。尤其是近年来大型链篦机-回转窑球团工艺的推广，导致铁品位高、粒度细和焙烧性能好的磁铁精矿日益短缺，开发和应用进口高品位赤铁矿资源已成为我国球团工业持续发展的新途径。巴西赤铁矿虽然焙烧性能差，但是其铁品位高，有害杂质含量低，储量丰富，越来越受到国内各大球团厂的青睐，越来越多的应用于球团生产。因此，致力于进口赤铁矿球团焙烧性能及其在高炉中还原性能的研究，对我国钢铁企业的发展将具有十分重要的现实意义。
　　 本文以巴西赤铁矿PFFT为含铁原料，以石灰石调节球团碱度，以菱镁矿或轻烧菱镁矿调节球团MgO含量，对熔剂性赤铁矿氧化球团工艺及其高炉还原行为进行了系统研究。适宜的球团制备工艺参数如下:经球磨+高压辊磨预处理后巴西赤铁矿比表面积1460cm2/g，膨润土配比1.2％，造球时间12min，压密时间2min，生球水分8.3％左右，预热温度1100℃，预热时间10min，焙烧温度1250℃，焙烧时间10min。在上述条件下，不同碱度及MgO含量赤铁矿球团生球指标均符合工业生产要求;在自然MgO含量(0.08％)下，酸性赤铁矿球团抗压强度仅为2400N·个-1，低温还原粉化RDI-3.15mm值高达12.75％，还原膨胀为12.93％，还原度只有62.22％，高温软熔性能也较差，1009℃即开始软化，软化区间90℃，滴落温度较低仅为1272℃。巴西赤铁矿球团焙烧及冶金性能有待进一步改善。
　　 自然MgO含量(0.08％)下，提高赤铁矿球团碱度，球团抗压强度及还原度都有大幅提高，低温还原粉化及高温软熔特性均有所改善，但球团还原膨胀率在碱度0.2以上均大于15％，在碱度0.4～0.6之间还原膨胀率达到最大值32％。单独提高碱度不能全面改善赤铁矿球团性能。
　　 自然碱度(0.06)下，提高球团MgO含量，球团还原膨胀率略有下降，球团还原度有所提高，低温还原粉化也有明显改善，但球团抗压强度有明显降低。单独提高球团MgO含量也不能起到全面改善赤铁矿球团性能的作用。
　　 在碱度0.06～1.2，MgO含量0.08％～3.0％的范围内，碱度及MgO共同作用时，碱度及MgO含量对赤铁矿球团性能的影响基本保持其单独作用时的影响规律。相同MgO含量下，提高碱度，球团抗压强度及还原度大幅提高，低温还原粉化及高温软熔特性有所改善，还原膨胀率却较自然碱度高;相同碱度下，提高MgO含量，球团还原度有所提高，高温软熔性能有所改善，球团还原膨胀率有明显降低，但球团抗压强度有明显下降，当碱度＞0.2时，不同碱度及MgO含量球团抗压强度均可达到2500N·个-1以上，因此，要想全面改善赤铁矿球团焙烧及冶金性能，必须同时调整球团碱度及MgO含量。碱度＜0.2时，球团还原膨胀率可以控制在15％以下，但是，球团还原度不高。碱度1.0条件下，MgO含量需提高至3.0％，碱度1.2条件下，MgO含量在1.0％～3.0％时，赤铁矿球团还原膨胀率可以控制在15％以下，球团抗压强度、还原度、低温还原粉化及高温软熔特性较自然碱度及自然MgO含量的球团均有明显改善，可以满足高炉生产对球团矿的要求。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 我国钢铁工业发展现状

1．2 铁矿球团发展现状及趋势

1．2．1 国外铁矿球团发展现状及趋势

1．2．2 国内铁矿球团发展现状及趋势

1．3 赤铁矿球团生产与发展及研究现状

1．3．1 赤铁矿球团生产与发展

1．3．2 赤铁矿球团生产面临的问题及改善其质量的途径

1．4 高炉含铁炉料还原行为研究现状

1．4．1 低温还原粉化性能

1．4．2 还原性能

1．4．3 还原膨胀性能

1．4．4 高温软熔特性

1．5 选题的目的和意义

第二章 原料性能与研究方法

2．1 原料性能

2．1．1 铁精矿

2．1．2 熔剂

2．1．3 膨润土

2．2 研究方法

2．2．1 实验流程

2．2．2 研究方法及设备

第三章 熔剂对赤铁矿生球质量的影响

3．1 造球工艺参数的影响

3．1．1 膨润土用量对生球质量的影响

3．1．2 生球水分对赤铁矿球团生球质量的影响

3．1．3 造球时间对生球质量的影响

3．2 碱度对生球质量的影响

3．3 含镁熔剂种类及配比对赤铁矿生球的影响

3．4 碱度与MgO的综合影响

3．4．1 以轻烧菱镁矿为含镁熔剂

3．4．2 以菱镁矿为含镁熔剂

3．5 小结

第四章 碱度及MgO含量对赤铁矿球团焙烧的影响

4．1 碱度对赤铁矿预热焙烧球团的影响

4．1．1 碱度对赤铁矿预热球团抗压强度的影响

4．1．2 碱度对赤铁矿焙烧球团抗压强度的影响

4．2 含镁熔剂种类及MgO含量对赤铁矿预热焙烧球团的影响

4．2．1 含镁熔剂种类对赤铁矿预热焙烧的影响

4．2．2 MgO含量对赤铁矿球团预热焙烧的影响

4．3 碱度与MgO综合影响

4．3．1 碱度及MgO含量对赤铁矿球团预热的影响

4．3．2 预热温度对不同碱度及MgO含量赤铁矿球团预热的影响

4．3．3 碱度及MgO含量对赤铁矿球团焙烧的影响

4．3．4 焙烧温度对不同碱度及MgO含量赤铁矿球团焙烧的影响

4．4 小结

第五章 熔剂性赤铁矿球团高炉还原行为研究

5．1 碱度和MgO含量对球团还原性的影响

5．2 碱度和MgO含量对球团还原膨胀率的影响

5．3 碱度和MgO含量对球团低温还原粉化的影响

5．4 碱度和MgO含量对球团软熔特性的影响

5．6 小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要研究成果