以赤铁精矿为主的多品种铁料的烧结配矿方法

摘要

本发明提供了一种以赤铁精矿为主的多品种铁料的烧结配矿方法，该方法对各种铁料检测后计算出配比，其特点是所述赤铁精矿的比例为40％～70％，其它高FeO含量铁料的比例为30％～60％，当烧结矿的碱度为1.5～2.5时，烧结混合料中的FeO含量≥9％。所述赤铁精矿的FeO含量＜10％，其它铁料中磁铁矿的FeO含量≥16％、钢铁工业废料的FeO含量≥40％。采用本发明方法可大大改善了赤铁精矿的烧结特性，提高烧结矿质量和产量，使烧结矿高温冶金性能得到大幅度提高，使烧结矿的矿物结构更为合理。同时还解决了赤铁精矿过细、水分偏高而引起的“泥”和“粘”的问题，提高了烧结混合料的混匀性、改善了制粒效果，使烧结料透气性变好。采用该方法生产的烧结矿的性能不仅能满足高炉冶炼的要求，还能提高高炉利用系数、提高产量、降低焦比。

说明书

技术领域

本发明属于炼铁原料烧结矿的造块技术，尤其涉及铁矿石烧结过程中的配矿方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，国内对铁矿石的需求量越来越大。近些年来，铁矿石进口连年大副度增长，2004年我国进口铁矿石达2.08亿吨。据研究报告披露，我国易选的、烧结性能好的磁铁矿资源正面临日益短缺的局面，而大量烧结性能差的贫赤铁矿资源还有待开发利用。

磁铁矿的主要成份是Fe₃O₄，烧结时，在液相还未充分发展的情况下，就可互相粘结成型。因为磁铁矿在烧结过程中其低价氧化物容易发生氧化放热反应。1公斤FeO氧化成Fe₂O₃可放出1787.76千焦耳的热量，一般磁铁矿的FeO含量都在25％左右或者更高。故用磁铁矿烧结时，可以节省燃料。据计算用FeO为25％的磁铁矿和含FeO为0.5％的赤铁矿，生产含FeO为13％的烧结矿时，其固体燃料的单耗大约相差25公斤的标准煤/吨烧结矿。磁铁矿还具有挥发物少、烧结失重损失少、收缩小、软化熔化温度低的特性，易于生成液相，因此，有利于烧结成型。赤铁矿(Fe₂O₃)又称红矿，它的烧结性能与磁铁矿有某些共性，但赤铁矿开始软化温度较高，要在料层各部均匀地达到这样高的温度，有一定困难，磁铁矿在较低的温度下，就能与其它脉石相互反应生成低熔点的矿物，而赤铁矿则需要较高的温度条件才能做到。故赤铁矿烧结时，固体燃料的消耗量要大一些。为了达到增加液相的目的，通常在配矿时增加燃料用量，这样往往会出现过熔现象，生成质脆、孔大、强度差、还原性劣的烧结矿，因此赤铁矿比磁铁矿的烧结性能差，而赤铁精矿的烧结性能则更差。

配矿的目的是为了使烧结矿的化学成份和物料性质稳定，合乎高炉炼铁的要求，并使烧结料具有足够的透气性，以获得较高的烧结生产率，所以必须对各种不同成份的含铁原料、熔剂和燃料等进行精确的配料。现有的配料方法只考虑铁料的品位是否满足烧结矿需求，将各种铁料按一定的比例调配进行生产，而不考虑铁矿的种类、烧结特性的互补，也不考虑铁料中FeO对烧结过程的影响以及成品烧结矿的矿物组成。要是按现有方法配料，铁料中赤铁矿的比例越高，燃料增加越多，烧结生产率就越低、能耗越高，烧结矿强度越差、还原度越低。特别是对经反浮选处理后的赤铁精矿进行烧结时，上述问题更为突出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能满足烧结矿强度和还原度要求又能尽可能多地利用赤铁精矿进行烧结，以赤铁精矿为主辅以其它FeO含量高的铁料的多品种铁料的烧结配矿方法。

本发明以赤铁精矿为主的多品种铁料的烧结配矿方法是这样实现的：首先对赤铁精矿和其它铁料的化学成份进行检测，再按要求计算出各种铁料的比例，其特征在于所述赤铁精矿的比例为40％～70％，一种以上高FeO含量的其它铁料的比例为30％～60％，当烧结矿的碱度为1.5～2.5时，烧结混合料中的FeO含量控制在≥9％。

本发明所述赤铁精矿的FeO含量＜10％，其它铁料为磁铁矿和钢铁工业废料，所述磁铁矿的FeO含量≥16％，其中FeO含量≤25％的称为A磁铁矿，其比例为0％～60％，FeO含量＞25％的称为B磁铁矿，其比例为0％～60％，所述钢铁工业废料的FeO含量≥40％，其比例为0％～30％。所述磁铁矿可以是磁铁富矿粉或磁铁精矿，所述的钢铁工业废料可以是氧化铁皮、转炉含铁尘泥、高炉灰或钢渣。

本发明烧结配矿方法的关键是在赤铁精矿占铁料配比40％～70％的条件下，通过配加一定量的高FeO含量的其它铁料，如磁铁矿或钢铁工业废料，将烧结混合料中的FeO含量控制在≥9％，从而达到优化铁料结构，改善赤铁精矿烧结特性的目的。这是因为：

1、研究证明烧结同量的赤铁精矿与磁铁精矿比较，燃料消耗量要升高9kg/t，因为赤铁矿中FeO含量≯10％，一般都在3％以下。赤铁矿石烧结主要是还原-再氧化反应过程，生成以Fe₃O₄和Fe₂O₃为主的矿物组成。烧结过程中燃料生成的CO，首先与赤铁矿(Fe₂O₃)起还原反应：Fe₂O₃+CO→Fe₃O₄+CO₂-37.14KJ/mol，这样就消耗了一部分燃料，Fe₂O₃矿物含量愈高，消耗的燃料就愈多。烧结赤铁精矿时配入FeO含量高的磁铁矿等铁料后，使混合料中FeO含量提高到≥9％，不仅满足烧结矿中FeO含量，还可以利用多余的氧化亚铁在高温燃烧层中的氧化反应放出的热量(FeO+O₂→Fe₂O3+260KJ/mol)来提高烧结料层的化学热，进而降低燃料消耗量。以此解决赤铁精矿烧结过程中烧结温度高、可烧性差、能耗高的问题。

2、通过配加一定量的高FeO含量的磁铁矿等铁料，使混合料中的FeO含量≥9％，可使原料中脉石SiO₂与其反应生成少量低温(2FeO.SiO₂-FeO体系熔点1177℃，2FeO.SiO₂-SiO₂体系熔点1178℃)液相，由于少量低温液相的产生，改善了传质、传热条件，降低混合物的熔化温度，从而降低赤铁精矿的烧结温度，改善了混合料的烧结性能，使混合料在低温烧结条件下产生足够的液相量固结未熔矿物，提高赤铁精矿烧结的生产率。同时由于液相中游离SiO₂的减少和烧结温度的降低抑制硅酸二钙的生成量，使烧结矿中硅酸二钙含量降低，强度高还原性好的铁酸钙量增加，形成矿物组成合理的烧结矿，使烧结矿的强度提高。

3、随着烧结混合料中的FeO含量的升高，配煤量相对减少，降低了燃煤时的耗氧量，这有利于实现赤铁精矿在低温氧化性气氛条件下烧结，为赤铁精矿烧结过程中铁酸钙的形成创造了必要的温度、气氛和物质条件，使烧结矿中的矿物组成以强度高、还原性好的铁酸钙为主。从而使烧结矿铁酸钙的含量提高了10％～15％，达到30％～35％，还原性提高到80％以上。

本发明烧结配矿方法中其它铁料的种类和比例的多少取决于赤铁精矿的比例及其FeO的含量，以及烧结矿的碱度要求。烧结矿碱度要求越高，烧结混合料中的熔剂比例越大，要满足烧结混合料中的FeO含量≥9％，应相对提高混合铁料中的FeO含量，这就需要根据铁料中FeO含量的多少来选择不同的铁料及其配比。如果烧结混合料中的FeO含量太低，烧结机的利用系数就会降低，烧结矿的冶金性能就差。

本发明对合理配置利用我国的磁铁矿和赤铁矿资源以及冶金行业的节能降耗等具有重大的现实意义和深远的战略意义。采用本发明烧结配矿方法可大大改善了赤铁精矿的烧结特性，使烧结机利用系数提高6％～8％，使烧结矿的FeO由12％～13％下降到9％以下、还原度达到80％、烧结矿中＜5mm部分下降了3％、烧结矿的强度有所提高、固体燃料消耗下降5kg/t～6kg/t，改善并提高了高碱度烧结矿的质量和产量，烧结矿高温冶金性能也得到大幅度提高，使烧结矿的矿物结构更为合理。采用该方法生产的烧结矿的性能不仅能满足高炉冶炼的要求，还能提高高炉利用系数、提高产量、降低焦比。此外，配入一定量的A、B磁铁矿和钢铁工业废料，还解决了因赤铁精矿过细、水分偏高而引起的“泥”和“粘”的问题，提高了烧结混合料的混匀性、改善了制粒效果，使烧结料透气性变好。同时还充分利用了钢铁工业废料。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的描述。

首先确定所用的其它铁料，本发明实施例采用A磁铁精矿(A磁铁矿的一种)、B磁铁精矿(B磁铁矿的一种)和氧化铁皮，然后对赤铁精矿和其它铁料的化学成份进行检测。测出的各铁料的化学成分及烧损见表1。为了更能说明问题，本发明实施例选用粒度细、FeO含量低的赤铁精矿为例。

表1铁料的化学成分(％)

 项目  TFe  FeO  SiO₂  CaO  MgO  烧损 赤铁精矿  64.70  1.35  6.15  0.15  0.30  2.01 A磁铁精矿  68.26  21.01  3.50  0.15  0.30  -1.62 B磁铁精矿  66.17  28.65  7.00  0.30  0.35  -2.32 氧化铁皮  74.48  70.58  0.41  0.18  1.3  1.32

根据表1中各铁料的FeO含量(赤铁精矿1.35％、A磁铁精矿21.01％、B磁铁精矿28.65％、氧化铁皮70.58％)以及资源情况，按要求计算出各种铁料的比例。实施例将烧结矿的碱度设为2.0，赤铁精矿比例分别为40％、50％、60％和70％的情况下进行配矿，各组的铁料配比及混合料中FeO含量的变化见表2。

表2混合料中FeO的含量及铁料的配比

    例1    例2    例3    例4  赤铁精矿配比/％    40    50    60    70  A磁铁精矿配比/％    20    20    15    10  B磁铁精矿配比/％    40    30    20    12  氧化铁皮配比/％    0    0    5    8  混合铁料FeO/％    16.20    13.47    13.22    12.13  烧结混合料FeO/％    12.15    10.10    9.92    9.10

表2提供了4组不同的配比，包括混合铁料中FeO的含量和烧结混合料中FeO的含量。实施例中所采用的其它铁料的种类都在两种以上，主要是出于磁铁矿资源的有效利用考虑，当然还需要考虑制粒效果等因数，因赤铁精矿的粒度很细，-30μm部分＞70％，平均粒径不足20μm。就例1组的配比而言，完全可以将B磁铁精矿的比例调整为60％，而A磁铁精矿为0。同样，如果赤铁精矿的FeO含量较高，也可将A磁铁精矿的比例调整为60％，只要能满足烧结混合料中FeO的含量≥9％即可。如赤铁精矿的用量过高，为了使混合料中FeO含量不低于9.0％，可配人适量的氧化铁皮，如表2中的例3和例4组所示。当然，如果钢铁工业废料的资源充足，还可适当提高赤铁精矿的使用量。

表3利用系数、转鼓指数与混合料中FeO含量的关系

    例1    例2    例3    例4 混合料中FeO/％    12.15    10.1    9.92    9.1 利用系数/t/m².h    2.159    1.878    1.853    1.741  转鼓指数/％    61.9    59.2    58.9    57.9  烧结矿中FeO/％    7.75    6.2    7.5    8.85

表3提供了混合料中FeO含量对赤铁精矿烧结指标的影响。通过对表2配比所做的试验结果表明：当烧结矿碱度一定时，随着烧结混合料中FeO含量由9.10％升高到12.15％时，烧结的利用系数也随之由1.741t/m²·h上升到了2.159t/m²·h，烧结矿的转鼓强度也由57.9％提高到了61.9％，如表3所示。

表4烧结矿的还原性及还原粉化指数

    500℃低温还原粉化指数(RDI，％)  900℃还原度    ＞6.3mm    ＞+3.15mm    ＜-0.5mm    (RI，％)  例1    68.74    87.67    2.07    85.02  例2    60.82    81.36    3.87    80.98  例3    66.43    87.39    3.84    84.65  例4    54.53    83.78    4.69    80.25

表5烧结矿矿物组成(面积百分含量，％)

   赤铁矿   磁铁矿   铁酸钙 硅酸二钙   玻璃相   其它   25～30   30～35   25～30   3～5   0.5～2   0～1

采用本发明实施例生产的烧结矿的冶金性能见表4。由表4可知，500℃低温还原粉化RDI_+315mm高于80％，900℃还原度也达到80％以上，冶金性能优良。这是由烧结矿的微观结构和矿物组成决定的。烧结矿的结构比较均匀。从表5可以看出，烧结矿的粘结相以针状铁酸钙为主，达25％以上。磁铁矿主要被铁酸钙、少量的玻璃质胶结呈交织熔蚀结构。采用本发明方法改善了赤铁精矿烧结温度高、烧结性差的烧结特性，同时也解决了赤铁精矿“泥”和“粘”带来的配料操作及混匀、造球诸多方面的技术问题，改善了料层透气性。降低了燃料用量，改善了氧化性气氛，得到了以铁酸钙为主要粘结相的烧结矿。