烧结成矿过程中铁酸钙特征与冶金性能定量关系

烧结成矿过程中铁酸钙质量分数、晶体形态及其结晶粒度等特征对烧结矿质量好坏有重要影响。本文以现场烧结配料结构为基准，使用分析纯进行不同温度梯度微型烧结试验，利用偏光显微镜重点分析了烧结矿成矿过程中铁酸钙生成特征，并分析了其对烧结矿冶金性能的影响规律。结果表明：在1 280～1 400℃升温过程中，烧结矿以斑状结构为主，其中不同形态的铁酸钙质量分数共减少了26.40%,烧结矿RDI_{+3.15 mm}及RI指数分别由74%、72%降低为69.20%、67.57%;在1 250～1 280℃升温过程中和1 400～1 200℃降温过程中，烧结矿以交织熔蚀结构为主，有针柱状铁酸钙大量生成，且针柱状铁酸钙中Al₂O₃/SiO₂较小为0.25,烧结矿RDI_{+3.15 mm}及RI指数呈变好趋势；在1 200℃降温至室温的过程中，烧结矿主要以熔蚀结构为主，是板柱状和他形铁酸钙的形成阶段，尤其在1 200～1 100℃降温段，针状、柱状铁酸钙均占比较高为32.70%,烧结矿RDI_+3.15...     

SiO2对烧结矿冶金性能及微观结构的影响

为给高铁低硅烧结矿的生产提供理论依据,设计烧结矿碱度R为1.8、1.9和2.0,每种碱度下以SiO₂含量为变量,产生12组配矿方案进行烧结杯实验,研究SiO₂对烧结矿冶金性能及微观结构的影响.结果表明:SiO₂质量分数从4.8%~5.7%增加时,其冷态强度逐渐增加,最大增幅为8%;烧结矿还原性逐渐降低,降幅区间为从86.80%到81.01%;还原粉化指数RDI_+3.15逐渐增大,增幅区间为从75.95%到87.21%;对于软熔性能,其软化开始温度T₁₀在4.8%~5.4%的SiO₂含量区间先升高,在5.4%~5.7%之间又降低,而软化区间有变宽的趋势.选定一个碱度水平R=2.0,烧结矿SiO₂质量分数在4.8%~5.7%范围变化时,其微观结构由熔蚀状向针柱状发展,结构均匀性逐渐提高,主要矿物组成由赤铁矿向铁酸钙发展,且低温还原粉化的骸晶状赤铁矿逐渐消失.      

烧结矿低温还原粉化率的影响因素及预测模型

针对烧结矿低温还原粉化率传统检测方法时间滞后、过程繁杂、耗时较长等问题,本文以某钢铁厂400 m²烧结机烧结矿的性能指标为研究对象,选用60组训练集进行因子分析,建立以Al₂O₃、SiO₂、MgO、TiO₂、FeO质量分数以及R、w(MgO)/w(Al₂O₃)和w(CaO)/w(TFe)为自变量,低温还原粉化率为因变量的烧结矿低温还原粉化率预测模型。结果表明：影响烧结矿低温还原粉化率的主要因素是w(Al₂O₃)、w(SiO₂)、w(FeO)、R和w(MgO)/w(Al₂O₃);优化后预测模型为Y_RDI=1.137w(FeO)+5.56w(SiO₂)+26.44R-20.19w(MgO)/w(Al₂O₃)-6.07w(Al₂     

富氢气氛下不同含铁炉料的还原行为

 高炉低碳富氢冶炼技术如高炉喷吹煤粉、富氢燃料等会导致炉内炉腹煤气中氢气体积分数增加,为探究富氢对高炉上部炉料的影响,对富氢条件下不同含铁炉料的还原行为进行了试验研究。粉化试验结果表明,在20%H₂(体积分数)条件下,块矿和烧结矿的粉化率明显改善,RDI_{>3.15 mm}分别增加了11.08%和30.23%,同时富氢条件有利于含铁炉料粒度的均匀化。还原试验结果表明,在CO体积分数不变、改变H₂加入量条件下,球团矿和烧结矿还原度最高时的H₂体积分数为25%,块矿H₂体积分数则为10%。在保持(CO+H₂)体积分数30%不变、改变H₂加入量时,当H₂体积分数超过20%时,各含铁炉料的还原度均超过90%。扫描电镜分析结果表明,还原后的块矿明显生成渣相和铁相,球团矿出现良好的赤铁矿和磁铁矿相,烧结矿则呈“针状铁酸钙相-磁铁矿相-铁相”分层现象。     

基于RFE-DNN的烧结矿性能预警模型

针对某钢厂铁前数据库中烧结物料的预警空值与预警模型不完善问题，提出了一种烧结矿性能预警模型。将传统烧结工艺理论与大数据技术相结合，对原厂烧结生产数据进行预处理并搭建相应的烧结数据仓库，运用RFE(递归特征消除)对生产参数进行特征选择、重要性排序与相关性分析，然后运用DNN算法构建烧结矿化学成分与质量指标的预测模型，预测V₂O₅、CaO/SiO₂、TFe和FeO的R²分别达到0.965 8、0.824 7、0.846 2和0.871 1,预测筛分指数和转鼓指数的R²分别达到0.899和0.875,满足预测精度需求，并将预测结果结合预警区间对烧结矿性能进行预警。     

低硅低碱度烧结试验与热力学计算分析

低硅低碱度烧结可以提高烧结矿铁品位，但会恶化烧结矿质量。本文以涟钢烧结原料作为研究对象，从理论和烧结杯试验两方面对低硅低碱度烧结的可行性和下限进行研究。研究结果表明，烧结液相的生成量受碱度和SiO₂质量分数的影响很大，且烧结混合料的液相生成量与烧结矿转鼓强度呈线性相关关系；通过优化配矿，改变混合料中黏附粉的质量分数和液相生成能力，可以实现混合料中液相生成总量不变；理论分析和烧结杯试验均表明，低SiO₂质量分数烧结可以实现，但低碱度烧结难以实现，这是由于低碱度烧结会降低黏附粉的液相生成能力；低硅烧结可以实现SiO₂质量分数从5.0%降低至4.6%,提高烧结矿的铁品位0.62%,减少熔剂消耗量8.90 kg/t,低硅烧结产品的显微结构与基准产品一致，冶金性能也与基准产品相当。     

烧结矿应用于化学链燃烧的反应特性

本文通过热重实验研究了烧结矿作为载氧体的H₂还原反应特性,将其与通过溶解法制备的Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体进行了氧化还原反应性比较,在500~1250℃范围内研究了温度对于烧结矿还原反应过程的影响,在950℃下进行了30次循环反应实验,采用四种模型进行了反应动力学分析.结果表明,烧结矿的H₂还原转化率大于80%,可以完全再氧化,并具有良好的循环反应性能.在500~950℃范围内,随温度升高还原反应速率及最终转化率都显著增加;而当温度高于1100℃时,在反应后期还原反应速率和最终转化率有下降的趋势.在500~950℃范围内,对烧结矿的还原过程第一反应阶段(Fe₂O₃-Fe₃O₄/FeO,还原转化率< 25%)可采用二阶反应模型(M2)拟合,得到表观活化能为E=36.018 kJ·mol-1,指前因子为A₀=1.053×10-2 s -1;第二反应阶段(Fe₃O₄/FeO-Fe,还原转化率> 25%)采用收缩核模型(M4)拟合,得到的表观活化能为E=51.176 kJ·mol-1,指前因子为A₀=1.066×10-2 s -1.      

基于RDI>3.15 mm响应面法的烧结原料配矿方案优化

烧结矿在高炉低温还原气氛下容易发生碎裂粉化,会严重影响高炉透气性进而破坏高炉顺行。RDI_{>3.15 mm}(低温还原粉化指数)是反映烧结矿低温还原粉化现象发生程度的重要指标,但其大小受到烧结原料中MgO、Al₂O₃、碱度R等主要因素的影响。为了探究烧结原料成分因素对烧结矿低温还原粉化性能的影响程度及交互作用,提出一种基于RDI_{>3.15 mm}响应面的烧结原料配矿优化方法。首先,以w(MgO)、w(Al₂O₃)、碱度R为自变量,以烧结矿RDI_{>3.15 mm}指数为响应值,建立烧结矿RDI_{>3.15 mm}指数的响应面模型;其次,对试验得到的烧结矿RDI_{>3.15 mm}指数进行拟合,得到烧结矿RDI_{>3.15 mm}指数的预测公式;最后,通过最佳原料配比自制烧结矿并测得其RDI_{>3.15 mm}指数,验证了所提出方法的...     

不同含量Al2O3烧结矿矿相结构与RDI+3.15 mm的定量关系

目前高碱度烧结矿中铝含量明显增多,其低温还原粉化现象亦日趋严重。以化学纯为原料,固定碱度为2.0,采用微型烧结的方法实验室自制烧结矿,从工艺矿物学角度入手,运用偏光显微镜,厘清Al₂O₃对烧结矿矿相结构的影响规律及其与烧结矿低温还原粉化指数RDI_{+3.15 mm}的定量关系。结果表明,随着Al₂O₃质量分数由1.0%提高至3.0%,烧结矿的显微结构不均匀化加剧,由以交织-熔蚀结构为以主变为熔蚀结构为主,斑状结构有所增多;气孔率由32.47%减小至20.68%,且裂隙及不规则薄壁大气孔增多;黏结相总体含量增加,局部出现硅酸盐玻璃相,铁酸钙形态由针状向板柱状和他形发展;金属相磁铁矿、赤铁矿含量均有所较低,但骸晶状赤铁矿明显增多;RDI_{+3.15 mm}明显降低。分析探讨了铝对烧结矿矿相结构影响的机理及低温还原粉化的根本原因,提出改善高铝烧结矿低温还原粉化性能的建议。     

MgO对高碱度高铝烧结矿的影响

 随着钢铁企业高铝铁矿粉使用比例的提高,带来了高炉炉渣黏度增大、渣铁分离困难等一系列问题。采用烧结杯试验,研究了MgO含量增加对高碱度高铝烧结矿经济技术指标、冷强度和冶金性能的影响,采用Nova400 NanoSEM型场发射扫描电子显微镜分析了烧结矿微观结构。试验结果表明,高碱度高铝烧结矿中MgO质量分数从1.72%提高到2.49%时,垂直烧结速度降低4.38 mm/min,利用系数降低0.51 t/(m2·h),低温还原粉化指数增加6.7%;当烧结矿中MgO质量分数为2.11%时,转鼓指数和还原度最高,分别达到61.93%和86.39%;Mg2+主要固溶在磁铁矿晶格中并替代Fe2+,替代的质量分数最高达3.64%,生成的含镁磁铁矿抑制烧结矿降温过程中由Fe₃O₄→Fe₂O₃氧化过程的相变,减少了二次赤铁矿的生成,有利于改善烧结矿的低温还原粉化性能。研究结果可以为改善高碱度高铝烧结矿性能和提高炉渣流动性提供理论指导和参考依据。     

CaO--TiO2--Fe2O3三元系中Ca3TiFe2O8的生成机理

钒钛磁铁矿是烧结矿重要的原料之一,Ca₃TiFe₂O₈作为钒钛烧结矿中矿物被发现之后,其生成机理尚不明确.本文采用X射线衍射分析、元素能谱分析和TG-DSC分析相结合的方法,研究了Ca₃TiFe₂O₈的生成机理以及不同温度、CaO与TiO₂含量下Ca₃TiFe₂O₈的生成规律.实验结果表明,Ca₃TiFe₂O₈由Ca₂ Fe₂O₅和CaTiO₃反应生成,即CaO和Fe₂O₃反应生成Ca₂ Fe₂O₅;其后,与CaTiO₃反应生成Ca₃TiFe₂O₈.反应时间越长,Ca₃TiFe₂O₈的生成量越大,但反应温度对Ca₃TiFe₂O₈生成的影响并不明显.另外,还发现CaO含量越高,Ca₃TiFe₂O₈越易于生成,而且等摩尔Fe₂O₃和CaO下只要存在TiO₂,就会有Ca₃TiFe₂O₈生成.      

铁矿粉化学成分对烧结高温基础特性的影响

为对高温基础特性有一个更好了解以便指导烧结配矿、提高烧结矿质量，通过试验研究并测定了包括低硅矿在内的10种铁矿粉的同化性、液相流动性、黏结相强度和铁酸钙生成量等高温烧结特性，在此基础上，分析探讨了铁矿粉化学成分对烧结高温基础特性的影响。研究表明，烧损(LOI)值越高，同化温度越低，但LOI值过高会使得液相流动性和黏结相强度降低；Al₂O₃质量分数的增加会使同化温度下降、黏结相强度和铁酸钙生成量增加，而液相流动性随着Al₂O₃质量分数的增加先升高后降低，Al₂O₃质量分数位于1.0%～1.5%范围内液相流动性指数较高；黏结相强度和铁酸钙生成量随着铁矿粉中SiO₂质量分数的增加呈现先增加后降低的趋势，SiO₂质量分数低于6.0%时，随着SiO₂质量分数增加，同化温度下降。研究结果对探究铁矿粉高温基础特性的影响因素具有一定的参考意义。     

碱度对Fe2O3-CaO-SiO2体系矿物组成及显微结构的影响

作为高炉炼铁的主要原料之一，高碱度烧结矿质量对于炼铁工序经济技术指标有着重要影响。SiO₂与CaO的化学亲和力较强，易反应生成硅酸钙，抑制铁酸钙的生成，不利于粘结相形成。但SiO₂含量对Fe₂O₃-CaO-SiO₂体系的矿物组成和显微结构影响机制尚不明确。通过光学显微镜、X射线衍射和SEM-EDS方法研究了碱度(R)对铁酸钙和硅酸钙生成规律的影响。结果表明，当Fe₂O₃和CaO的摩尔比分别为2.0、2.5和3.0时，碱度范围为1.4≤R<1.7时，生成CaSiO₃和Ca₂SiO₄,而CaSiO₃随着碱度增加逐渐向Ca₂SiO₄转变；碱度为1.7时，发现有新相SFC生成；当碱度范围为1.73相消失，生成物相为Ca₂SiO     

不同蒸汽喷吹条件下烧结烟气的NOx和SO2排放规律

为降低烟气中NO_x和SO₂的排放质量浓度，提高固体燃料的燃烧效率，本文基于某钢铁厂的烧结原料开展50 kg级烧结杯试验，研究向烧结料面喷吹蒸汽条件下喷吹总量、喷吹流量及开始喷吹时间等因素对烧结过程NO_x和SO₂排放的影响。结果表明：点火8 min后向料面连续喷吹蒸汽15 min,当喷吹流量为0.02 m³/min时，烧结烟气中NO_x和SO₂排放质量浓度分别降低11.75%、13.25%,并且烧结矿的产、质量指标亦有优化。蒸汽的加入有利于固体燃料分子键的断裂，加速固体燃料挥发分中HCN和NH₃的析出进程，同时增强了烧结料层的局部还原性气氛，进而促进烧结过程NO的异相还原反应，降低了NO_x的排放质量浓度；向料面喷吹蒸汽会使过湿层增厚，使SO₂在过湿层中逐渐被吸收，当过湿层消失时，SO₂瞬间释放不充分，从而降低其排放质量浓度，并且延迟其排放峰值。本文研究...     

红土镍矿烧结节能降耗技术研究及应用

褐铁矿型红土镍矿具有较低的铁品位和丰富的结晶水及高熔点矿物,这导致其烧结矿产质量低、固体燃耗高。通过开发加压致密化烧结技术、热废气循环烧结技术及多力场协同强化烧结技术,显著改善了其烧结矿产质量指标,有力地促进了节能减排。相对于常规烧结工艺,采用多力场协同强化技术后,烧结矿转鼓强度由45.87%增至56.93%,利用系数由0.97增至1.15 t/(m2·h),固体燃耗从140.52减至107.91 kg/t,废气中CO₂、NO_x及SO₂最高体积分数分别由27.42%、0.019 8%和0.261 5%降至19.89%、0.015 4%及0.203 0%,有害气体排放明显减少。这在相关工业应用中得到进一步验证。为更好地实现褐铁矿型红土镍矿烧结的清洁生产,可开发球团烧结技术,以进一步改善烧结矿产质量指标和降低生产能耗,值得大力推广应用。     

X射线荧光光谱法测定镍烧结矿中10种组分

在高炉冶炼过程中，通过测定镍烧结矿的化学组分可以直观反馈炉况和产出铁水的质量。对镍烧结矿的化学组分进行测定时，由于缺少匹配的标准物质和合适的X射线荧光光谱法(XRF),目前行业内仍主要采用传统化学湿法进行测定，操作较为繁琐且测定周期长。实验采用熔融制样-X射线荧光光谱法测定镍烧结矿中的10种组分(Ni、TFe、Cr、Mn、SiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃、P、TiO₂)含量，探讨了熔剂、稀释比、脱模剂、熔融温度以及熔融时间对样品熔解和测定结果的影响。结果表明：在以无水四硼酸锂-碳酸锂(质量比为6∶1)作为熔剂、熔剂与样品的稀释比为20∶1、160 mg碘化铵试剂作为脱模剂、熔融温度为1 050℃的条件下熔制15 min,能够制成均匀、透明、无杂质的玻璃状样片。以普通烧结矿标准样品为主体，按一定比例添加镍标准溶液和高纯三氧化二铬试剂，配制11个具有一定含量梯度的校准样品用于建立校准曲线，能有效避免基体效应的干扰，所建立的各组分校准曲线的相关系数为0.999 6～1.000 0。方法用于镍烧结矿各组...     

烧结工艺中复合铁酸钙黏结相的研究进展

铁矿石烧结工艺是钢铁流程不可或缺的环节,铁酸钙作为烧结矿中最主要的黏结相,对烧结工艺及烧结矿冶金性能具有重要影响。综述了铁矿石烧结工艺中铁酸钙黏结相及其复合体系的化学组成、形成机理、还原机理和脉石成分对其影响等方面的研究进展。铁酸钙的化学组成取决于烧结矿中的Fe、Ca、Si、Al等元素的含量,复合铁酸钙(SFCA)可用通式xFe₂O₃·ySiO₂·zAl₂O₃·5CaO表示,且满足x+y+z=12;铁酸钙的生成机理受脉石成分之间的化学反应、不同温度和气氛条件下相变过程的影响,对生成机理的研究对于控制烧结矿中黏结相含量具有关键作用;铁酸钙的还原路径受黏结相组成、还原温度、气氛组成等影响,四元复合铁酸钙的还原路径暂时缺乏研究,还原机理的研究对于提高铁矿石冶炼效率和降低能耗具有重要意义;脉石材料是影响铁酸钙形成和还原的重要因素,SiO₂、Al₂O₃、MgO等可改变铁酸钙的晶体结构及其生成和还原机理。最后,基于当前铁酸钙...     

红土镍矿双层配碳烧结性能及烟气污染物排放的变化

为开发利用储量丰富、价格低廉的红土镍矿，本文在不提高总配碳量的条件下，通过改变上下料层混合料中固体燃料的占比，进行红土镍矿双层配碳烧结试验，研究新工艺的烧结性能及其对混合料制粒性能的影响，并分析烧结烟气中污染物的变化规律。结果表明：双层配碳烧结可使上下料层热量分布更均匀，降低下料层的过熔现象，改善制粒效果，增强烧结过程料层透气性，使无烟煤燃烧更加充分，并大幅提高烧结性能；与基准试验相比，两组试验烧结矿的成品率分别提高7.99%和10.40%,转鼓强度分别提高6.77%和5.34%,利用系数分别提高0.29、0.20 t/(m²·h),固体燃料消耗分别降低15.80、22.59 kg/t,烧结矿性能均有大幅度提高；双层配碳烧结有助于减少污染物排放，其中NO_x和SO₂排放量均减少31.14%和61.35%,有利于环境保护。     

莱钢高炉解剖软熔带含铁炉料特性分析

基于莱钢2007年120 m3生产高炉科学解剖研究内容,系统分析了含铁炉料在软熔带位置物化属性。结果表明,高炉软熔带呈不规则倒V形分布,软熔层矿石还原度由低温侧向高温侧逐渐增加,其中烧结矿的还原度由40%~70%增加至80%~95%,球团矿的还原度由40%~50%增加至70%。软熔层低温侧烧结矿金属化率为20%~45%,球团矿的金属化率为10%~20%,在高温侧烧结矿的金属化率为70%~95%,球团矿的金属化率约为50%~70%。含铁炉料在软熔带区域发生了剧烈的还原反应,其中烧结矿金属化率增加的幅度大于球团矿的主要原因为烧结矿的还原性好于球团矿的还原性。矿相分析表明软熔带中球团矿已没有Fe₂O₃、Fe₃O₄存在,铁主要以FeO和金属铁存在,在软熔带区域存在被还原生成中空的铁壳球团矿。     

焦炉煤气重整成分变化规律热力学计算

为明确焦炉煤气重整工艺中温度及组分对焦炉煤气重整平衡组分的影响规律，对CH₄-H₂-CO-CO₂-H₂O-O₂竖炉焦炉煤气体系自重整过程中温度、压力、O₂、CO₂和H₂O的变化规律进行了热力学平衡模拟研究。结果表明：高温以及较低的体系压力对焦炉煤气自重整有利，但CH₄转化率较低。在给定焦炉煤气成分及条件下，焦炉煤气重整过程中加入O₂会使CH₄转化变得容易，计算得到的O₂最佳加入量为5.69%(摩尔分数),此时CH₄转化率已经达到99.48%,还原气平衡组分中H₂的摩尔分数可由68.39%提升至75.99%,CO摩尔分数由4.36%提升至18.12%,H₂与CO体积比降至4.19;CO₂加入量是调节焦炉煤气平衡组分中H₂...