鞍钢炉料冶金性能动态热模拟试验研究

按球团矿在鞍钢2 580 m3高炉内不同高度位置的温度条件、气氛及停留时间,在实验室动态模拟了炉料在高炉内的升温还原变化过程。通过球团升温还原膨胀试验、不同温度下恒温还原试验和900℃标准检测结果对比分析,得出了在高炉条件下的还原膨胀率低于检验标准的900℃膨胀率;鞍钢球团矿还原膨胀在正常范围内,但对弓一球团还原膨胀也应引起重视。鞍钢高炉使用酸性球团矿的配比在20%~30%时,熔滴性能相差不大。高炉使用球团矿比例由25%提高到30%后,炉况波动的主要原因不在于球团矿比例增加。通过生产一定镁或钙含量的球团均可降低球团矿还原膨胀及改善熔滴性能,从而可提高球团矿使用比例。     

球团矿的热态性能试验及改进措施

模拟球团矿在高炉内不同高度的温度、气氛和停留时间等条件下,实验室动态测定球团矿的升温还原变化。实验结果表明:温度高低、配比、镁成分均会对球团矿熔滴性能和还原膨胀率造成不同程度的影响。     

球团矿恒温和升温直接还原膨胀行为试验

 将球团矿分别在900 ℃恒温和升温试验条件下还原,研究了球团矿的还原膨胀行为;分析了2种温度条件下球团膨胀机理;对比了2种条件下的试验结果,观察分析了还原后球团的外观和微观组织形貌,得到了导致2种温度条件下球团膨胀差异的原因。研究结果表明：恒温还原球团的最大膨胀值为18.3%,升温还原时为8.3%,恒温还原球团的膨胀行为更加明显;裂纹和气孔的形成以及金属铁的析出形态差异是造成膨胀差异的主要原因。由此得出,为了得到与实际生产相近的还原膨胀行为,球团矿应该在升温条件或模拟的生产条件下进行还原试验。     

低硅含镁球团矿抗压强度及冶金性能

提高入炉原料品位降低硅含量,改善冶金性能是高炉精料的主要方向。研究了低硅球团矿的还原膨胀率及MgO对低硅球团矿抗压强度和冶金性能的影响。研究结果显示,低硅球团矿虽然具有品位高,脉石含量低等优点,但随着SiO2含量的降低球团矿还原膨胀率恶化,影响高炉冶炼。低硅球团配加含镁添加剂可以有效控制还原膨胀率,同时改善球团矿的还原度和熔滴性能。球团矿SiO2的质量分数低于2%时,还原膨胀率在60%以上;当MgO的质量分数提高到2.15%以上时,还原膨胀率能降到20%以下,但随着MgO含量的增加低硅球团矿抗压强度下降,需要提高焙烧温度,才能形成稳定的铁酸镁,改善抗压强度。MgO的质量分数为2.15%时,焙烧温度要提高到1 270℃,MgO的质量分数超过2.8%以上时,焙烧温度需要提高到1 300℃。     

低碱度镁质氧化球团的试验研究

 通过往铁精矿中添加菱镁石和石灰石改变球团MgO含量和碱度（R）的试验研究,得到一种低碱度镁质球团矿,其具有机械强度高、还原性能好、还原膨胀低、软熔温度高的特点。提高球团MgO的质量分数到2.5%、碱度为0.2时,相比普通酸性球团矿,球团机械强度从3167 N/个提高到3517 N/个,球团还原度从70.52%提高到8080%,还原膨胀从13.3%下降到5.7%,软化开始和结束温度、熔滴温度分别提高了34、33、110 ℃。球团矿的还原性和软熔性能的改善,缩小了球团矿与高碱度烧结矿在冶金性能方面的差距。     

PMC矿粒度及球团预热、焙烧工艺参数的选择

 为了促进PMC矿粉的高效利用,研究了PMC矿粉粒度和预热、焙烧温度对球团矿抗压强度、还原度、低温还原粉化、膨胀率、转鼓强度、孔隙率和熔滴性能的影响。结果表明,随着预热、焙烧温度的升高,改善了球团矿的抗压强度、还原度、转鼓强度和软熔滴落性能,低温还原粉化率变化幅度较小。随着焙烧温度的升高,膨胀率先升高后降低,孔隙率降低。随着预热温度的升高,1号球团矿 (PMC 0.074 mm)的膨胀率下降,2号球团矿(PMC 0.045 mm)的膨胀率小幅度升高;随预热温度的升高,两种PMC球团矿孔隙率先降低然后升高,在预热温度为950 ℃时,孔隙率最低。根据上述研究结果,通过加权灰色关联度法确定了PMC矿球团生产最佳工艺参数,粒度为0.074 mm,预热温度为925 ℃,焙烧温度为1 300 ℃。     

带式焙烧机制备镁质球团的工艺及机理研究

针对镁质球团在回转窑中易粉化而造成结圈进而影响生产顺利进行的问题,以管炉试验为基础,采用半工业实验模拟带式焙烧机制备镁质球团的方法,研究在最佳焙烧制度下不同碱度与不同MgO质量分数对球团化学成分、冷态强度、冶金性能与高温固结特性的影响。结果表明:随着MgO质量分数的增加,成品球团矿抗压强度略微下降,但成品球团矿的还原膨胀率有所降低,软化温度区间与软熔温度区间有所提高。在预热温度900℃、预热时间6 min、焙烧温度1 170～1 250℃、焙烧时间12 min、均热温度1 000℃、均热时间3 min的热工制度下,70%巴矿与30%澳矿的混合矿在模拟带式焙烧机条件下,可以得到强度达标、冶金性能较好的成品球团矿。     

秘鲁球团矿的试验研究

本文简述了试验所用设备及方法，分析了还原、还原、还原粉化、还原膨胀以及熔滴等试验结果。结果表明，秘鲁球团矿是一种含铁高达６６．０３％的高品位球团矿。其还原粉化指数、还原体积膨胀率的指标均达到国家标准，熔滴性能亦优于迁安球团矿。     

球团配加镁质熔剂及新型皂土试验

为生产含MgO的镁质球团用来替代烧结矿中MgO,确保高炉造渣所需的适宜的MgO质量分数,考察了在球团生产中添加一种新型球团黏结剂(新型皂土)和一种氧化镁质熔剂(镁石粉)时,对造球焙烧及球团矿冶金性能的影响。试验结果表明,镁质球团生球落下强度有所提高,350℃时未发生爆裂。配加新型皂土可提高球团品位,降低Si O2质量分数。镁质球团的低温还原粉化指标和体积膨胀率指标均有所改善。而且,软化温度升高,软化温度区间变窄,有利于软熔带由高炉上部往下部移动,改善高炉透气性。在保证综合入炉铁料MgO质量分数不变的条件下,当烧结矿自然带入的MgO质量分数为1.2%时,球团矿中的MgO质量分数大于1.90%,可满足高炉要求。     

宣钢高炉含铁炉料熔滴性能

对宣钢高炉炉料结构进行了熔滴性能试验研究。单矿的熔滴试验结果表明:宣钢常用的2种烧结矿软化性能较好,但滴落性能较差,1 520℃仍未滴落;3种球团矿中自产球总体熔滴指标最好但软化区间最长(313℃);2种块矿中PB矿开始软化温度最低软熔区间最长,试验中未能滴落。蒙古矿软熔性能较好,但滴落温度高达1 518℃。通过对15种配矿方案进行的熔滴试验,结果表明:降低烧结矿配比,提高PB矿比例可改善炉料的熔滴性能。在试验条件下,配矿方案为"烧结矿68%+球团矿16%+PB矿16%"的炉料结构熔滴性能最佳。     

配加高铁赤泥降低球团矿膨润土用量的研究

利用高铁赤泥的吸水性和胶结作用进行了降低球团膨润土用量的试验研究。实验室试验和工业试验结果表明:配加高铁赤泥能有效减少膨润土用量,其配比可由1.5%降到0.8%;当膨润土配比为0.8%时,生球强度、成品球强度、化学成分等都能满足球团生产要求;在冶金性能方面,添加赤泥球团的低温粉化指标优于普通球团,而还原性、还原膨胀、软熔性能低于普通球团。     

铁矿球团适宜MgO／SiO2比值的试验研究

在实验室条件下对不同MgO／SiO2比值（0．044、0．380、0．540）的酸性球团进行试验研究。试验结果表明,随着MgO含量的增加,球团矿低温还原粉化率指标有所改善,还原膨胀指数明显降低,球团矿的软融开始温度提高、软化区间变窄。当球团矿MgO／SiO2为0．45—0．55时,其高温冶金性能改善。     

球团配加赤铁精矿的试验研究

利用球团模拟试验炉对配加10%～50%的赤铁精矿进行了试验,试验条件：干燥温度600℃,时间10 min;预热温度900℃,时间20 min;强氧化性气氛,焙烧30 min。结果表明,生产强度〉200 kg/个的球团矿,赤铁精矿配比30%以下时,需要的最低焙烧温度为1 180℃;35%时,最低为1 200℃;40%～50%时,则最低为1 220℃以上。赤铁精矿配比从10%增加到50%,可使球团矿的铁品位增加约0.7%、SiO2含量降低1%;还原度及低温还原120粉化率相差不大。同时,进行了配加煤粉、焦粉、有机黏结剂和PT粉的探索试验,试验表明,添加物对降低焙烧温度和提高球团矿强度有较好的作用,配加3%的PT粉,赤铁精矿配比30%球团矿的焙烧温度可降低50℃以上。     

凌钢含铁粉尘合理搭配利用试验

根据转炉灰(泥)的成分提出了优化利用方式,并从造球和还原两方面研究了高炉灰与转炉灰(泥)的搭配利用情况。造球过程中充分利用转炉灰中游离CaO的黏性以及CO2气氛中的硬化作用,在不添加黏结剂的情况下可以获得满足生产要求的球团。以高炉灰为碳源,与转炉灰(泥)搭配还原,还原温度超过1 250℃后锌的脱除率达到95%以上,温度进一步提升至1 280℃后铁的还原度达到80%以上,多数情况下超过95%,为高炉灰与转炉灰(泥)利用提出了一种有效途径。     

球团矿中MgO含量对炉料熔滴性能的影响

球团矿带入适宜的MgO可以提高炉渣的冶金性能,有利于高炉冶炼。为了探究球团矿MgO含量对高炉炉料性能的影响,在全球团冶炼的条件下,以高炉终渣成分为依据进行配料,利用高温熔滴炉检测球团矿不同w(MgO)时高炉初渣性质、炉料软熔滴落性能的变化情况。试验结果表明,随球团矿w(MgO)升高,初渣中未矿化的MgO明显增多,软化结束温度升高,软化温度区间变宽,炉料软化性能变差。当球团矿w(MgO)大于1.01%后初渣熔点升高,导致熔化特征温度升高,熔化带位置向高温区移动,熔化温度区间变窄,熔化带透气性提高;炉料的软熔带温度区间由229 ℃升高至269 ℃,软熔带增厚,炉料整体透气性变差。由于初渣中w((MgO))随之增加,初渣黏度升高,炉料最大压差和熔滴性能特征值增大。因此,在试验范围内,随球团矿w(MgO)升高,高炉炉料的软熔滴落性能恶化,渣铁分离变差,不利于高炉顺行。     

Mechanisms of Swelling of Iron Ore Oxidized Pellets in High Reduction Potential Atmosphere

The influences of the time,temperature and atmosphere on the reduction swelling of oxidized pellets were investigated by single factor experiments.The mechanisms of reduction swelling of oxidized pellets were analyzed and investigated by SEM(scanning electron microscopy)and XRD(X-ray diffractometer)analysis.The results show that the change rules of reduction swelling index of oxidized pellets in different reduction atmospheres are very similar.With the increase of reduction time,the reduction swelling index moves up firstly and then down.When the reduction temperature is above 900℃,α-quartz turns intoα-tridymite,and the transition generates additional volume expansion effect.The reduction swelling index changes faster in H2 atmosphere than in CO atmosphere.Increasing H2 content in the reduction atmosphere is useful to decrease the reduction swelling index,but it is also easy to cause oxidized pellets cracking.     

褐铁矿含碳球团的爆裂特性研究

根据褐铁矿含碳球团转底炉还原熔分生产粒铁的技术思想,对褐铁矿含碳球团的爆裂特性进行了实验研究.实验结果表明,褐铁矿含碳球团的爆裂与结晶水的解离有关,结晶水解离速度较快,在950℃下90s内球团中的结晶水基本上全部解离,褐铁矿含碳球团的爆裂温度约为900℃,与不含煤粉的褐铁矿球团相比约高100℃,含碳球团有利于减弱爆裂,因此,褐铁矿含碳球团的入炉温度要低于900℃.在爆裂温度以下,褐铁矿含碳球团的预热温度越低,预热时间越短,到1 300℃急速加热时,球团爆裂越严重.因此,在本实验条件下,球团最佳入炉温度约为850℃.     

Effects of MgO Containing Additive on Low-Temperature Metallurgical Properties of Oxidized Pellet

 As a main charging form of BF (blast furnace), pellets play an important role in blast furnace process. However, comparing with sinters, pellets have many disadvantages, such as reduction swelling, low softening and melting temperature and so on. Therefore, the flux pellets have been applied in blast furnace widely, especially MgO containing pellets. The light burned magnesite is applied as MgO containing additive in pellet production. The characters of light burned magnesite are explored. Meanwhile, the effects of it on low-temperature metallurgical properties are investigated such as low-temperature reduction degradation index (RDI), compressive strength (CS) and the reduction swelling index (RSI). The light burned magnesite calcined at 850 ℃ manifests better grindability, larger specific surface area, and higher hydration activity. It is found that the addition of light burned magnesite can improve low-temperature metallurgical properties (RDI, RSI) of the pellets. With the increase of light burned magnesite in pellets, the RSI and RDI decrease gradually; when the proportion of light burned magnesite does not exceed 2. 0% in pellets, the CS decreases slightly, but it still surpasses 2689 N, which can still meet the demand of BF.     

基于矿相结构与冶金性能的酸性球团质量综合评价

针对中国高炉冶炼沿用的“高碱度烧结矿+酸性球团+块矿”的炉料结构,立足于化学成分、微观矿相结构、物理性能及冶金性能,从多角度对5种进口酸性球团矿的质量进行综合评价。结果表明,北美酸球物理性能相对较好,转鼓指数分别为95.67%、95.55%;巴西酸球还原后的抗压强度普遍偏低,分别为282.8、347.6 N。巴西酸球主要以条状赤铁矿存在,铁相中不规则分布较多的孔洞;北美的K型高硅酸球矿晶发育良好;欧洲的U型酸球矿晶发育较差,赤铁矿结晶断裂严重,形成大量不规则气孔。巴西酸球还原膨胀指数较高,分别为24.21%、18.05%;V型酸球和C型酸球软化熔融区间适宜,料层对煤气流阻力较小,有利于还原气流顺行,冶金性能相对突出。因此,北美的C型酸球良好的冷态强度有利于长途储运,还原状态下的C型酸球膨胀系数较低且仍能保持较高的热态强度,熔融状态下的料柱对高炉煤气流阻力较小,符合中国高炉冶炼的炉料要求。     

喷吹煤与废塑料时矿石的还原粉化性能

以首钢炼铁原料为基础,对高炉喷吹煤与废塑料条件下的矿石还原粉化性能进行研究。结果表明:温度是影响炉料低温还原粉化的主要因素,500℃时粉化最为严重,900℃时炉料的低温还原粉化基本结束,在500~900℃,炉料粉化率随温度的升高而降低;相同温度条件下,炉料的低温还原粉化率随H2含量的增加而增加,随CO2含量的增加而减少;喷吹煤与废塑料后,炉料的低温还原粉化性能不会影响高炉的顺行;烧结矿的低温还原粉化率较大,球团矿、块矿较小。