摘要：本文是筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)，主要針對(duì)高堿度礦石的不同堿度下配碳量與燒結(jié)時(shí)間、燒成率等工藝參數(shù)的關(guān)系做出了簡(jiǎn)要分析探討。以供參考。
　　關(guān)鍵詞：燒結(jié)礦；堿度；燒結(jié)工藝
　　前言
　　隨著鐵礦石以及原燃料價(jià)格的增加,各大鋼鐵企業(yè)都本著開源節(jié)流、降本增效的原則,不斷加大技術(shù)革新和流程優(yōu)化的力度,尤其是在爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面下足了功夫。高堿度燒結(jié)礦具有強(qiáng)度好,冶金性能優(yōu)越,經(jīng)濟(jì)效益可觀的特點(diǎn),故其作為高爐主要入爐原料的重要地位不可動(dòng)搖,但是高堿度燒結(jié)礦使用量的增加勢(shì)必會(huì)加大酸性球團(tuán)礦的使用量,球團(tuán)礦不論是外購(gòu)還是自產(chǎn),成本都不低,這與各大鋼鐵企業(yè)的整體利益相悖。為了找到一種替代酸性球團(tuán)的合適原料,低堿度燒結(jié)礦可作為首選原料。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)R=0.06~3.0的燒結(jié)礦進(jìn)行研究(其中0.06為不配石灰粉情況下燒結(jié)混合料的堿度),初步分析不同堿度燒結(jié)礦與燒結(jié)時(shí)間、燒成率、常溫抗壓強(qiáng)度等燒結(jié)工藝的關(guān)系,從而對(duì)高低堿度燒結(jié)礦合理搭配提供一些參考值,并且也為后續(xù)研究提供依據(jù)。
　　1試驗(yàn)內(nèi)容
　　1.1燒結(jié)礦試樣的制備
　　試驗(yàn)中燒結(jié)試樣的制取由本實(shí)驗(yàn)室自行設(shè)計(jì)開發(fā)的φ60mm的小型燒結(jié)杯模擬現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)進(jìn)行燒結(jié)試驗(yàn),其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。原燃料化學(xué)成分分析結(jié)果如表1、2所示。
　　表1焦粉的化學(xué)成分%
　　C 揮發(fā)份 CaO SiO2
　　81.79 1.99 1.19 6.92
　　表2原料化學(xué)成分%
　　原料種類 TFe FeO CaO SiO2 AL2O3 MgO TiO2 Ig
　　精粉 64.24 9.79 0.22 7.11 0.41 0.54 0.09 0.00
　　進(jìn)口礦粉A 66.73 0.76 0.20 1.72 0.64 0.15 0.06 0.00
　　進(jìn)口礦粉B 61.98 0.42 0.11 4.00 2.06 0.42 0.08 3.72
　　石灰粉 - - 53.28 1.17 0.61 1.25 - 43.20
　　根據(jù)所用礦粉使用情況,實(shí)驗(yàn)中燒結(jié)原料的配礦方案是:20%精粉+35%進(jìn)口礦粉A+45%進(jìn)口礦粉B。實(shí)驗(yàn)中每杯燒結(jié)杯所裝混合料210g、鋪底料15g、點(diǎn)火木炭20g、總重為245g。燒結(jié)過(guò)程中的鼓風(fēng)量為1.6m3•h-1,燒結(jié)溫度為1070℃。
　　
　　圖1小型燒結(jié)杯結(jié)構(gòu)示意圖
　　1.2抗壓試驗(yàn)
　　因小型燒結(jié)杯加工的產(chǎn)品呈圓柱體,截面直徑約40mm,所以需用巖石切片機(jī)將外觀良好的燒結(jié)礦切成厚15±0.2mm的片狀,每一個(gè)堿度燒結(jié)礦制取10個(gè)試樣,然后再采用彈簧壓力機(jī)對(duì)每個(gè)堿度下的10個(gè)片狀燒結(jié)試樣進(jìn)行抗壓試驗(yàn),再根據(jù)公式計(jì)算出每個(gè)燒結(jié)試樣的抗壓值,然后對(duì)10個(gè)試樣求平均值作為此堿度下燒結(jié)礦的抗壓值。
　　
　　式中:P---抗壓值,MPa;
　　F---壓力值,N;
　　S---橫截面積,mm2。
　　2試驗(yàn)結(jié)果及分析
　　表3燒結(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)（堿度0.06~3.0）
　　堿度 配焦量% 折合配碳量% 燒結(jié)時(shí)間min 燒成率% 強(qiáng)度MPa
　　0.06 6.2 5.07 23.0 82.11 25.64
　　0.2 6.1 4.99 20.7 80.32 21.42
　　0.4 5.9 4.83 20.5 78.31 17.12
　　0.6 5.7 4.66 20.3 77.61 16.31
　　0.8 5.5 4.50 21.3 77.15 14.72
　　1.0 5.4 4.42 22.4 74.86 12.87
　　1.2 5.2 4.25 20.4 74.23 8.89
　　1.4 5.2 4.25 18.9 78.79 9.18
　　1.6 5.2 4.25 19.1 69.45 13.85
　　1.8 5.2 4.50 19.2 77.96 20.03
　　2.0 5.4 4.74 19.8 73.91 25.74
　　2.2 6.2 5.07 21.1 74.40 26.39
　　2.4 6.4 5.23 21.0 71.30 26.59
　　2.6 6.6 5.40 26.5 80.60 29.80
　　2.8 6.8 5.56 22.7 79.80 34.26
　　3.0 7.0 5.73 25.3 75.10 33.18
　　
　　表4R=2.4時(shí)燒結(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)
　　堿度 配焦量% 折合配碳量% 燒結(jié)時(shí)間min 燒成率% 強(qiáng)度MPa
　　2.4 6.2 5.07 20.4 68.24 23.56
　　2.4 6.3 5.15 20.2 70.45 25.72
　　2.4 6.4 5.23 21.0 71.30 26.59
　　
　　表5R=1.8時(shí)燒結(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)
　　堿度 配焦量% 折合配碳量% 燒結(jié)時(shí)間min 燒成率% 強(qiáng)度MPa
　　1.8 5.0 4.09 22.2 61.11 10.21
　　1.8 5.1 4.17 19.2 68.11 12.03
　　1.8 5.2 4.25 20.1 74.69 14.58
　　1.8 5.5 4.50 19.2 77.96 20.03
　　
　　表6R=1.3時(shí)燒結(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)
　　堿度 配焦量% 折合配碳量% 燒結(jié)時(shí)間min 燒成率% 強(qiáng)度MPa
　　1.3 5.2 4.25 19.2 72.78 9.12
　　1.3 5.3 4.33 21.0 82.43 10.67
　　1.3 5.4 4.42 21.1 84.90 13.54
　　
　　表7R=1.1時(shí)燒結(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)
　　堿度 配焦量% 折合配碳量% 燒結(jié)時(shí)間min 燒成率% 強(qiáng)度MPa
　　1.1 5.2 4.25 25.5 72.43 10.94
　　1.1 5.3 4.33 21.2 75.15 12.19
　　1.1 5.4 4.42 21.5 77.33 14.37
　　
　　表8R=0.7時(shí)燒結(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)
　　堿度 配焦量% 折合配碳量% 燒結(jié)時(shí)間min 燒成率% 強(qiáng)度MPa
　　0.7 5.4 4.42 30.5 69.1 11.22
　　0.7 5.5 4.50 22.3 76.34 12.83
　　0.7 5.6 4.58 20.0 79.41 18.88
　　這里要說(shuō)明的是因?yàn)楸敬卧囼?yàn)熔劑全部使用的是石灰,所以配碳量相對(duì)高一些,加上小型燒結(jié)杯有邊緣效應(yīng),為了減少邊緣效應(yīng)也要多配碳,正常情況下,本實(shí)驗(yàn)中配碳量要比實(shí)際生產(chǎn)中多0.5~0.8個(gè)百分點(diǎn)。
　　從表3可以看出燒結(jié)礦的常溫抗壓強(qiáng)度隨著堿度的增大是先降低到一最小值然后再升高到一峰值,后又有所回落的一個(gè)趨勢(shì)。明顯分界點(diǎn)為R=1.2時(shí),此時(shí)的常溫抗壓強(qiáng)度SP僅為8.89MPa,最大值是在堿度為2.8時(shí),SP=34.26MPa。R=1.2時(shí),燒結(jié)礦為自熔性燒結(jié)礦,其粘結(jié)相是由脆性大的鈣鐵橄欖石代替了強(qiáng)度好的鐵橄欖石,并且在這個(gè)堿度內(nèi)極易發(fā)生正硅酸鈣的相變,使體積膨脹引起粉化從而導(dǎo)致強(qiáng)度最低。R<1.2時(shí),隨著堿度的增加燒結(jié)礦強(qiáng)度是逐漸下降的,這是因?yàn)樵趬A度小于1的區(qū)間內(nèi)燒結(jié)礦屬于低堿度燒結(jié)礦,低堿度燒結(jié)礦的粘結(jié)相主要是鐵橄欖石,鐵橄欖石強(qiáng)度很好,且在堿度低時(shí)含量多,所以在低堿度范圍內(nèi)堿度的增加會(huì)使鐵橄欖石量減少所以燒結(jié)礦強(qiáng)度會(huì)降低。堿度在1.0~1.2的燒結(jié)礦屬于自熔性燒結(jié)礦,此時(shí)強(qiáng)度好的鐵橄欖石逐漸被脆性大的鈣鐵橄欖石代替,并且此時(shí)正硅酸鈣的量也開始增加,并逐漸對(duì)燒結(jié)礦強(qiáng)度起主要影響作用。因此隨堿度增加正硅酸鈣增多,強(qiáng)度降低,到堿度為1.2時(shí)強(qiáng)度最低。R>1.2時(shí),隨著堿度的增加,燒結(jié)礦強(qiáng)度呈上升趨勢(shì),但堿度為2.8以后燒結(jié)礦強(qiáng)度略有降低。這是因?yàn)閴A度大于1.2后燒結(jié)礦粘結(jié)相中鐵酸鈣和正硅酸鈣的數(shù)量逐漸增多,且鐵酸鈣逐漸對(duì)燒結(jié)礦強(qiáng)度占主要作用,鐵酸鈣是強(qiáng)度和還原性都很好的一種粘結(jié)相,但堿度過(guò)高也會(huì)生成強(qiáng)度差一些的鐵酸二鈣,所以堿度大于1.2后燒結(jié)礦強(qiáng)度逐漸升高,到2.8時(shí)達(dá)到最高,強(qiáng)度為34.26MPa,堿度再增高燒結(jié)礦的強(qiáng)度有所回落。
　　從表3及表4~8可以看出燒結(jié)礦的燒成率在低堿度和高堿度范圍內(nèi)較好,自熔性堿度范圍內(nèi)的較差。燒結(jié)時(shí)間和配碳量與燒結(jié)礦堿度沒有明顯的關(guān)系。
　　表4~8是對(duì)選出的幾個(gè)代表性堿度0.7,1.1,1.3,1.8,2.4的燒結(jié)原料進(jìn)行燒結(jié)所得數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)表4~8橫向和縱向?qū)Ρ瓤梢钥闯鰺�結(jié)礦的抗壓強(qiáng)度和燒成率均隨著燒結(jié)配碳量的增加而升高。
　　通過(guò)表3~8知在超高堿度和超低堿度范圍內(nèi)燒結(jié)原料的配碳量相對(duì)高些,主要是因本實(shí)驗(yàn)熔劑全為石灰粉,石灰分解吸熱,故高堿度燒結(jié)礦配碳量較多;低堿度燒結(jié)礦中液相量較少,為了達(dá)到適合的強(qiáng)度和燒成率也必須加大配碳量,故低堿度配碳也較多。
　　綜合表3~8可以總結(jié)出不論何種堿度燒結(jié)礦,可以通過(guò)適當(dāng)?shù)脑龃笈涮剂縼?lái)提高燒結(jié)礦的強(qiáng)度和燒成率。表4~8中顯示出R=2.4時(shí)適宜的配碳量為5.23;R=1.8時(shí)適宜的配碳量為4.5;R=1.3時(shí)適宜配碳量為4.42;R=1.1時(shí)適宜配碳量4.42;R=0.7時(shí)適宜配碳量為4.58。縱觀表3~8數(shù)據(jù)并考慮小型燒結(jié)杯的邊緣效應(yīng),整個(gè)堿度范圍內(nèi)適宜的燒結(jié)配碳量為5.3%。
　　3結(jié)論
　　(1)燒結(jié)礦常溫抗壓強(qiáng)度隨著堿度的增加呈先降低后升高然后又回落的趨勢(shì)。其中最低點(diǎn)出現(xiàn)在R=1.2時(shí),最高點(diǎn)在R=2.8時(shí)。
　　(2)高堿度和低堿度范圍內(nèi)燒結(jié)礦的燒成率較高,自熔性范圍內(nèi)燒結(jié)率較低。
　　(3)在本實(shí)驗(yàn)燒結(jié)配碳量下,燒結(jié)礦的燒成率和常溫抗壓強(qiáng)度均隨配碳量的增加而升高。
　　(4)燒結(jié)時(shí)間和燒結(jié)礦堿度沒有明顯的關(guān)系。
　　(5)整個(gè)堿度范圍內(nèi)適宜的燒結(jié)配碳量為5.3%。