劉春暖李京社張新兵宋延琦楊樹(shù)峰

(1.新興河北工程技術(shù)公司;2.北京科技大學(xué))

邯邢地區(qū)精礦粉配加伊朗礦造球研究

劉春暖1李京社2張新兵2宋延琦2楊樹(shù)峰2

(1.新興河北工程技術(shù)公司;2.北京科技大學(xué))

新興鑄管公司計(jì)劃利用進(jìn)口伊朗礦粉造球,拓寬資源利用的渠道。本文對(duì)邯邢地區(qū)精礦粉配加伊朗鐵礦造球性能進(jìn)行了研究,確定了工藝參數(shù),為生產(chǎn)提供了依據(jù)。

邯邢精礦粉 伊朗礦 造球生產(chǎn)

0 前言

伊朗鐵礦粉是首先由新興鑄管公司引進(jìn)的高品位、低雜質(zhì)的冶金用鐵礦粉,了解其造球性能,對(duì)于進(jìn)一步開(kāi)拓鐵礦資源市場(chǎng),拓寬資源保障渠道,高效發(fā)揮其作用具有重要的戰(zhàn)略意義[1]。

本試驗(yàn)擬在以邯邢地區(qū)鐵礦粉的基礎(chǔ)上,配加一定量的伊朗鐵礦粉,進(jìn)行混合鐵礦粉造球及球團(tuán)焙燒實(shí)驗(yàn),探索在伊朗粉和膨潤(rùn)土不同的配比下,成球性能、生球的抗壓及落下強(qiáng)度、爆裂溫度以及焙燒溫度區(qū)間等工藝參數(shù),并考察相應(yīng)的球團(tuán)礦品位、抗壓強(qiáng)度及軟化性能、還原度、低溫還原粉化、還原膨脹、礦相分析等相關(guān)冶金性能的變化規(guī)律,確定生產(chǎn)球團(tuán)礦時(shí)伊朗粉的最佳配比。

1 造球試驗(yàn)及分析

伊朗的主要成礦帶是里海南部的厄爾布爾士山脈、貫穿伊朗西北到東南的翻恤一帶[2],伊朗鐵礦粉的含鐵品位很高,SiO2和 Al2O3含量很低,有害組分 S的含量也很低,同時(shí),該礦粉的粒度很細(xì)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè),試驗(yàn)用含鐵原料化學(xué)成分見(jiàn)表1。伊朗粉粒度組成見(jiàn)表2。

表1 造球試驗(yàn)用含鐵原料化學(xué)成分 %

表2 造球試驗(yàn)用伊朗礦粉粒度組成%

試驗(yàn)中在目前100%邯邢地區(qū)礦生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上,分別加入不同比例 (20%、35%、50%)的伊朗粉,然后在每種礦的配比下分別添加不同量的膨潤(rùn)土 (添加量從3.5%～4.5%,梯度0.5%)。焙燒溫度定為:1100℃、1130℃、1160℃、1200℃。實(shí)驗(yàn)的目的是考察在不同溫度下伊朗礦的配加量及膨潤(rùn)土的量對(duì)所造生球性能的影響。圖1、圖2反映了伊朗礦粉的配加比例對(duì)生球抗壓強(qiáng)度及落下強(qiáng)度的影響,圖3和圖4反映了膨潤(rùn)土配加量對(duì)生球抗壓強(qiáng)度及落下強(qiáng)度的影響。

圖1 膨潤(rùn)土4.0%時(shí)伊朗粉對(duì)生球抗壓強(qiáng)度的影響

圖2 膨潤(rùn)土4.0%時(shí)伊朗粉對(duì)生球落下強(qiáng)度的影響

圖3 膨潤(rùn)土對(duì)生球抗壓強(qiáng)度的影響

圖4 膨潤(rùn)土對(duì)生球落下強(qiáng)度的影響

由圖1、圖2可以看出,隨著伊朗粉的配比增加,生球性能變差,尤其當(dāng)配加量 >40%后,生球的抗壓強(qiáng)度和落下強(qiáng)度急劇下降,當(dāng)伊朗粉配比達(dá)到100%時(shí),落下強(qiáng)度僅為1.3次·0.5-1m-1球。伊朗礦粉配比從20%～50%,對(duì)生球抗壓及落下強(qiáng)度的影響并不明顯,比較而言當(dāng)伊朗礦粉配比為20%時(shí)抗壓及落下強(qiáng)度較高。因此,就造球試驗(yàn)結(jié)果來(lái)說(shuō),伊朗粉配比不宜超過(guò)50%。

由圖3、圖4可以看出,膨潤(rùn)土在3.5%至4.5%范圍內(nèi),隨著膨潤(rùn)土的增加生球的抗壓強(qiáng)度和落下強(qiáng)度均有所提高,對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響更為明顯一些,對(duì)于落下強(qiáng)度而言,除了未配加伊朗粉的生球外,對(duì)其影響不大。

由于伊朗礦粉粒度較細(xì),適當(dāng)?shù)呐淙?可使原料粒度組成趨于合理,較細(xì)粒度的伊朗礦粉充填于較粗粒度的邯邢地區(qū)精礦之中,則生球中的顆粒排列緊密,形成的毛細(xì)管直徑減小,所產(chǎn)生的毛細(xì)力增大,生球的強(qiáng)度提高[4]。

但如果伊朗礦粉配比過(guò)大,則由于伊朗礦粉的粘結(jié)性差,不易成球而使生球強(qiáng)度降低。伊朗粉在<40%時(shí),生球的抗壓強(qiáng)度變化趨勢(shì)不大;當(dāng) >40%以后,抗壓強(qiáng)度急劇下降。

2 焙燒試驗(yàn)及分析

根據(jù)造球試驗(yàn)的結(jié)果,對(duì)伊朗粉配比0%、20%、35%、50%進(jìn)行球團(tuán)焙燒試驗(yàn)。其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 球團(tuán)焙燒試驗(yàn)結(jié)果

2.1 伊朗粉配比對(duì)球團(tuán)礦強(qiáng)度的影響

為明顯起見(jiàn),將不同焙燒溫度、伊朗粉不同配比的球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度如圖5所示。

圖5 伊朗礦粉配比對(duì)球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度的影響

由圖5可以看出,在相同焙燒溫度下,隨伊朗礦粉配比增加,球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì),或者說(shuō)隨伊朗礦粉配比增加,需提高焙燒溫度。在理論上認(rèn)為:赤鐵礦球團(tuán)礦固結(jié)機(jī)理與磁鐵礦有很大不同。磁鐵礦主要是氧化再結(jié)晶,而且磁鐵礦氧化放出的熱量幾乎相當(dāng)于焙燒球團(tuán)礦總熱耗的一半。而赤鐵礦不會(huì)再氧化,而且沒(méi)有晶形的轉(zhuǎn)變,赤鐵礦固結(jié)是一種簡(jiǎn)單的高溫下晶粒長(zhǎng)大和再結(jié)晶的過(guò)程。因此固結(jié)較困難,要求更高的溫度。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,配加伊朗礦粉后,焙燒溫度需提高20℃～40℃。

焙燒溫度為1200℃時(shí),各種球團(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度均最好,都大于2000 N·個(gè)-1球;在焙燒溫度1160℃時(shí),幾種球團(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度 (在2000 N·個(gè)-1球左右)也可以滿足生產(chǎn)的要求。因此,焙燒溫度可制定為1160℃～1200℃之間。

2.2 膨潤(rùn)土配比對(duì)球團(tuán)礦強(qiáng)度的影響

將焙燒溫度為1160℃,不同膨潤(rùn)土添加量時(shí)球團(tuán)礦強(qiáng)度變化如圖6所示。

由圖6可以看出,隨膨潤(rùn)土配加量的增加,對(duì)球團(tuán)礦強(qiáng)度的影響并不明顯。當(dāng)膨潤(rùn)土添加量為4.0%時(shí),即可滿足球團(tuán)礦質(zhì)量要求。

圖6 膨潤(rùn)土添加量對(duì)球團(tuán)礦強(qiáng)度的影響

3 球團(tuán)礦冶金性能分析

為考查配加伊朗礦粉對(duì)球團(tuán)礦冶金性能的影響,選擇部分試樣進(jìn)行了冶金性能測(cè)定 (其試樣編號(hào)為:A:伊朗粉0%、膨潤(rùn)土4.0%;B:伊朗粉20%、膨潤(rùn)土4.0%;C:伊朗粉50%、膨潤(rùn)土4.0%;D:伊朗粉50%、膨潤(rùn)土4.5%),球團(tuán)礦冶金性能見(jiàn)表5。

表5 球團(tuán)礦冶金性能

由表5可以看出,無(wú)論配加伊朗礦粉與否,球團(tuán)礦的冶金性能變化不大,抗低溫還原粉化性能均較好;而還原性能不高,都屬于一般水平。原因可能是膨潤(rùn)土用量較大,焙燒中產(chǎn)生液相較多導(dǎo)致。本組試驗(yàn)相比,隨伊朗礦粉配比增加,球團(tuán)礦還原性能和軟化性能有所改善,軟化開(kāi)始溫度升高,軟化區(qū)間變窄。伊朗礦粉配比20%與50%相比低溫還原粉化性能接近,略低于不配加伊朗礦粉的基準(zhǔn)樣。球團(tuán)礦的還原膨脹率均屬正常范圍。

從 C和D樣的對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn),增加膨潤(rùn)土用量,球團(tuán)礦的低溫還原粉化性能略有改善,但變化不大,還原性有所降低。

4 結(jié)論

從以上試驗(yàn),可以得出如下結(jié)論:

1)隨伊朗礦粉配加量增加,生球及球團(tuán)礦強(qiáng)度有下降趨勢(shì)。為保證球團(tuán)礦質(zhì)量,焙燒時(shí),需相應(yīng)提高焙燒溫度20℃～40℃左右,以滿足球團(tuán)固結(jié)所需熱量,保證球團(tuán)礦質(zhì)量;

2)隨伊朗礦粉配比增加,球團(tuán)礦還原性能和軟化性能也得到改善;與基準(zhǔn)樣比較,低溫還原粉化性能略有下降;還原膨脹屬正常范圍;

3)適當(dāng)增加伊朗礦粉用量,對(duì)提高生球質(zhì)量有利,但配比不宜過(guò)高,以20%左右為宜。伊朗粉配比達(dá)到50%時(shí)成品球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度比配比在10%～30%的降低400 N·個(gè)-1球以上,從產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)考慮伊朗粉的配比也不易過(guò)高;綜合分析得出,伊朗粉配加量在15%～35%為宜。

[1]吳博成.合理利用國(guó)內(nèi)外兩種鐵礦資源的探討.金屬礦山,1994(8):8-9,16.

[2]姜貴善.伊朗的資源開(kāi)發(fā)環(huán)境.國(guó)土資源情報(bào),2002(5):31-32.

[3]張一敏.球團(tuán)礦生產(chǎn)技術(shù).北京:冶金工業(yè)出版社,2005:1-5.

[4]宋志君,高丙寅,金德剛,等.配用伊朗礦粉的燒結(jié)試驗(yàn)及生產(chǎn).金屬世界,2006(3):33-35,39.

[5]張一敏.球團(tuán)理論與工藝.北京:冶金工業(yè)出版社,2008:111-115.

RESEARCHING ON THE PELLET-MAKING OF HANXING AREA CONCENTRATE FINEW ITH IRAN IRONORE

Liu Chunnuan1Li Jingshe2Zhang Xinbing2Song Yanqi2Yang Shufeng2
(1.Xinxing Hebei Company of Engineering and Technology;2.University of Science and TechnologyBeijing)

Xinxing Pipes Company plans to use importing Iran iron ore to make the pellets,to broaden the channels for the resources.This thesis researches on the property of pellet-making use importing Iran iron ore with Hanxing area concentrate fine,to determine the process parameters,to provide a basis reference for the production.

Hanxing concentrate fine Iran iron ore Pellet-making production

聯(lián)系人:李京社,常務(wù)副院長(zhǎng),教授,博士生導(dǎo)師,北京 (100083),北京科技大學(xué)研究生院;

2010—4—2