俄羅斯磁鐵精礦的燒結(jié)性能試驗(yàn)研究

王永挺 張紅麗，2 馬永廣 周永平

(1.安陽鋼鐵股份有限公司；2.北京科技大學(xué))

俄羅斯磁鐵精礦的燒結(jié)性能試驗(yàn)研究

王永挺1張紅麗1，2馬永廣1周永平1

(1.安陽鋼鐵股份有限公司；2.北京科技大學(xué))

通過燒結(jié)杯對(duì)俄羅斯精礦的理化性能、燒結(jié)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明俄羅斯精礦對(duì)燒結(jié)的產(chǎn)量、質(zhì)量、能耗及粒度指標(biāo)有明顯的劣化作用，配比不宜超過5％。

俄羅斯 磁鐵精礦 燒結(jié)性能

0 前言

2007年年底，鐵礦供應(yīng)形勢(shì)非常吃緊，國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)精礦更顯得異常緊缺。為了配合積極開拓新礦種資源，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一部分新礦種的燒結(jié)性能試驗(yàn)，其中俄羅斯精礦的燒結(jié)性能試驗(yàn)就是一例。

1 原料性能及研究方法

1.1 原料性能

試驗(yàn)所用原料除俄羅斯精礦外，其余均取自燒結(jié)原料現(xiàn)場(chǎng)。試驗(yàn)原料化學(xué)成分見表1，俄羅斯精礦和高鎂磁鐵礦的粒度對(duì)比見表2。

由表1、表2看出，俄羅斯磁鐵精礦和 C磁鐵精礦的化學(xué)成分較為接近，俄羅斯精礦與 C相比，粒度更細(xì)一些，更有利于成球。

表1 燒結(jié)原料化學(xué)成分 ％

表2 俄羅斯精礦和精礦的粒度組成

1.2 研究方法

由于俄羅斯精礦的化學(xué)成分和高鎂精礦相近，因而將其作為高鎂精礦的替代礦種。俄羅斯精礦的供應(yīng)量有限，貿(mào)易商給出的供應(yīng)量占燒結(jié)的配加比例最高不超過10％，因而選定試驗(yàn)配加比例分別為5％、7％、10％，在同堿度和同M gO含量的情況下，通過燒結(jié)杯試驗(yàn)，研究俄羅斯精礦替代部分高鎂精礦的利用系數(shù)、物理強(qiáng)度、成品率、固體燃料消耗等。

試驗(yàn)采用的燒結(jié)杯直徑為 Ф200mm、高610mm，各種原料按配比采用人工稱量倒入圓錐混合機(jī)內(nèi)，首先混勻90 s，添加霧化水同時(shí)再混勻90 s，然后消化5min，再混勻180 s進(jìn)入布料器中進(jìn)行布料，燒結(jié)終點(diǎn)由微機(jī)自動(dòng)進(jìn)行判斷。燒結(jié)達(dá)到終點(diǎn)后倒出燒結(jié)餅，經(jīng)單輥破碎后，進(jìn)行自然冷卻。待溫度降為30℃左右時(shí)。倒入自動(dòng)落下裝置，在自動(dòng)落下裝置內(nèi)落下三次，再將燒結(jié)礦倒入多層往復(fù)分級(jí)篩進(jìn)行篩分，分別稱量＞40mm，40mm～25mm，25mm～16mm，16mm～10mm，10mm～5mm，＜5mm的粒級(jí)含量，按40mm～25mm，25mm～16mm，16mm～10mm三個(gè)粒級(jí)的百分含量通過微機(jī)計(jì)算得到其所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)鼓配料15 kg。具體試驗(yàn)設(shè)備規(guī)格和工藝條件見表3：

表3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備規(guī)格和工藝條件

1.3 配料方案設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)按照堿度 R1.9倍M gO含量2.0計(jì)算，利用堿精礦和生石灰調(diào)整燒結(jié)礦堿度，利用輕燒白云石調(diào)整M gO含量。為模擬生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，另外添加5 kg燒結(jié)返礦，總返礦比例為18.2％。具體配料方案見表4。

表4 試驗(yàn)的配比％

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

在各種工況條件穩(wěn)定的情況下按照設(shè)計(jì)的方案做了四組試驗(yàn)，其中編號(hào)1為本次試驗(yàn)的基準(zhǔn)試驗(yàn)。試驗(yàn)的燒結(jié)技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)見表5，對(duì)應(yīng)的燒結(jié)礦實(shí)際化學(xué)成分見表6。

表5 燒結(jié)技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)

表6 燒結(jié)礦實(shí)際化學(xué)成分

由表5燒結(jié)技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)和表6的燒結(jié)礦實(shí)際化學(xué)成分可以看出，各組試驗(yàn)的混合料水分非常穩(wěn)定，燒結(jié)礦M gO含量平均為2.26％，比理論計(jì)算高0.26個(gè)點(diǎn)，燒結(jié)礦的堿度平均為1.7倍，比理論計(jì)算低0.2，但無論是燒結(jié)礦的堿度還是燒結(jié)礦M gO含量非常穩(wěn)定，說明本次試驗(yàn)有可比性。理論計(jì)算和實(shí)際化驗(yàn)結(jié)果偏差大的原因可能是輕燒白云石和生石灰化驗(yàn)有誤。

2.2 分析

2.2.1 對(duì)燒結(jié)速度的影響

按照試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的俄羅斯精礦配比分別進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)如圖1所示。

由圖1和表5可以看出，隨著俄羅斯精礦配比的增加，垂直燒結(jié)速度和利用系數(shù)都是一致的表現(xiàn)，在俄羅斯精礦5％的配比時(shí)達(dá)到峰值，利用系數(shù)比基準(zhǔn)樣提高達(dá)0.401 t/m2·h，之后開始垂直燒結(jié)速度和利用系數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但在配比10％時(shí)，無論垂直燒結(jié)速度和利用系數(shù)仍略高于基準(zhǔn)樣。原因可能是一方面由于俄羅斯精礦粒度較細(xì)，有利于成球，故有利于提高料層的透氣性；另一方面俄羅斯精礦本身的A l2O3含量過高，難以礦化，導(dǎo)致燒結(jié)速度下降。綜合而言，俄羅斯精礦配比5％時(shí)，前一方面占主導(dǎo)作用，故利用系數(shù)和垂直燒結(jié)速度明顯高于基準(zhǔn)樣，之后俄羅斯精礦配比逐漸增加時(shí)，后一方面因素逐漸增加，造成垂直燒結(jié)速度和利用系數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖1 俄羅斯精礦配比對(duì)利用系數(shù)和燒結(jié)速度的影響

2.2.2 對(duì)燒結(jié)礦強(qiáng)度和粒度的影響

按照試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的俄羅斯精礦配比，分別進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)如圖2所示。

由圖2和表5可以看出，隨著俄羅斯精礦配比的增加，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和 -10mm粒級(jí)含量都呈逐漸惡化趨勢(shì)，尤其是俄羅斯精礦配比大于5％以后，惡化趨勢(shì)表現(xiàn)為加速下降。

周向應(yīng)變得不到釋放，轉(zhuǎn)角側(cè)壁上的節(jié)點(diǎn)容易產(chǎn)生扭曲變形。

圖6 回彈前后曲邊法蘭對(duì)角線上應(yīng)變變化

圖6(b)顯示，切角板坯回彈前后的曲邊法蘭節(jié)點(diǎn)的應(yīng)變規(guī)律與矩形板坯不同。由于切除一部分“變形死區(qū)”材料，周向壓縮得到一定緩解，凹模口曲邊法蘭處節(jié)點(diǎn)的相對(duì)約束減小，故其上 (節(jié)點(diǎn)1～3)的εr和 |ε θ|增大；從斷裂點(diǎn)到凸模肩的轉(zhuǎn)角側(cè)壁(節(jié)點(diǎn)4～8)處，由于切除了一部分曲邊法蘭角端材料周向壓縮得以緩解，回彈前后的應(yīng)變值極為接近，表明轉(zhuǎn)角側(cè)壁基本不產(chǎn)生回彈；在凸模肩靠近盒底處(節(jié)點(diǎn)9和10)回彈后兩向不等拉伸作用減弱。

4 結(jié)論

板坯切角后斷裂形式的不同，切角板坯材料流動(dòng)性得到改善，能夠獲得較大的成形深度；斷裂點(diǎn)的應(yīng)變履歷不同，尤其曲邊法蘭對(duì)角線上的節(jié)點(diǎn)應(yīng)變區(qū)別較大。側(cè)壁是矩形盒上的重要部位，夾在盒底和法蘭之間，其上微小的回彈將影響到整體的形狀精度。根據(jù)回彈前后的應(yīng)變變化知：矩形板坯相對(duì)切角板坯在側(cè)壁上極易產(chǎn)生回彈。故從形狀穩(wěn)定性角度來講，切角板坯由于塑性變形的比例增大而能獲得相對(duì)更好的形狀穩(wěn)定性，更應(yīng)該得到重視。

[1]丁潔，鄂大辛，王光琦，等.轉(zhuǎn)角半徑及板坯切角對(duì)矩形盒拉深影響的有限元模擬.汽車工藝與材料，2008(5)：42-44.

[2]鄂大辛，水野高爾.板坯形狀對(duì)非回轉(zhuǎn)對(duì)稱拉深成形性的影響.塑性工程學(xué)報(bào)，2004年，11(1)：25-27.

[3]鄂大辛，水野高爾.矩形盒拉深中的應(yīng)力分析及拉深力的近似計(jì)算.塑性工程學(xué)報(bào)，2006年，13(5)：76-79.

從圖5可以看出，渣量10％與渣量15％的碳損失率有較大差異。渣量15％的實(shí)驗(yàn)碳損失率均超過10％以上，而渣量10％的實(shí)驗(yàn)鐵水中碳含量反而有增加的趨勢(shì)。這是由于當(dāng)硅及磷氧化完畢后，如體系中存在多余的脫磷劑，就會(huì)消耗鐵水中的碳；如體系中不存在多余的脫磷劑，由于硅及磷轉(zhuǎn)移至渣中，碳占鐵水的比例提高了。脫碳率實(shí)際上由渣量及鐵水初始磷含量而定。渣量的變化表現(xiàn)在脫碳反應(yīng)上，證實(shí)了團(tuán)塊脫磷劑在熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)條件上均有利于脫磷反應(yīng)。

團(tuán)塊脫磷表現(xiàn)出的特質(zhì)使髙磷鐵水的脫磷總渣量可以盡可能向理論渣量靠近，這對(duì)髙磷鐵水預(yù)處理的工藝設(shè)計(jì)及優(yōu)化無疑具有相當(dāng)重要的現(xiàn)實(shí)意義。

4 結(jié)論

1)使用團(tuán)塊脫磷劑時(shí)，堿度在3以下仍可獲得超過90％的脫磷率。

2)團(tuán)塊脫磷劑中氯化鈣比例不宜低于13％，氧化鈣與氯化鈣的合理比例在1.5～2.0之間。

3)使用團(tuán)塊脫磷劑時(shí)，脫磷劑用量增加，脫磷率可能反而下降。

4)本實(shí)驗(yàn)條件下，渣量及鐵水初始磷含量決定了脫碳率。

5 參考文獻(xiàn)

[1]趙國(guó)光，吳偉，馬嵩，等.1600℃高堿性渣與鋼液間磷的分配比[J].材料與冶金學(xué)報(bào)，2003，2(2)：83-87.

[2]周有預(yù)，喻承歡，徐靜波，等.轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷預(yù)處理直煉工藝試驗(yàn)研究[J].煉鋼，2004，20(5)：40-43.

EXPER IM ENTAL STUDY ON SINTER ING PERFORM ANCE O F RUSSI ANmAGNET ITE CONCENTRATE IRON ORE

W ang Yongting1Zhang Hongli1，2ma Yongguang1Zhou Yongoing1
(1.Anyang Iron＆Steel Group Co.，L td；2.University of Science and Techno logy Beijing)

Th rough the sintering cup experim ent to the Russian o re concen trate’s physics and chem istry perfo rm ance，the sintering performance conducted the experim ental study，the test resu lt had indicated that the Russian ore concentrate the allocated p roportion was not suitab le surpasses5％.

Russianmagnet concentrate o re sintering perform ance

2010—3—3