燒結(jié)礦組成和結(jié)構(gòu)對燒結(jié)礦質(zhì)量的影響

趙峰博

摘 要：燒結(jié)礦是我國高爐煉鐵生產(chǎn)最主要的原料之一。影響燒結(jié)礦質(zhì)量的因素相對較多，其中，燒結(jié)礦的組成和結(jié)構(gòu)是影響其質(zhì)量的最主要因素。經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，簡要介紹了燒結(jié)礦的質(zhì)量指標(biāo)，分析了在不同條件下燒結(jié)礦的組成和結(jié)構(gòu)對其質(zhì)量的影響，以供參考。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)礦；質(zhì)量指標(biāo)；軟熔性能；機(jī)械強(qiáng)度

中圖分類號：TF046.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.085

進(jìn)入21世紀(jì)后，我國鋼鐵工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，而鋼材是現(xiàn)代建筑工程最主要的結(jié)構(gòu)材料和工程材料，其質(zhì)量直接關(guān)系到工程的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和安全。燒結(jié)礦是高爐煉鐵的主要原料之一，其質(zhì)量直接影響到鋼鐵的質(zhì)量。燒結(jié)原料、燒結(jié)性能不同，燒結(jié)礦中礦物的組成和結(jié)構(gòu)也不同，而燒結(jié)礦的組成和結(jié)構(gòu)是影響其質(zhì)量的最主要因素。因此，研究燒結(jié)礦的組成和結(jié)構(gòu)對其質(zhì)量的影響具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 燒結(jié)礦的質(zhì)量指標(biāo)

1.1 軟熔性能

軟熔性能包括以下兩個方面：①軟化性能。燒結(jié)礦并不是純物質(zhì)，沒有固定的熔點，其軟熔范圍是一個區(qū)間。對于軟熔范圍，我國并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，通常為0.5×105～1.0×105 Pa。②熔滴性能。燒結(jié)礦軟化之后，爐料在高爐內(nèi)被繼續(xù)加熱與還原，礦石逐漸熔融。此時，軟熔層的透氣性非常差，出現(xiàn)了較大的壓力降。壓力降是評定礦石熔滴性能的主要指標(biāo)。我國對于礦石熔滴性能指標(biāo)及其測定方法并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，通常將溫度升高至1 500 ℃進(jìn)行測定。

1.2 低溫還原粉化性能

低溫還原粉化率是評定燒結(jié)礦質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。該指標(biāo)數(shù)值的升高或者下降都會影響高爐爐頂粉塵的吹出量和料柱的透氣性，導(dǎo)致焦比升高、產(chǎn)量降低。要想有效解決低溫還原粉化問題，就需要采取以下三種措施：①在燒結(jié)礦混合料中添加適量的氯化鈣添加劑或者在燒結(jié)礦表面涂抹氯化鈣溶液；②提高燒結(jié)礦中FeO的含量；③降低燒結(jié)礦中Na2O、K2O和TiO2的含量。

1.3 還原性能

還原性能是反映高溫冶金性能的重要指標(biāo)之一，是指還原氣體從鐵礦石中排除與鐵相結(jié)合的氧的難易程度。燒結(jié)礦的還原性越強(qiáng)，越容易將鐵料中的氧排除。通常情況下，F(xiàn)e3O4難以被還原，F(xiàn)e2O3容易被還原，天然鐵礦石中褐鐵礦的還原性最好，赤鐵礦次之。

1.4 冷態(tài)機(jī)械強(qiáng)度

冷態(tài)機(jī)械強(qiáng)度是指爐料在運輸、倒翻過程中，進(jìn)入冶煉之前的階段所具有的強(qiáng)度，冷態(tài)機(jī)械強(qiáng)度越高。爐料的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)越好。

2 燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)的影響因素

以水分、燃耗、堿度和鐵料搭配為條件，采用燒結(jié)杯實驗，通過運用正交試驗極差分析法，光學(xué)顯微鏡、Χ射線衍射等測試方法，研究在不同條件下，燒結(jié)礦的組成和結(jié)構(gòu)對其質(zhì)量指標(biāo)的影響。

2.1 水分

燒結(jié)混合料中水分的含量對燒結(jié)礦質(zhì)量具有至關(guān)重要的影響。如果燒結(jié)混合料表面水分充足，則能夠有效降低空氣摩擦阻力，同時借助水的表面張力，保證燒結(jié)混合料具有足夠的強(qiáng)度。水分含量對返礦率、垂直燒結(jié)速度具有一定的影響，燒結(jié)混合料水分含量的增加，能夠提高混合料的透氣性和平均垂直燒結(jié)速度。當(dāng)水分含量為7.2%時，平均返礦率最低，為25%.另外，水分含量對成品率和燒成率也有一定的影響。當(dāng)水分含量為7.2%時，燒結(jié)礦的成品率高達(dá)78%，燒成率變化不明顯，且隨著水分含量的增加，成品率和燒結(jié)率都逐漸降低。

2.2 燃耗

燒結(jié)礦依靠燃料燃燒產(chǎn)生的高溫進(jìn)行固相反應(yīng)和液相反應(yīng)，并形成凝塊狀物體。為了保證燒結(jié)礦的質(zhì)量和產(chǎn)量，應(yīng)合理選擇燃料用量，不僅要保證燒結(jié)料具有良好的透氣性，還要保證燃料充分燃燒。燃耗對返礦率和垂直燒結(jié)速度的影響主要表現(xiàn)為：增加燃料含量，燒結(jié)溫度隨之升高，混合料的透氣性降低，垂直燒結(jié)速度降低，未燒塊成塊混合料含量降低，燒結(jié)礦的返礦率降低；燃耗對燒成率和成品率的影響主要表現(xiàn)為：燃料消耗量對平均燒成率和平均成品率的影響相對較小，隨著燃耗的降低，燒成率上升，成品率下降。

2.3 堿度

堿度是影響燒結(jié)礦質(zhì)量的主要因素之一。燒結(jié)礦的堿度越高，其冶金性能和物理性能越好。堿度對于改善高爐燒結(jié)礦的組成和結(jié)構(gòu)具有非常重要的作用。堿度對燒結(jié)礦成品率和返礦率的影響表現(xiàn)為：當(dāng)堿度在2.0左右，且存在熔劑與鐵礦石的偏析時，燒結(jié)礦的成品率降低，返礦率增加；當(dāng)堿度介于1.8～2.2之間時，在混合料中添加適當(dāng)?shù)氖沂?，石灰石在高溫條件下分解，降低了燃燒帶的移動速度，提高了燃料的利用率，并且水與石灰石結(jié)合之后，會形成泥狀物。該泥狀物具有很高的黏度，能夠加快燃燒帶的移動速度，保證燒結(jié)順利進(jìn)行。堿度對燒結(jié)礦強(qiáng)度的影響主要表現(xiàn)為：適當(dāng)提高燒結(jié)堿度，能夠提高燒結(jié)礦的強(qiáng)度。

2.4 鐵料搭配

我國鐵礦石品質(zhì)較低，國內(nèi)鋼鐵制造廠通常采購國外品質(zhì)較高的鐵礦石燒結(jié)，這樣可以改變燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)，優(yōu)化鐵礦石資源配比，從而有效提高燒結(jié)礦的質(zhì)量。鐵料搭配對返礦率和垂直燒結(jié)速度的影響：鐵料搭配水平低于4時，返礦率相對較低；當(dāng)鐵料搭配水平為5時，垂直燒結(jié)速度相對較高；當(dāng)鐵料搭配水平介于1～4之間時，返礦率相對較低。鐵料搭配對燒成率和成品率的影響：隨著鐵料搭配水平的提高，燒成率逐漸降低。當(dāng)搭配水平介于1～4之間時，燒成率下降速度緩慢；當(dāng)搭配水平介于4～6之間時，燒成率下降速度顯著提高。而隨著鐵料搭配水平的提高，成品率先上升后下降。

3 結(jié)論

通過燒結(jié)杯實驗，借助抗壓測定儀、光學(xué)顯微鏡等測試手段，研究了在不同條件下，燒結(jié)礦的組成和結(jié)構(gòu)對其質(zhì)量的影響。實驗得出以下結(jié)論：隨著水分含量的增加，返礦率和垂直燒結(jié)速度上升；隨著燃耗的增加，燒成率上升，成品率下降；隨著堿度的升高，垂直燒結(jié)速度變化不明顯，平均強(qiáng)度先上升后下降；隨著鐵料搭配水平的升高，返礦率先下降后升高，成品率先上升后下降。

參考文獻(xiàn)

[1]董相華.燒結(jié)礦組成和結(jié)構(gòu)對燒結(jié)礦質(zhì)量影響的相關(guān)研究[D].貴陽：貴州大學(xué)，2008.

〔編輯：劉曉芳〕