氧化球團(tuán)礦具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和冶金性能,已成為高爐煉鐵不可或缺的優(yōu)質(zhì)爐料。然而,國內(nèi)磁鐵精礦供應(yīng)不足,使得許多國內(nèi)鋼鐵廠開始使用進(jìn)口赤鐵礦生產(chǎn)氧化球團(tuán)。與磁鐵礦球團(tuán)相比,赤鐵礦球團(tuán)焙燒溫度高且區(qū)間窄(1300℃~1350℃),球團(tuán)抗壓強(qiáng)度低,另外,酸性赤鐵礦球團(tuán)冶金性能也較差。其中鏡鐵礦屬于一種重要的赤鐵礦,球團(tuán)焙燒性能及冶金性能比普通赤鐵礦球團(tuán)更差。
研究者對如何使用赤鐵礦生產(chǎn)高強(qiáng)度氧化球團(tuán)進(jìn)行了大量研究。研究表明,赤鐵礦配加磁鐵礦制備氧化球團(tuán),可以有效降低預(yù)熱焙燒溫度,提高預(yù)熱焙燒球團(tuán)抗壓強(qiáng)度;配加熔劑生產(chǎn)熔劑性赤鐵礦球團(tuán)也是一條解決途徑。國內(nèi)球團(tuán)廠一般用赤鐵礦配加磁鐵礦生產(chǎn)高強(qiáng)度球團(tuán),但隨著赤鐵礦配比的提高,配加磁鐵礦所起到的效果被大大削弱。添加CaO熔劑生產(chǎn)熔劑性球團(tuán)在較低溫度下即可獲得較高機(jī)械強(qiáng)度且還原性較好,但高溫軟熔性能較差,還原膨脹嚴(yán)重。而早期研究表明,球團(tuán)中添加MgO可以降低還原膨脹率,改善高溫軟熔性能。目前,較為系統(tǒng)的研究堿度及MgO含量對鏡鐵礦球團(tuán)強(qiáng)度及冶金性能的影響,尤其是堿度與MgO共同作用對球團(tuán)冶金性能的影響方面的研究還鮮有報道,因此,本文研究堿度和MgO含量對鏡鐵礦球團(tuán)強(qiáng)度及冶金性能的影響規(guī)律,對改善球團(tuán)焙燒及強(qiáng)化高爐煉鐵具有較為重要的理論價值。
原料性能及研究方法
本試驗所用原料有巴西鏡鐵礦、膨潤土、石灰石和菱鎂礦。由于巴西鏡鐵礦、石灰石和菱鎂礦粒度較粗,在實驗室分別用球磨機(jī)磨到球團(tuán)生產(chǎn)所需粒度及比表面積。鏡鐵礦鐵品位高,脈石礦物及其他有害雜質(zhì)少,為優(yōu)質(zhì)球團(tuán)原料。石灰石和菱鎂礦SiO2含量低,其他有害雜質(zhì)含量很少,為優(yōu)質(zhì)鈣鎂熔劑。試驗所用黏結(jié)劑為優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土,各項指標(biāo)如下:蒙脫石含量為92.76%,膨脹容為20mL/g,2h吸水率為342%,-0.074mm含量達(dá)到100%。
試驗研究包括配料、混勻、生球制備、生球干燥、干球預(yù)熱焙燒及焙燒球團(tuán)性能檢測等過程,成品球團(tuán)礦SiO2含量通過添加細(xì)磨石英砂控制在3.0%~3.1%,通過配加石灰石及菱鎂礦調(diào)節(jié)成品球團(tuán)礦堿度和MgO含量,考察堿度和MgO含量變化對焙燒球團(tuán)抗壓強(qiáng)度、還原度、還原膨脹、低溫還原粉化和高溫軟熔特性的影響。
試驗結(jié)果及影響分析
堿度和MgO含量對抗壓強(qiáng)度和孔隙率的影響。球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度是反映球團(tuán)在轉(zhuǎn)運儲存過程及其在還原爐中所能承受壓力大小的重要指標(biāo),大型高爐要求球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度在2500牛/個以上。自然MgO含量下,球團(tuán)抗壓強(qiáng)度先隨堿度的提高而增加,堿度增至0.2時,球團(tuán)抗壓強(qiáng)度就從自然堿度的2400牛/個增至3500牛/個;當(dāng)堿度達(dá)到0.4以后,球團(tuán)抗壓強(qiáng)度不再增加。這是由于堿度提高CaO與Fe2O3和SiO2的鐵酸鈣和硅酸鈣等黏結(jié)相,適當(dāng)液相有利于赤鐵礦再結(jié)晶,但過多液相不利于球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的提高。自然堿度下,球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度隨MgO含量的增加而降低,這是因為菱鎂礦在球團(tuán)預(yù)熱焙燒時分解,增加了球團(tuán)孔隙率。堿度和MgO共同作用時,相同MgO含量下,堿度對焙燒球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律與自然MgO含量下堿度對球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律基本一致,即球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度先隨堿度的提高而增加,堿度達(dá)到一定值后球團(tuán)抗壓強(qiáng)度不再有明顯增加;相同堿度下,球團(tuán)抗壓強(qiáng)度隨MgO含量的增加而降低,這是由于MgO含量增加,球團(tuán)孔隙率隨之增加,同時MgO進(jìn)入渣相提高了脈石礦物的熔點,對液相的生成有一定阻礙作用。試驗結(jié)果表明,當(dāng)堿度在0.2以上時,不同堿度和MgO含量的鏡鐵礦球團(tuán)抗壓強(qiáng)度均可達(dá)到2500牛/個以上。