低品位块矿烧结工艺正交试验优化研究

为了合理利用低品位矿产资源,以褐铁矿、赫章块矿为研究对象,设计四因素三水平正交试验,分别使用褐铁矿、赫章块矿、烧结矿作铺底料,研究了烧结碱度、MgO含量、配碳量对烧结成品率、烧结矿转鼓强度与冶金性能等烧结指标的影响,并获得了优化的烧结工艺参数。验证试验结果表明,选取褐铁矿作烧结铺底料,最佳烧结工艺参数为:烧结碱度2.2、配碳量6.0%、MgO含量1.9%,在此工艺下烧结成品率可以达到72.80%,烧结矿转鼓指数68.01%,低温还原粉化性83.0%,还原性85.08%;在烧结过程中能有效脱除块矿所含结晶水、硫等有害杂质,提高块矿铁品位,冶金性能得到改善,有助于高炉顺行。     

MgO/Al2O3质量比对褐铁矿型红土镍矿烧结成矿行为的影响

为了提高红土镍矿烧结矿的产质量指标,基于热力学分析,查明了MgO/Al₂O₃质量比对高温烧结过程液相量及其黏度的影响;再通过微型烧结试验探讨了镁/铝质量比对烧结矿的物相组成、黏结相强度的影响,阐明其对褐铁矿型红土镍矿烧结成矿行为的影响;最后通过烧结杯烧结扩大试验进行了有效性验证。微型烧结试验结果表明,在烧结温度为1 300℃、烧结气氛为5%CO+95%N₂、二元碱度m(CaO)/m(SiO₂)=1.3的条件下,m(MgO)/m(Al₂O₃)=0.5～0.8范围内,黏结相主要由钙镁黄长石和钙镁橄榄石构成,强度超过4 000N/个。烧结杯验证试验表明,镁/铝质量比由0.5提高至0.7时,烧结矿的成品率无明显变化保持在70%左右,但是其转鼓强度由49.73%提高至56.67%,烧结矿的转鼓强度得到有效改善,适宜的镁/铝质量比为0.6～0.7。     

不同碱度对钒钛烧结矿质量的影响

以现场配料为基础,通过烧结杯试验,研究不同碱度与烧结矿转鼓指数、成品率、小粒级及冶金性能之间的规律。结果表明:随碱度提高,烧结矿的转鼓指数升高,烧结成品率也成上升趋势,烧结矿的小粒级烧结矿的小粒级有增加趋势,但变化不明显,烧结矿的低温还原粉化性能和还原性能明显改善。为研究不同碱度对烧结矿质量的影响提供了理论依据。     

烧结矿出现强度—碱度低凹区的机理研究

叙述了磁铁矿烧结过程中出现强度—碱度低凹区的机理。实验发现 :低凹区的出现不仅与烧结矿矿相组成有关 ,而且与玻璃相化学成分有关。     

提高烧结矿转鼓强度试验

为了探究原料碱度、水分、配碳量对提高烧结矿转鼓强度的影响以及得到较好烧结指标的烧结矿。在制粒时间6 min,点火温度1050℃,点火时间2 min,点火负压6 kpa,烧结负压10 kpa的试验条件下进行了单因素多水平正交烧结杯试验。研究结果表明:碱度对烧结矿转鼓强度有较大的影响,随着碱度的增加,烧结原料中CaO含量增多,生成的烧结矿中的铁酸钙晶体含量变多,转鼓强度得到提高。配碳量提高过程中转鼓强度呈现先增加后降低趋势,配碳量过高,烧结过程中Fe_2O_3被大量还原,铁酸钙晶体含量降低,鼓强度降低。水分添加过程中,转鼓强度也呈现先增加后降低,水分含量适当时,烧结料层透气性较好,转鼓强度得到提高,水分含量过高,料层透气性变差,烧结阻力增大,转鼓强度降低。综合各试验条件,在碱度配比1.98,配碳量5.5%,水分6.5%时,可得转鼓强度79.5%,成品率86.5%,TFe 56.4%,FeO 8.78%的优质烧结矿。相比原配料制度,在保证TFe品位下,转鼓强度提高5.5%,成品率提高6.0%,FeO含量也得到降低。     

结晶水含量对褐铁矿烧结性能的影响及分析

研究了4种褐铁矿的烧结性能。结果表明: 烧结的适宜焦粉配比随着褐铁矿结晶水含量的升高而升高, 当结晶水高时, 要获得适宜的烧结矿质量, 需要增加焦粉配比; 在相同配碳量及相当烧结速度的水分条件下, 矿种结晶水含量越高, 烧结矿转鼓强度越低。利用铁矿石成矿及成矿过程液相渗透行为实验研究了影响烧结矿转鼓强度的原因。结果表明: 结晶水脱除后铁矿石出现很多孔洞, 烧结过程液相会渗透到孔洞中, 孔洞数量多则渗透到孔洞中的液相增多, 用于粘结作用的液相则减少了, 这是烧结矿转鼓强度低的一个重要原因。     

钒钛烧结矿性能及矿物组成和结构的研究

本文通过烧结杯试验、矿相分析等手段研究了钒钛烧结矿和普通烧结矿的冶金性能、矿物组成和结构。研究表明,在碱度和燃料配加相同的条件下,钒钛烧结矿和普通烧结矿的还原性指数基本相同,但钒钛烧结矿冷强度和低温还原粉化指数较低,其转鼓指数比普通烧结矿的转鼓指数低12%～18%;低温还原粉化率(RDI+3.15)仅24.92%,比普通烧结矿低50%。烧结矿矿相分析表明,钒钛烧结矿中含20%～23%钙钛矿,矿物分布不均匀,主要以粒状结构和骸晶结构为主。普通烧结矿基本不含钙钛矿,矿物分布较均匀,以交织熔蚀结构为主。     

包钢自熔性复合烧结矿试验研究

为了利用复合造块工艺的优势, 以自产白云鄂博铁矿为主要原料, 对自熔性复合烧结矿的烧结性能进行了研究。结果表明, 碱度1.4的自熔性复合烧结矿在生球外配40%~50%的条件下, 可以满足高炉要求。且该碱度的复合烧结矿既可以提高入炉品位, 又可以实现单一炉料入炉, 简化高炉操作。     

雅满苏铁精矿球团烧结工艺研究

研究了全精矿球团烧结中焦粉内配比例、焦粉粒度、烧结矿碱度的选取,并进行了配加生矿粉试验,试验结果表明,雅满苏铁精矿全精矿示团烧结工艺明显优于普通烧结工艺。     

宣钢烧结工艺参数优化试验研究

烧结工艺参数与烧结矿质量有着密切的关系。为了得到最佳的烧结工艺参数,必须进行大量烧结试验来优化。均匀设计利用试验点的充分均匀性,比正交设计更能减少试验量,极大节省试验投资,但仍能得到接近最优的工艺参数。在宣钢原料条件下,采用均匀设计试验分析了伊朗矿配比、烧结矿碱度、配碳量和MgO含量对烧结矿质量的影响,最终确定了最优的工艺参数。     

菱铁矿和褐铁矿球团制备技术研究

对菱铁矿和褐铁矿精矿进行了造球、焙烧试验研究, 结果表明, 在菱铁矿精矿中配加褐铁矿的同时配加磁铁矿, 既可提高生球强度, 又可提高爆裂温度。链篦机-回转窑焙烧该球团时, 操作难度大, 球团矿质量差。采用烧结法焙烧菱铁矿和褐铁矿球团时, 因高温保持时间短而导致球团强度低, 配入磁铁矿后, 既延长了高温保持时间, 又提高了成品率、转鼓强度和抗压强度, 同时由于增加预热段可改善烧结指标。用带式焙烧法焙烧菱铁矿和褐铁矿球团时, 获得了成品率为98.26%、利用系数为0.654 t/(m²·h)、转鼓强度为80.65%和抗压强度为1 762 N/个的球团矿。研究成果为我国菱铁矿和褐铁矿的开发利用提供了新思路。     

褐铁矿微波还原焙烧-磁选单因素实验研究

针对褐铁矿铁品位难提高的问题, 采用“微波还原焙烧-磁选”工艺, 将褐铁矿还原成磁铁矿, 弱磁选后获得高品位磁铁精矿。采用SEM和XRD检测方法, 研究了褐铁矿微波焙烧过程中的矿相演变规律, 同时采用单因素实验方法, 重点考察了保温时间、焙烧温度、配碳量以及磁选电流和磨矿细度对焙烧矿磁选结果的影响。结果表明:随着温度升高, 褐铁矿逐渐还原为磁铁矿, 加热到570~650 ℃时, 生成大量磁铁矿, 750 ℃下焙烧矿烧结严重, 并产生大量弱磁性的硅酸亚铁, 不利于后续磁选。单因素实验结果及分析表明, 褐铁矿微波还原焙烧-磁选最佳工艺条件为:保温时间7.5 min, 焙烧温度650 ℃, 配碳量1.40%, 磁选电流0.6 A, 磨矿细度-0.044 mm。最终获得的铁精矿品位、回收率及产率分别为61.33%、75.11%和40.17%, 达到了炼铁生产入炉要求。     

褐铁矿颗粒的CO磁化焙烧还原特性研究

针对包头固阳褐铁矿磁化焙烧过程中含有丰富孔隙结构的特点, 采用氮气吸附法在77 K 下对-0.074 mm褐铁矿粉进行了吸附-脱附等温线测定, 研究了其孔径分布、比表面积等孔结构变化, 计算得到其脱水矿的体积比表面积为1.152×10⁸ m²/m³。在此基础上, 考虑到还原气体浓度、化学反应和孔隙结构变化对褐铁矿颗粒磁化焙烧过程的影响, 提出了传热、传质与孔隙变化的耦合动力学模型, 以模拟褐铁矿颗粒在773～873 K温度区间下的磁化焙烧过程。通过数值计算得到颗粒在不同温度下的还原度随时间的变化, 同时模拟了一氧化碳在颗粒内部的浓度分布变化, 颗粒粒度为-74 μm, 873 K下, CO浓度为10％时, 还原度达到1时所需时间为80 s。     

大比例褐铁矿烧结的试验研究及应用

提高褐铁矿在烧结中的比例是企业降低生产成本的有效措施之一。本文针对褐铁矿烧结时工艺技术的难题,采取了多项技术措施来改善其烧结性能。试验结果表明:通过原料结构优化,选择适宜的工艺参数,实施厚料层、压料等技术措施均有利于改善褐铁矿烧结,进而提高其在生产中的配比,降低原料成本。     

干熄焦除尘灰对低品位褐铁矿的直接还原

以干熄焦除尘灰为还原剂还原低品位褐铁矿,探讨了配碳比、还原温度、还原时间、颗粒粒径对铁收得率的影响。最佳还原工艺为:还原温度1 200 ℃、配碳比1.2、还原时间35 min、原料粒径小于0.048 mm,此时还原产物铁收得率高达93.63%,证明干熄焦除尘灰是一种很好的褐铁矿还原剂。     

湖南某褐铁矿磁化焙烧-磁选试验

以湖南某地隐晶质胶状结构为主的低硫磷褐铁矿样为对象,进行了磁化焙烧及磨选工艺技术条件研究。试验确定的适宜工艺技术条件为：造球用矿样粒度为-0.074 mm占35%、还原煤添加量为矿样质量的10%,适宜的焙烧温度为800 ℃、焙烧时间为80 min,焙烧产物碎磨细度为-0.045 mm占80%、弱磁选磁场强度为90 kA/m,经1粗1精弱磁选,最终可获得铁品位为58.83%、铁回收率为81.19%的弱磁选精矿。     

难选褐铁矿流态化磁化焙烧—弱磁选工艺研究北大核心

某低品位复杂难选铁矿,铁主要以褐铁矿形式存在,褐铁矿与脉石矿物紧密共生,导致强磁选精矿铁品位偏低,难以获得合格铁精矿。通过试验发现,采用高梯度强磁选预富集—流态化磁化焙烧—弱磁选工艺可以高效利用该褐铁矿,重点考察了焙烧温度、焙烧时间、还原气氛和气量,以及焙烧产品磨矿细度、磁感应强度等参数对强磁精矿磁化焙烧指标的影响。同时,详细分析了焙烧前后试样中铁物相及嵌布特征的变化情况。结果表明,针对铁品位36.58%、粒度为-0.074 mm占83.73%的强磁精矿,在焙烧温度500℃、焙烧时间15 min、还原气体CO浓度20%、总气量600 mL/min,焙烧产品磨矿细度为-0.043 mm占90%、磁场强度0.15 T的试验条件下,采用流态化磁化焙烧—弱磁选工艺,最终获得了产率59.01%、铁品位58.69%和铁回收率85.89%的铁精矿。研究结果为该类难选铁矿资源的高效利用提供了一种新的技术途径。     

褐铁矿粉磁化焙烧的实验与模拟研究

针对脱水后的多孔褐铁矿, 利用同步热分析仪研究了CO在823~873 K之间还原褐铁矿的过程, 利用传热、传质与化学反应耦合的动力学模型模拟了微粉磁化焙烧的过程, 同时还模拟了孔隙率对焙烧反应的影响。实验结果表明, 细颗粒所需的反应活化能更低且反应时间明显缩短。数值计算结果表明, 当环境CO浓度由1 mol/m³增大到3 mol/m³时, 褐铁矿磁化还原时间减少了73%; 褐铁矿颗粒粒径越大, 气体越难进入到颗粒内部; 模拟和实验结果表明, 425 μm粗颗粒磁化焙烧所需时间约为75 μm颗粒的2.5倍。