铁矿粉化学成分对烧结高温基础特性的影响

为对高温基础特性有一个更好了解以便指导烧结配矿、提高烧结矿质量，通过试验研究并测定了包括低硅矿在内的10种铁矿粉的同化性、液相流动性、黏结相强度和铁酸钙生成量等高温烧结特性，在此基础上，分析探讨了铁矿粉化学成分对烧结高温基础特性的影响。研究表明，烧损(LOI)值越高，同化温度越低，但LOI值过高会使得液相流动性和黏结相强度降低；Al₂O₃质量分数的增加会使同化温度下降、黏结相强度和铁酸钙生成量增加，而液相流动性随着Al₂O₃质量分数的增加先升高后降低，Al₂O₃质量分数位于1.0%～1.5%范围内液相流动性指数较高；黏结相强度和铁酸钙生成量随着铁矿粉中SiO₂质量分数的增加呈现先增加后降低的趋势，SiO₂质量分数低于6.0%时，随着SiO₂质量分数增加，同化温度下降。研究结果对探究铁矿粉高温基础特性的影响因素具有一定的参考意义。     

碱度对富矿粉厚料层烧结固相反应及矿物生成的影响

富矿粉具有铁品位高、杂质少的优点，但粒度较大，其配比增大后会使混合料平均粒度增加，易导致垂直烧结速度过快，不利于烧结过程的液相生成和冷凝固结，从而影响烧结矿质量和强度。碱度和料层厚度是影响烧结过程固相反应、液相生成的关键因素，通过热力学计算及试验，研究了二元碱度对富矿粉厚料层烧结固相反应及矿物生成的影响机理，解析了烧结过程固相反应及液相生成过程，并计算了烧结理论配碳量，分析了碱度对烧结矿相组成和冶金性能的影响。研究结果表明，随二元碱度的增加，熔剂中CaO有利于固相反应，使CAF₃、CAF₁等铁酸钙相增加，促进液相的生成与发展；也使硅灰石(Bredigite)相生成温度逐渐降低、数量逐渐增多，而尖晶石(Spinel)、黄长石(Melilite)逐渐减少，均有利于黏结相生成和固结。另外，通过对900 mm厚料层烧结杯试验后的烧结矿进行矿相分析发现，当二元碱度从1.9增加到2.1时，烧结矿中铁酸钙含量增加，原始和再生赤铁矿减少，在低温还原时产生的应力减少，使其低温还原粉化指标得到改善，烧结矿的还原性提高；但当碱度继续增加时，烧结矿中形成了更多硅酸钙...     

SiO2对烧结矿冶金性能及微观结构的影响

为给高铁低硅烧结矿的生产提供理论依据,设计烧结矿碱度R为1.8、1.9和2.0,每种碱度下以SiO₂含量为变量,产生12组配矿方案进行烧结杯实验,研究SiO₂对烧结矿冶金性能及微观结构的影响.结果表明:SiO₂质量分数从4.8%~5.7%增加时,其冷态强度逐渐增加,最大增幅为8%;烧结矿还原性逐渐降低,降幅区间为从86.80%到81.01%;还原粉化指数RDI_+3.15逐渐增大,增幅区间为从75.95%到87.21%;对于软熔性能,其软化开始温度T₁₀在4.8%~5.4%的SiO₂含量区间先升高,在5.4%~5.7%之间又降低,而软化区间有变宽的趋势.选定一个碱度水平R=2.0,烧结矿SiO₂质量分数在4.8%~5.7%范围变化时,其微观结构由熔蚀状向针柱状发展,结构均匀性逐渐提高,主要矿物组成由赤铁矿向铁酸钙发展,且低温还原粉化的骸晶状赤铁矿逐渐消失.      

铁矿粉液相流动性的主要液相生成特征因素解析

烧结矿是我国高炉炼铁的主要原料,烧结矿质量将直接影响高炉冶炼及炼铁工序的经济技术指标.因此,基于铁矿粉的高温特性进行优化配矿从而改善烧结矿的产质量对于炼铁工序节能增效具有十分重要的现实意义.铁矿粉的液相流动性是非常重要的烧结高温特性指标,适宜的液相流动性可以使烧结矿获得较高的固结强度.本文模拟实际烧结黏附粉层中铁矿粉颗粒与钙质熔剂质点的接触状态,采用FastSage热力学计算和微型烧结可视化试验方法研究了固定CaO配比条件下铁矿粉的液相流动性及其主要的热力学液相生成特征影响因素.研究结果表明,采用固定CaO配比与固定碱度的熔剂配加方式下,铁矿粉的液相流动性规律明显不同.铁矿粉的液相生成量是影响其液相流动性的最主要液相生成特征因素,液相生成量越多则铁矿粉的液相流动性指数越大.铁矿粉液相流动性的配合性机制是基于其液相生成量的线性叠加原则.脉石矿物含量将在一定程度上影响铁矿粉的液相流动性,随着SiO₂含量的升高铁矿粉的液相生成量减少,从而导致液相流动性指数显著降低;而Al₂O₃含量增加,液相流动性指数略有升高.      

MgO及碱度对FeOx-SiO2-CaO-MgO-Al2O3体系液相生成的影响

 为研究MgO含量及碱度对球团矿及烧结矿液相生成特性的影响,以FeO_x-SiO₂-CaO-MgO-Al₂O₃五元体系为研究基础,通过固定SiO₂和Al₂O₃质量分数,以碱度及MgO质量分数为变量,采用FactSage模拟与熔点熔速试验数据相结合的方法,探究了MgO质量分数及碱度变化对FeO_x-SiO₂-CaO-MgO-Al₂O₃体系液相生成特性的影响,并以此确定此五元体系最佳MgO质量分数及碱度范围,为企业生产实践提供理论支撑。结果表明,当体系w(MgO) 变化范围为1.5%～3.0%时,体系高熔点化合物的生成量随着MgO质量分数的提高而增加,抑制了液相生成,体系的液相区会随着MgO质量分数的增加而逐渐缩小;当碱度为2.0和1.8时,体系的熔融速率较为稳定,便于控制。     

烧结成矿过程中铁酸钙特征与冶金性能定量关系

烧结成矿过程中铁酸钙质量分数、晶体形态及其结晶粒度等特征对烧结矿质量好坏有重要影响。本文以现场烧结配料结构为基准，使用分析纯进行不同温度梯度微型烧结试验，利用偏光显微镜重点分析了烧结矿成矿过程中铁酸钙生成特征，并分析了其对烧结矿冶金性能的影响规律。结果表明：在1 280～1 400℃升温过程中，烧结矿以斑状结构为主，其中不同形态的铁酸钙质量分数共减少了26.40%,烧结矿RDI_{+3.15 mm}及RI指数分别由74%、72%降低为69.20%、67.57%;在1 250～1 280℃升温过程中和1 400～1 200℃降温过程中，烧结矿以交织熔蚀结构为主，有针柱状铁酸钙大量生成，且针柱状铁酸钙中Al₂O₃/SiO₂较小为0.25,烧结矿RDI_{+3.15 mm}及RI指数呈变好趋势；在1 200℃降温至室温的过程中，烧结矿主要以熔蚀结构为主，是板柱状和他形铁酸钙的形成阶段，尤其在1 200～1 100℃降温段，针状、柱状铁酸钙均占比较高为32.70%,烧结矿RDI_+3.15...     

基于相图分析铁酸钙流动性及烧结矿强度

 摘 要： 铁酸钙黏结相的流动性是维持烧结矿强度的重要因素。由于铁酸钙黏结相没有固定组成，首先根据相图获得不同成分铁酸钙黏结相的熔点和液相量，在不同SiO2质量分数条件下，通过试验分析了流动性与熔点和液相量的关系。结果表明，不同SiO2质量分数的矿石获得最佳流动性的铁酸钙成分和碱度不同；铁酸钙流动性与其熔点呈反比，与其液相量呈正比。在此基础上，通过烧结杯试验考察了不同SiO2质量分数矿石黏结相流动性对烧结强度的影响规律和作用机理。烧结杯试验结果表明，w（SiO2）等于4.30%的铁矿石在碱度为1.8～2.2时，烧结矿强度都比较高；而w（SiO2）等于12.42%的铁矿石在碱度为2.0时处于最高值，过高或过低都会使烧结矿强度明显下降。其根本原因是由热力学性质决定的，低SiO2矿石的液相区间较宽，高SiO2矿石的液相区间较窄，烧结生产中不建议使用高硅矿石。研究结果可为评价黏结相流动性和新矿种的应用提供理论指导。     

基于无碳烧结的褐铁矿型红土镍矿固结机理研究

为有效降低褐铁矿型红土镍矿烧结碳排放,促进其烧结矿中液相的形成,加强其烧结矿的结构强度,本文采用无碳烧结方法,并基于热力学分析,对该红土镍矿在无碳烧结环境下不同温度、碱度条件的烧结反应机理进行了研究。结果表明：无碳烧结温度对其液相生成量有显著影响;碱度的提高可促进Fe₂O₃进一步熔解进入液相中,铁酸钙类矿物逐步上升,尖晶石类矿物逐渐减少;在碱度高于1.6时,无碳烧结矿随碱度的升高出现了更多的孔洞与裂缝;相同碱度条件下,无碳烧结能够生成足够多的主要液相组分(尖晶石类矿物),其烧结矿微观结构更加紧密。     

不同SiO2质量分数精粉对烧结指标的影响

为了比较不同精粉配入混合料后对烧结指标及烧结矿质量的影响,进行了精粉高温性能测试及烧结杯试验。结果表明,不同精粉的表观形貌及高温性能有显著差别;在基本不改变熔剂结构的条件下,随精粉SiO2质量分数的升高,液相流动性显著降低,烧结过程中黏结相生成量减少,不利于混合料中各矿物之间黏结成矿。采用不同精粉烧结时,烧结矿微观矿物结构具有显著的差异;精粉中SiO2质量分数升高会导致烧结矿中铁酸钙生成量减少,SiO2酸盐逐渐增多,孔洞增加。与低SiO2精粉烧结相比,采用高SiO2精粉烧结后,固体燃耗增加,转鼓指数下降,粒度组成中小于10 mm的量增加。     

MgO对高碱度高铝烧结矿的影响

 随着钢铁企业高铝铁矿粉使用比例的提高,带来了高炉炉渣黏度增大、渣铁分离困难等一系列问题。采用烧结杯试验,研究了MgO含量增加对高碱度高铝烧结矿经济技术指标、冷强度和冶金性能的影响,采用Nova400 NanoSEM型场发射扫描电子显微镜分析了烧结矿微观结构。试验结果表明,高碱度高铝烧结矿中MgO质量分数从1.72%提高到2.49%时,垂直烧结速度降低4.38 mm/min,利用系数降低0.51 t/(m2·h),低温还原粉化指数增加6.7%;当烧结矿中MgO质量分数为2.11%时,转鼓指数和还原度最高,分别达到61.93%和86.39%;Mg2+主要固溶在磁铁矿晶格中并替代Fe2+,替代的质量分数最高达3.64%,生成的含镁磁铁矿抑制烧结矿降温过程中由Fe₃O₄→Fe₂O₃氧化过程的相变,减少了二次赤铁矿的生成,有利于改善烧结矿的低温还原粉化性能。研究结果可以为改善高碱度高铝烧结矿性能和提高炉渣流动性提供理论指导和参考依据。     

高硅型铁矿对烧结工艺及烧结矿冶金性能的影响

目前,全球铁矿石价格指数持续上浮,钢铁企业面临全球铁矿石资源劣质化以及钢铁产量需求提高的问题,对钢铁企业的稳定发展造成了巨大的冲击。宝武钢铁为落实高炉炼铁资源战略方针,拓宽矿石资源采购渠道,提高宝武矿石资源采购的话语权,宝钢股份宝山基地烧结工序逐步增加高硅型铁矿粉的使用量。但增加高硅型铁矿粉配比对于烧结矿固结机制以及复合铁酸钙形成机制影响尚不明确,因此以高比例高硅型铁矿烧结试验为基础进行研究。通过微型烧结试验、烧结杯试验和宝钢烧结机工业试验,探明高硅型铁矿对复合铁酸钙生成机理和固结机制以及烧结矿冶金性能的影响。结果表明,高硅型铁矿粉替换比例增加到12%时,同化性温度、液相流动性指数缓慢增加,但是连晶强度下降比较明显,连晶强度从1 080.72 N快速降低至745.79 N,主要与硅酸盐相的形成有关。随着反应时间、反应温度增加,SiO₂对黏结相生成的不利影响减弱;随着高硅铁矿粉替换图巴朗粉比例增加,铁酸钙含量增加,抑制了硅酸钙和铁橄榄石的生成,改善了液相黏结相的流动性,烧结产率和燃料单耗下降,但亚铁质量分数从8.7%增加到9.1%。综合考虑,最理想的高硅型铁矿粉替换...     

高铁低硅烧结试验研究与实践

通过对太钢高铁低硅烧结技术的试验探讨,针对低硅烧结矿所存在的问题,提出了改善烧结矿质量的措施以及生产低硅烧结矿的适宜工艺参数,为太钢顺利生产和使用低硅烧结矿提供了依据。经过生产实践证明,太钢生产碱度为1．8烧结矿,烧结矿的SiO2含量降低到4％以下,会导致烧结矿强度降低,粉率升高,对高炉炉况顺行不利;太钢烧结矿SiO2含量控制在4．5％以上,铁品位超过了59．7％,烧结技术指标完全能够满足高炉炼铁生产的要求。     

碱度对Fe2O3-CaO-SiO2体系矿物组成及显微结构的影响

作为高炉炼铁的主要原料之一，高碱度烧结矿质量对于炼铁工序经济技术指标有着重要影响。SiO₂与CaO的化学亲和力较强，易反应生成硅酸钙，抑制铁酸钙的生成，不利于粘结相形成。但SiO₂含量对Fe₂O₃-CaO-SiO₂体系的矿物组成和显微结构影响机制尚不明确。通过光学显微镜、X射线衍射和SEM-EDS方法研究了碱度(R)对铁酸钙和硅酸钙生成规律的影响。结果表明，当Fe₂O₃和CaO的摩尔比分别为2.0、2.5和3.0时，碱度范围为1.4≤R<1.7时，生成CaSiO₃和Ca₂SiO₄,而CaSiO₃随着碱度增加逐渐向Ca₂SiO₄转变；碱度为1.7时，发现有新相SFC生成；当碱度范围为1.73相消失，生成物相为Ca₂SiO     

提高包钢低硅烧结矿强度的试验研究

针对包钢低硅烧结矿强度差这一弊端,进行烧结杯试验探索混合料碱度、水含量、配碳量等工艺参数对包钢烧结矿转鼓强度、烧结速度、烧成率、组成和结构的影响。研究结果表明,当碱度为2.5、配碳量为3.8%(质量分数,余同)、水含量为8.4%、MgO含量为1.6%时能使SiO2含量为4.0%的烧结矿达到较高强度,并能满足高炉冶炼要求。     

烧结矿适宜的SiO2质量分数和碱度

 研究了烧结矿适宜的SiO2质量分数和碱度,用来指导生产具有良好经济技术指标的烧结矿。首先对青钢烧结用铁矿粉进行了基础性能分析,并结合青钢烧结矿生产实际采用烧结杯进行试验,设计了4种SiO2质量分数和3种碱度,研究SiO2质量分数和碱度对烧结生产经济技术指标的影响。研究结果表明,烧结矿二元碱度为1.9,SiO2质量分数为5.4%时,烧结杯试验能取得良好的经济技术指标。借助扫描电镜（SEM）对烧结矿微观结构进行观察,发现随着SiO2质量分数的增加,烧结矿内液相量和溶蚀结构逐渐增多,烧结矿化学成分均匀化,但SiO2质量分数达到5.7%时,烧结矿内硅酸盐类物质过分发展,反而使得烧结矿质量劣化。碱度的提高有利于铁酸钙的发展和黏结相比例的增加,从而提高烧结矿还原性,改善烧结矿质量,但碱度为2.0时也存在玻璃质增多的现象。     

低硅细赤铁精矿生产高碱度烧结矿的研究及生产实践

通过烧结杯烧结试验研究,获得了以反浮选赤铁细精矿为主要铁料生产高质量烧结矿的生产工艺参数及合理配矿方案.采用控制混合料中氧化亚铁含量进行配矿,保证生石灰用量,改善料层透气性和氧化性气氛等措施,可以获得以铁酸钙为主要粘结相的烧结矿.在高碱度烧结条件下,改善了自产精矿烧结温度高、烧结性差的烧结特性,也解决了自产精矿"泥"和"粘"带来的配料操作及混匀、造球等方面的技术问题.在采用低硅细赤铁精矿生产高碱度烧结矿实践中取得了良好效果.     

白云石替代蛇纹石的烧结配矿结构

 在铁矿粉SiO2含量不断升高的背景下,针对烧结面临高硅蛇纹石停配而产生的烧结矿产质量下降的技术问题,采用微型烧结装置和烧结杯对白云石替代蛇纹石后的适宜配矿结构进行了研究。微型烧结试验研究结果表明,在化学成分一定的条件下,白云石替代蛇纹石后,因烧结液相流动性的降低而黏结效果变差,致使烧结体固结强度明显下降。烧结杯试验研究结果表明,用高液相流动性铁矿粉替代低液相流动性铁矿粉后,烧结成品率和转鼓强度分别升高0.98%和2.26%,烧结利用系数提高9.71%,而采用大粒级铁矿粉以提高烧结混合料黏附粉偏析碱度的优化配矿措施,使烧结成品率和转鼓强度分别升高2.10%和3.37%,烧结利用系数提高8.25%。     

褐铁矿在烧结工艺中的优化配置

为了探究全进口矿条件下褐铁矿在烧结工艺中的合理配置,实现褐铁矿的高效利用以进一步提铁降本,针对S钢铁公司500 m2大型烧结机实际原燃料条件,基于试验用铁矿粉的常规理化性能和高温烧结基础特性开展了不同褐铁矿配比的烧结杯试验研究,结合Factsage 7.1热力学软件,模拟计算了不同褐铁矿配比条件下的黏附粉含量和理论液相生成量及性能,并采用矿相显微镜分析了烧结矿的显微结构,探明了褐铁矿与赤铁矿和磁铁矿的优化搭配规律。研究表明:澳大利亚褐铁矿具有粒度粗、矿化能力弱,同化温度低、黏结相强度差、吸液性强的特点,当褐铁矿质量分数由45%增加至55%时,提高磁铁精矿OD矿的质量分数至15%,同时降低OC矿质量分数至10%,烧结矿转鼓强度和低温还原粉化性能等指标达到最优,这是由于一方面提高磁铁精矿配比不仅具有增加黏附粉比例、改善液相生成数量和性能的作用,而且可以均匀液相分布,消除过熔现象;另一方面,增加磁铁精矿配比可以改善烧结料球的粒度组成,减少褐铁矿吸液量,提高烧结矿强度。因此,在高褐铁矿配比条件下,增加适宜的磁铁精矿配比有利于稳定烧结矿质量,全面改善烧结矿性能。      

小球团低硅烧结技术研究

研究了降低小球团烧结矿SiO2含量对烧结矿产质量的影响规律，提出了要实现小球团低硅烧结应采取的措施。研究表明，当烧结矿SiO2含量降至4．4％～4．9％时，对烧结矿的产质量影响较大。适宜焦粉配比为6．6％；生石灰配比每增加1％，混合料适宜水分增加0．28％。实现小球团低硅烧结时应尽可能提高烧结矿碱度，以弥补低硅烧结时因降低烧结矿SiO2含量而带来的不利影响；改善烧结料层透气性，实行厚料层烧结，是实现小球团低硅烧结的一项重要措施，根据原料与装备情况，应尽可能提高料层高度。     

包钢低硅烧结矿的冶金性能

 在通过红外微型烧结试验，确定温度、碱度、MgO含量及SiO2含量对包钢低硅烧结矿黏结相强度影响强弱顺序以及黏结相强度最优、较好、较差及最差的包钢低硅烧结工艺条件基础上，采用烧结杯对上述4种烧结矿的黏结相强度进行验证，并对其冶金性能进行研究。结果表明，低硅烧结的最佳工艺条件为：SiO2含量(质量分数，下同)4.0%、碱度2.5、MgO含量1.6%、配碳量3.8%。在此工艺条件下获得的包钢低硅烧结矿具有优良的冷态强度(转鼓强度83.1%)，软熔滴落性能(tS为1307.3℃，tD-tS为98℃)优于包钢烧结矿，还原性(RI为83.65%)较好。尽管低温还原粉化性与目前包钢烧结矿相当，但综合评价，包钢低硅烧结矿可以满足高炉炼铁的需求。