高炉使用含PMC矿炉料的配矿结构研究

通过实验室模拟高炉内矿石的熔滴过程,对含PMC矿粉的烧结矿、球团矿与南非块矿搭配的炉料结构进行了研究.研究发现,烧结矿+球团矿的炉料结构模式的熔滴性能优于烧结矿+球团矿+块矿的炉料结构模式.其中,在6#方案65%烧结矿+35%球团矿的配比下,△Tds(熔融区间)值为132℃,△Pmax(最大压差)为4.990kPa,S(总特性值)为296kPa·℃,是6个方案中熔滴性能最优的方案.炉料中的碱金属是造成炉料透气性变差的主要原因,表现为S值随着碱金属负荷的增加而升高.增加炉料中以PMC为主的球团矿可以降低炉料的碱金属负荷,从而改善炉料的熔滴特性.     

高炉块状带透气性试验分析

通过试验研究了在不同球团矿配比、不同烧结矿粒度和不同料层厚度条件下,高炉块状带透气性指数的变化规律。粒度小于10 mm的烧结矿会使高炉块状带的透气性急剧变差;在保持料层炉料粒度组成不变的情况下,如果料层厚度增加,则高炉块状带的透气性降低;随着球团矿配比的增加,料层压差呈先升高后趋于稳定的状态,高炉块状带透气性升高。     

宣钢高炉含铁炉料熔滴性能

对宣钢高炉炉料结构进行了熔滴性能试验研究。单矿的熔滴试验结果表明:宣钢常用的2种烧结矿软化性能较好,但滴落性能较差,1 520℃仍未滴落;3种球团矿中自产球总体熔滴指标最好但软化区间最长(313℃);2种块矿中PB矿开始软化温度最低软熔区间最长,试验中未能滴落。蒙古矿软熔性能较好,但滴落温度高达1 518℃。通过对15种配矿方案进行的熔滴试验,结果表明:降低烧结矿配比,提高PB矿比例可改善炉料的熔滴性能。在试验条件下,配矿方案为"烧结矿68%+球团矿16%+PB矿16%"的炉料结构熔滴性能最佳。     

首钢高炉炉料结构的试验研究

本试验研究了现用含铁炉料的冶金性能，对两种烧结矿分别搭配２０－３５％其他酸性炉料做了熔滴性能检验，检验结果表明，烧结矿配加秘鲁球和矿山秘鲁球时，综合炉料的熔滴性能随其配比的增加而逐步改善；烧结矿搭配２６－３１％巴西球的熔滴性能最佳，高炉配入秘鲁球的工业应用情况表明，配比增加可改善高炉透气性，提高煤气利用率，且增产节焦效果明显。     

高炉炉料配加热压含碳球团软熔滴落性能的试验研究

 以常用的炼铁原料为基础,系统研究了配加不同比例的热压含碳球团对高炉炉料的软熔滴落性能的影响,并进行了理论分析。研究表明,配加热压含碳球团对高炉综合炉料的软化区间、熔化区间、滴落率和透气性等软熔滴落性能参数有显著的影响。随着热压含碳球团配比的增加,软化区间t40-t4逐渐变宽;熔化区间tD-tS逐渐变窄,熔化开始温度tS逐渐升高,滴落温度tD逐渐降低;滴落率先增加后降低,当配比为40%时,滴落率最高,为6710%;最高压差先下降后升高,但在配加热压含碳球团条件下,炉料的最高压差都有所降低。从综合炉料的软熔滴落性能综合考虑,高炉炉料配加热压含碳球团的适宜配比应为40%~50%。     

首钢高炉炉料结构的试验研究

本文对现用含铁炉料进行了冶金性能研究，对两种烧结矿分别搭配２０￣３５％其他酸性炉料作了熔滴性能检验。检验结果表明，烧结矿配加秘鲁球和矿山秘鲁球时，综合炉料的熔滴性能随配比增加而逐步改善；烧结矿搭配２６￣３１％巴西球的熔滴性能最佳，高炉配入秘鲁球的工业应用情况表明，配比增加可改善高炉透气性，提高煤气利用率，且增产节焦效果明显。     

软熔过程中烧结矿和块矿的交互作用

 为更好地明晰块矿的软熔行为并优化其在高炉内的使用,以烧结矿和澳大利亚纽曼混合块矿为研究对象,分别就两者在软熔过程中的物理和化学交互作用进行了试验研究。通过使用中子CT扫描软熔试验试样, 发现1 450 ℃时烧结矿与纽曼混合块矿的混合炉料孔隙度要高于两者单一炉料,即两者间存在着物理交互作用;通过采用扫描电镜和电子探针分析发现,1 200～1 300 ℃温度范围内烧结矿中钙和镁扩散到了块矿中,两者发生了明显的化学交互作用。在物理和化学交互共同作用下,配加约20%纽曼混合块矿的混合炉料软熔行为得到了明显改善,且其性能相似或略好于同碱度的单一烧结矿炉料,这表明块矿和烧结矿混合后能在高炉内形成温度区间更窄、位置更低、透气性更好的软熔带。     

球团矿中MgO含量对炉料熔滴性能的影响

球团矿带入适宜的MgO可以提高炉渣的冶金性能,有利于高炉冶炼。为了探究球团矿MgO含量对高炉炉料性能的影响,在全球团冶炼的条件下,以高炉终渣成分为依据进行配料,利用高温熔滴炉检测球团矿不同w(MgO)时高炉初渣性质、炉料软熔滴落性能的变化情况。试验结果表明,随球团矿w(MgO)升高,初渣中未矿化的MgO明显增多,软化结束温度升高,软化温度区间变宽,炉料软化性能变差。当球团矿w(MgO)大于1.01%后初渣熔点升高,导致熔化特征温度升高,熔化带位置向高温区移动,熔化温度区间变窄,熔化带透气性提高;炉料的软熔带温度区间由229 ℃升高至269 ℃,软熔带增厚,炉料整体透气性变差。由于初渣中w((MgO))随之增加,初渣黏度升高,炉料最大压差和熔滴性能特征值增大。因此,在试验范围内,随球团矿w(MgO)升高,高炉炉料的软熔滴落性能恶化,渣铁分离变差,不利于高炉顺行。     

块矿对高炉炉料冶金性能的影响

通过研究高炉炉料的还原性、低温还原粉化性能和软熔滴落性能,探讨了巴西块矿对高炉炉料冶金性能的影响。结果表明:混合炉料中巴西块矿配比从5%增加到20%,炉料的低温还原粉化性能变差,但还原性能和软熔滴落性能得到改善,还原度指数增加了3.86%,滴落温度升高了40℃;当巴西块矿配比为10%时,软熔滴落性能达到最优,此时炉料的反应性指数最大。同时研究了单种炉料与混合炉料冶金性能的关系,2种炉料的还原性能和低温还原粉化性能具有叠加性,软熔滴落性能不具有叠加性,可通过反应性指数来判断炉料软熔滴落性能的改善情况。     

双碱度烧结矿应用基础研究

 首先对高炉使用双碱度烧结矿的优点进行了理论上的分析。通过实验室试验研究了自0.04至3.0的碱度对烧结矿生产和质量的影响。以缩短软熔温度区间为目标,优化了高炉炉料结构。研究结果证明,使用酸性烧结矿与碱性烧结矿为基础的配矿方案对减薄高炉软熔带厚度,改善料柱透气性具有明显作用。     

莱钢高炉解剖软熔带含铁炉料特性分析

基于莱钢2007年120 m3生产高炉科学解剖研究内容,系统分析了含铁炉料在软熔带位置物化属性。结果表明,高炉软熔带呈不规则倒V形分布,软熔层矿石还原度由低温侧向高温侧逐渐增加,其中烧结矿的还原度由40%~70%增加至80%~95%,球团矿的还原度由40%~50%增加至70%。软熔层低温侧烧结矿金属化率为20%~45%,球团矿的金属化率为10%~20%,在高温侧烧结矿的金属化率为70%~95%,球团矿的金属化率约为50%~70%。含铁炉料在软熔带区域发生了剧烈的还原反应,其中烧结矿金属化率增加的幅度大于球团矿的主要原因为烧结矿的还原性好于球团矿的还原性。矿相分析表明软熔带中球团矿已没有Fe₂O₃、Fe₃O₄存在,铁主要以FeO和金属铁存在,在软熔带区域存在被还原生成中空的铁壳球团矿。     

高炉内不同还原度炉料对软熔带透气性的影响

高炉内软熔带区域的透气性是影响高炉稳定顺行的重要因素,并由炉料的软化融化特性决定.当炉料内部发生软化融化时,炉料内对气体的粘性阻力系数及内部惯性阻力系数发生巨大变化,从而导致透气性变差,内部最大压差增大.本研究旨在通过预还原实验及软化融化实验,探明混合料的还原度对软熔带的透气性影响.结果表明:在不同软融阶段,同一还原度混合料层的最大压差明显不同,当料层温度进入融化区时,粘性阻力系数突增导致压差突然上升.由于惯性阻力系数的变化,压差曲线在达到融化温度之后还会继续发生波动.还原度较低时会出现二次压差峰值,随着还原度增加,二次峰值现象减弱.当还原度达到90%时,二次峰值消失,最大压差曲线在融化开始温度后逐步下降.试验结果对提高软熔带透气性,保证高炉内部稳定顺行具有重要的指导意义.     

烧结矿碱度对综合炉料交互反应的影响

以不同碱度的烧结矿及烧结矿与块矿的混合矿为研究对象,利用荷重软化熔滴装置,考察了烧结矿碱度对综合炉料软熔性能及不同炉料间交互作用的影响。研究发现:随着烧结矿碱度增加,炉料结构中块矿的质量配加比例提高,炉料间的交互作用增强,主要表现为综合炉料软化开始温度及熔融开始温度降低,混合炉料的透气性得到改善。炉料结构的变化使矿物间的交互反应随着烧结矿碱度的提高而增强,进而导致液相成分发生改变,降低了初渣物相熔点,而烧结矿碱度过高时会恶化料柱的透气性。同时通过扫描电子显微镜?能量色散谱仪(SEM?EDS)及X射线衍射(XRD)精修表征整个还原过程烧结矿物相变化,渣相中主要物相为浮氏体和硅酸钙,随着烧结矿碱度增加,在不同断点2CaO·SiO₂的含量呈现降低趋势,表明烧结矿还原过程生成的高熔点物相随之降低,综合炉料的液相生成温度随之降低,炉料间交互作用增强。因此,适当提高烧结矿碱度,提高块矿入炉的质量配比,利于高炉的强化冶炼。      

矿焦混装对钒钛矿综合炉料软熔滴落的影响

 为提高高炉冶炼钒钛磁铁矿水平,系统研究了矿焦混装对高炉综合炉料软熔滴落性能和V、Cr在渣铁中迁移规律的影响,并进行了理论分析。试验过程中烧结矿和球团矿所占比例不变。研究表明,矿焦混装对高炉综合炉料的软化区间、熔化区间、滴落率和透气性等软熔滴落性能参数有显著影响。随着混装率提高,软化区间[t40－t4]稍微变宽;熔化区间[tD－tS]逐渐变窄,软熔带变薄且位置下移;熔滴性能总特征值明显减小,综合炉料透气性能显著改善;渣铁滴落率先增加后减少;V、Cr在初铁中的收得率先升高后降低。因此,一定程度的矿焦混装有利于改善钒钛磁铁矿高炉冶炼综合炉料的软熔滴落性能,其混装率以25%为宜。     

基于炉料软熔性能的邯钢高炉炉料结构

针对环保限产和物流运输条件的限制,结合邯钢高炉生产用矿的实际情况,开展了一系列炉料软熔性能测试,以合理调控高炉炉料结构。认为:若实施"增加生矿比、降低烧结矿率"的用矿方针,为保障炉料有较好的软熔性能,应重视球团矿品种、质量及配加量的合理使用;在较高的生矿比(≥16%)且烧结矿配比进一步降低的用矿形势下,球团矿与烧结矿化学成分及质量的管控是高炉炉料调控的关键。     

预还原含铁炉料在高炉内的软熔滴落行为

 试验考察不同金属化率、不同碳含量下预还原含铁炉料软熔滴落特性。结果表明：与未还原含铁炉料相比,预还原含铁炉料的软化温度区间或软熔温度区间虽然较大,但温度区间内的料柱压差较小;熔滴温度区间内,熔化开始温度随着金属化率的增加而升高,滴落温度随铁水碳含量的增加而降低,料柱的最大压差随着金属化率的增加而减小;软熔滴落性能特征值（SD）随着金属化率和碳含量的增加而减小。由此推测,高炉使用具有一定碳含量的预还原含铁炉料将有利于增大软化层空隙、降低熔融层厚度,从而改善软熔带的透气性。     

邯钢高炉低烧比炉料结构的优化

鉴于环保压力的影响,高炉应减少烧结矿的使用,多使用相对清洁的球团矿和块矿进行高炉冶炼。为配合酸性炉料的大比例加入,需要提高烧结矿的碱度。然而,随着烧结矿碱度的提高,高炉炉内压差升高,透气性恶化,高炉相应生产质量指标难以提升。为了避免烧结矿碱度过高所带来的问题,提出了新的技术思路,即将烧结矿中碱性熔剂取出直接加入高炉,选择适宜的球团矿种类、适宜碱度的烧结矿配加一定量的石灰石与一定比例块矿组成高炉炉料结构。研究结果表明,与综合炉料中直接加入碱度为2.3的烧结矿相比,外配石灰石的方式所组成的综合炉料熔滴性能更优,炉料透气性得到了改善。在熔滴性能满足高炉要求的情况下,通过外配石灰石的方式,炉料结构中烧结矿比例可以降低至47%左右。     

高炉炉料混装与层装的熔滴性能研究

在实验室进行了球团矿配比从35%到100%的炉料结构熔滴性能试验研究,结果表明,相同炉料结构采用混装比层装有良好的熔滴性能,表现在软熔带位置升高,软熔带变薄,透气性变好。这表明高炉如果采用混装会比层装对高炉更加合理。     

高镁质球团矿的生产实践

烧结矿中MgO含量的提高,烧结成品率、垂直烧结速度、转鼓指数,机械强度均出现降低的现象,提高MgO含量对改善烧结矿的产量、质量十分不利。将烧结矿中Mgo转移到球团矿中,可以提高烧结矿质量,改善烧结矿冶金性能;同时球团矿中MgO可以形成镁橄榄石和偏硅酸镁等高熔点相,提高球团矿的冶金性能。通过实验室实验,结合工业试验,确定了配加不同配比镁质添加剂与皂±的造球混合料指标、生球指标、竖炉操作制度,为生产高镁质球团矿提供了保障,高炉配加高镁质球团矿后,综合炉料冶金性能明显改善,将球团矿与烧结矿在软熔温度区间上的差异缩小,利于高炉软熔带厚度的减薄,利于高炉透气性提高及高炉软熔带的下移。对于高炉壁面温度的稳定、热负荷的降低以及扩大间接还原有有利影响,对高炉炉况的稳定、燃料消耗的降低有明显促进作用。     

块矿配比对高炉配合炉料冶金性能影响规律研究

针对宝钢高炉所用的两种块矿——N块矿和F块矿,进行了包括热爆裂、低温还原粉化、还原性以及熔滴性能在内的一系列冶金性能试验研究,结果表明:N块矿的热爆裂性能要好于F块矿;当N块矿与F块矿的配比分别占到35％时,炉料的粉化RDI指数最好;当F块矿和N块矿分别与烧结矿混合后,炉料还原性能得到提升;在软熔性能试验中,当N块矿与烧结矿混合后其配比占到40％时,作为炉料透气性指数的特征值面积(S)最小,当F块矿与烧结矿混合后,相比单独F块矿而言,混合后的熔滴性能明显得到提升,并且F块矿的配比不宜超过 15％.