高硅镁质熔剂性球团还原历程及冶金性能分析

镁质熔剂性球团矿是适合中国高硅铁矿粉资源特征的铁矿粉造块工艺，可以改善高硅球团矿的冶金性能，但w(MgO)与高硅铁矿粉之间的耦合关系还有待进一步研究。以企业现场高硅铁矿粉为原料，氧化镁粉为熔剂制备高硅镁质熔剂性球团矿，研究不同矿粉配比及w(MgO)对球团矿冶金性能的影响，旨在得到合适的矿粉配比与w(MgO)。结果表明，随着矿粉配比(质量分数)(A矿粉∶B矿粉=30∶70/40∶60/50∶50)的变化，还原膨胀指数由6.8%降低到6.3%,低温还原粉化指数由98%降低到96%,还原度指数由77.1%降低到55.7%,熔滴温度区间由87℃增大到125℃,熔滴性能变差。当w(MgO)由1.00%升高到1.88%时，还原膨胀指数由7.4%降低到6.2%,低温还原粉化指数由98%降低到94%,还原度指数由65.1%升高到77.8%,软熔带位置逐渐下移。但当w(MgO)为1.46%时，熔滴温度区间最小。由还原历程分析得到，MgO的添加可以有效抑制硅酸盐的生成，提高渣相熔点，保证还原过程中球团矿的孔隙率。A矿粉中的赤铁矿不利于球团矿冶金性能的改善，且用高硅矿粉制备球团矿时，w(MgO)过高会产生大...     

鞍钢球团矿添加镁质复合粘结剂的研究

为改善球团矿高温冶金性能,用镁质复合粘结剂代替传统粘结剂膨润土进行造球、氧化焙烧、冶金性能等试验研究。试验结果表明,随着镁质复合粘结剂逐渐增加,生球强度、TFe含量、成品球团抗压强度等技术指标有所降低,但仍高于生产技术指标要求,球团矿冶金性能得到改善,还原膨胀率由16.7%降低到13.1%,初始软化温度和滴落温度提高。     

MgO、TiO2对镁质钒钛球团矿综合冶金性能的影响

 以球团厂实际配矿为基础,选取铁矿粉OA、OB、OC和OD,以膨润土作为黏结剂进行试验分析MgO和TiO2对镁质钒钛球团矿冶金性能的影响,并得出合适的TiO2质量分数和MgO质量分数,为生产镁质钒钛磁铁矿球团提供理论依据。结果表明,当[w(MgO)]从1.25%升高到2.34%,球团矿抗压强度从2 511降低到2 453 N/P,还原膨胀指数降低了13.17%;当[w(TiO2)]从3.97%升高到5.07%,球团矿抗压强度从2 511降低到2 383 N/P,还原膨胀指数略有下降,影响较小。球团矿中的[w(MgO)]从1.32%升高到2.38%,球团矿的熔融温度区间降低了40%,改善了其熔滴性能,但MgO固溶体等难还原矿物降低了球团的还原度指数。球团矿综合冶金性能最优的配比参数（质量分数）为OA矿粉50%、OB矿粉21%、OC矿粉10%、OD矿粉19%和膨润土1.8%。     

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。     

鞍钢炉料冶金性能态热模拟试验研究

 按球团矿在鞍钢2580m3高炉内不同高度位置的温度条件、气氛及停留时间,在实验室动态模拟了炉料在高炉内的升温还原变化过程。通过球团升温还原膨胀试验、不同温度下恒温还原试验和900℃标准检测结果对比分析,得出了在高炉条件下的还原膨胀率低于检验标准的900℃膨胀率;鞍钢球团矿还原膨胀在正常范围内,但对弓一球团还原膨胀也应引起重视。鞍钢高炉使用酸性球团矿的配比在20%～30%时,熔滴性能相差不大。高炉使用球团矿比例由25%提高到30%后,炉况波动的主要原因不在于球团矿比例增加。通过生产一定镁或钙含量的球团均可降低球团矿还原膨胀及改善熔滴性能,从而可提高球团矿使用比例。     

鞍钢炉料冶金性能动态热模拟试验研究

按球团矿在鞍钢2 580 m3高炉内不同高度位置的温度条件、气氛及停留时间,在实验室动态模拟了炉料在高炉内的升温还原变化过程。通过球团升温还原膨胀试验、不同温度下恒温还原试验和900℃标准检测结果对比分析,得出了在高炉条件下的还原膨胀率低于检验标准的900℃膨胀率;鞍钢球团矿还原膨胀在正常范围内,但对弓一球团还原膨胀也应引起重视。鞍钢高炉使用酸性球团矿的配比在20%~30%时,熔滴性能相差不大。高炉使用球团矿比例由25%提高到30%后,炉况波动的主要原因不在于球团矿比例增加。通过生产一定镁或钙含量的球团均可降低球团矿还原膨胀及改善熔滴性能,从而可提高球团矿使用比例。     

SG带式焙烧机镁质球团矿的生产应用

为满足高炉对镁质熔剂球团矿的质量要求,SG带式焙烧机进行轻烧镁粉、轻烧白云石及二者混合(按一定配比)添加的3种镁质熔剂添加方案工业试验。试验结果表明,添加轻烧白云石可以提高生球强度。采用轻烧镁粉和轻烧白云石按1∶3的添加方案,当该方案球团矿MgO质量分数为1.58%时,平均抗压强度为2 245 N/个,还原度为75.36%,还原膨胀率为14.37%及低温还原粉化率(RDI_+3.15)为96.79%,其综合冶金性能优于其他方案球团矿,并符合高炉对镁质熔剂球团矿的抗压强度和冶金性能要求。     

MgO添加方式对改善球团矿冶金性能的影响

 为改善球团矿的冶金性能,进行了含MgO球团矿的冶金性能试验研究,分析了不同MgO添加方式造球工艺的效果。结果表明,在合理的MgO添加方式下,对含MgO球团矿,氧化镁含量由0.6%提高到1.8%后,球团矿RDI+3.15由62.2%增加到约75%,还原度RI由34%增加到45%～53%（900℃还原1h）,还原膨胀指数RSI（还原度40%）由23%降低到约20%,且软熔温度明显提高,冶金性能改善。认为提高氧化镁含量的方式应当是菱镁石或含MgO精矿粉,避免添加白云石。     

不同含镁添加剂对球团矿工艺参数及质量的影响

 MgO对高铁低硅烧结中烧结矿的质量有不利影响,但其可以改善球团矿的冶金性能。因此,不在烧结矿而在球团矿中添加MgO,可在改善烧结矿质量的同时提高球团矿的冶金性能。不同的含镁熔剂对球团工艺参数和性能影响不同。通过试验研究了在高铁低硅条件下,白云石、蛇纹石、硼泥和镁质添加剂等4种含镁添加剂对球团造球,焙烧工艺及对球团矿物化性能和冶金性能的影响。试验结果显示,镁质添加剂对提高球团矿MgO含量、控制低硅球团矿还原膨胀率、改善球团矿还原度和熔滴性效果最好。     

唐钢带式焙烧工艺生产熔剂性球团矿

球团矿具有铁品位高、冶金性能优良、粒度均匀、冷态强度高、冶炼过程渣铁比低和燃料比低等特点。随着球团矿入炉比例的提升、环保要求的不断提高，带式焙烧机以其大型化、自动化、集约化、低能耗等特点成为球团生产线的首选。本文基于唐钢自身铁精粉中MgO、TiO₂含量高的资源状况，分析了MgO、TiO₂含量对熔剂性球团矿熔滴性能、低温还原粉化指标、转鼓指数、抗压强度、膨胀指数、筛分指数等指标的影响。结果表明，在膨润土配比0.6%、SiO₂ 3.0%～3.20%,熔剂性球团矿碱度1.2,且TiO₂含量为0.6%时，MgO含量从1.5%提高至2.1%,球团矿抗压强度变化不大，膨胀指数略有降低，低温还原粉化率(RDI_{+6.3 mm})明显提高；在相同生产条件下，熔剂性球团矿中MgO含量为1.5%时，TiO₂含量从0.2%提高至0.9%,球团矿转鼓指数、筛分指数变化不明显，抗压强度略有下降，膨胀指数略有提高，低温还原粉化率明显下降。通过采取优化配矿结构，唐钢3座3 000 m     

首钢A高炉炉渣降低MgO的热力学分析

为了研究首钢A高炉炉渣降低MgO的可行性,利用FactSage热力学软件,从理论上解析首钢A高炉炉渣中MgO对固相析出温度和黏度的影响。研究发现,A高炉炉渣固相析出温度在1 400 ℃左右,炉渣在高炉炉缸中全为液相并具有较好的流动性。1 500 ℃下,现有炉渣组分在相图中液相区,若MgO含量降低,炉渣仍处在液相区。MgO质量分数在2.87%～7.37%区间变化时,随MgO含量升高,固相析出温度增加;MgO质量分数升高1%,炉渣固相析出温度升高约3.73 ℃。随MgO含量升高,炉渣黏度降低。1 500 ℃下,MgO质量分数升高1%时,炉渣黏度降低0.014 Pa·s。分析认为,炉缸热状态较好(铁水温度在1 480 ℃以上)时,适当降低MgO质量分数至6%,炉渣黏度不会受较大影响;炉缸热状态较差(铁水温度在1 480 ℃以下)时,不建议降低MgO含量。     

低硅含镁球团矿抗压强度及冶金性能

提高入炉原料品位降低硅含量,改善冶金性能是高炉精料的主要方向。研究了低硅球团矿的还原膨胀率及MgO对低硅球团矿抗压强度和冶金性能的影响。研究结果显示,低硅球团矿虽然具有品位高,脉石含量低等优点,但随着SiO2含量的降低球团矿还原膨胀率恶化,影响高炉冶炼。低硅球团配加含镁添加剂可以有效控制还原膨胀率,同时改善球团矿的还原度和熔滴性能。球团矿SiO2的质量分数低于2%时,还原膨胀率在60%以上;当MgO的质量分数提高到2.15%以上时,还原膨胀率能降到20%以下,但随着MgO含量的增加低硅球团矿抗压强度下降,需要提高焙烧温度,才能形成稳定的铁酸镁,改善抗压强度。MgO的质量分数为2.15%时,焙烧温度要提高到1 270℃,MgO的质量分数超过2.8%以上时,焙烧温度需要提高到1 300℃。     

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。     

超大型高炉高球比低碳冶炼技术应用

为实现低碳炼铁生产,首钢基于秘鲁矿粉资源高品位低硅含量的特点,确定了高炉高球团比例冶炼的技术路线。依据炉渣碱度平衡、球团性能和炉料结构软熔性能试验研究,开发出35%碱性球团矿 + 20%酸性球团矿+ 40%烧结矿 + 5%块矿的高炉基础炉料结构。根据高比例球团矿同时抑制边缘和中心的特性,通过料序控制减少球团在边缘与中心的分布,实现酸碱性炉料的均匀混合,并采用中心加焦布料方式开放中心、适当疏导边缘,以稳定煤气分布。在活跃炉缸基础上,通过高富氧高顶压控制炉腹煤气指数来降低压差提高冶炼强度。低渣比下通过提高镁铝比至0.60~0.65来改善脱硫排碱能力。55%球团比例下高炉实现了高效稳定顺行,平均利用系数达到2.3 t/(m3·d),渣比低于220 kg/t,燃料比降至480 kg/t,炼铁系统碳排放降低8.6%。     

配加蒙古精矿对球团矿性能的影响

对蒙古精矿在包钢624 m2带式球团的合理利用进行了全面研究。研究表明,随着蒙古精矿配比增加,球团矿品位提高,还原膨胀率增加,当配比小于20%时,还原膨胀率小于20.0%,主要是由于还原后球团矿矿物组成中析出大量金属铁,在浮氏体(FexO)转变为铁的阶段,铁晶粒自浮士体表面向外长出晶须,晶须的生长让晶粒产生位移或晶粒开裂,导致球团结构疏松发生膨胀。通过添加适量矽石,可显著降低球团还原膨胀率,当配加30%～50%的蒙古精矿时,可通过添加1.0%～2.0%的矽石,将球团还原膨胀率降低至20%以内,球团矿质量满足高炉冶炼生产要求。     

MgO含量和来源对球团焙烧特性及冶金性能的影响

分别以5种不同的含镁添加剂（高镁磁铁矿、镁橄榄石、白云石、菱镁石和氧化镁粉）制备镁质球团,阐述MgO含量和来源对磁铁矿球团焙烧特性及冶金性能的影响。研究结果表明:不同的含镁添加剂对于生球的落下强度有着一定影响,其中氧化镁粉与高镁磁铁矿均能够提高球团的落下强度。相同的预热焙烧制度下,提高MgO含量会增加球团孔隙率,降低预热和焙烧球团的抗压强度,其中白云石对焙烧球团强度的不利影响最小。增加预热球团的氧化度有利于促进镁质焙烧球团固结,提高其抗压强度。在MgO来源相同的情况下,MgO含量的增加会导致球团孔隙的增减,降低了球团强度,而配加不同种类的含镁添加剂,均能不同程度改善球团的还原膨胀性、低温还原粉化性和还原性,其中配加高镁磁铁矿的球团的还原膨胀性和低温还原粉化性均优于于其他含镁球团。      

高镁铝高炉渣的冶金性能

在实验室条件下,研究高炉渣中MgO及Al2O3质量分数对高炉渣冶金性能的影响规律。试验结果表明,当高炉渣碱度为1.1、MgO质量分数为12%不变时,随着Al2O3质量分数的增加,高炉渣熔化性温度逐渐增加,且当Al2O3质量分数超过17.5%时,高炉渣初晶相由黄长石区域转变成尖晶石区域,而且在1500℃时,高炉渣黏度逐渐增加而渣铁硫分配比降低;当高炉渣碱度为1.1、Al2O3质量分数为20%不变时,随着MgO质量分数的增加,熔化性温度先降低后增加,当MgO质量分数超过11.8%时,高炉渣初晶相由黄长石区域转变成尖晶石区域,而且在1500℃时,高炉渣黏度逐渐降低而渣铁硫分配比增加。     

首钢高炉新炉料结构下球团技术的探索与应用

以首钢京唐钢铁厂高炉大比例球团矿炉料结构为背景,以京唐二期球团带式焙烧机生产线为研究对象,在试验研究和工艺设备等方面阐述了首钢京唐高炉大比例球团矿炉料结构下的带式焙烧机工艺和设备的创新点和优势。生产实践结果表明,生产出了超低硅高碱度球团矿,2条线均日产量为12 500 t,碱度为1.1~1.2,SiO₂质量分数为2.0%,TFe品位为66.0%,抗压强度在3 100 N/P以上,还原膨胀率为17.5%。在3座5 500 m3高炉中高比例使用2种球团矿,入炉比例达55%,高炉渣量从280降低至215 kg/t以下,燃料比从505降低至483 kg/t,取得了显著的经济效益、社会效益和环境效益,推广应用前景广阔。     

基于高炉炉料结构优化的源头减排技术及应用

 为了更进一步降低污染物排放总量,河钢集团在实现污染物超低排放的同时积极开展源头和过程硫硝减排技术研发。针对国内矿粉资源特点和球团、烧结过程污染物生成规律,以减少污染物生成总量为出发点,开发出适于高比例球团冶炼的低排放、低能耗熔剂性球团制备技术,阐明了熔剂性球团焙烧过程吸放热规律,克服了生球爆裂、回转窑结圈等技术难题,成功生产出SiO₂质量分数在4.5%以上,MgO质量分数为1.8%左右,二元碱度(R₂)为1.0左右的镁质熔剂性球团,并且具备长期连续生产的能力。开发了焙烧温度与球团矿质量调控、燃烧温度与硫硝生成控制技术,使得熔剂性球团抗压强度大于2 200 N/个,SO₂生成量比酸性球团降低了20%,比烧结矿产生的SO₂、NO_x分别降低75%、53%。研发了高比例球团高炉冶炼集成技术,高炉球团质量分数由20%增加到80%,燃料比降低11 kg/t,吨铁SO₂、NO_x分别减排50%、26%。提出了炼铁流程全生命周期节能减排定量分析方法和持续改进方向,成功实现污染物在源头和过程上的削减。已成功推广至河钢集团2 000 m3级、3 000 m3级高炉和河钢乐亭沿海基地3 000 m3级高炉在建项目上,为国内钢铁工业减少污染物排放总量开辟了新的方向。     

降低MgO含量对高Al2O3烧结矿冶金性能的影响

摘要：钢铁行业作为一个国家的支柱产业,在国民经济中占有举足轻重的地位。近些年来,随着炼铁原料成分的变化导致高炉渣中Al2O3的含量不断升高,使得炉渣黏度变大,给高炉冶炼带来困难。前人研究发现在烧结矿中添加MgO熔剂可有效解决这一问题,但是MgO也给烧结矿的冶金性能带来诸多影响。实验结果表明：随着MgO质量分数从2.8%降至2.0%后,烧结矿的冷态转鼓强度（TI）由72.1%提升至75.5%,还原指数（RI）由70.3%增加到73.4%,烧结矿的软熔带温度区间从251℃变为233℃,高炉内部的透气性变好,有助于高炉强化冶炼,提高企业经济效益。