钒钛烧结矿矿相特征及其对RDI的影响机理

为了查明影响钒钛烧结矿低温还原粉化的机理,采用偏光显微镜和X射线衍射仪对承钢烧结矿还原前、后的矿相结构进行系统定量研究,从矿相结构方面入手探究影响钒钛烧结矿低温还原粉化性能的规律。结果表明:还原前,烧结矿具有典型的交织熔蚀结构,钛赤铁矿、铁酸钙分别为主要的金属相和粘结相,骸晶状钛赤铁矿集中出现;经过500℃还原后,其显微结构以粒状为主,钛磁铁矿为主要的金属相,粘结相中铁酸钙明显减少,且气孔和裂纹明显增多。由此可见,钛赤铁矿在向钛磁铁矿转变的过程中,发生了晶体结构转变,引起了体积膨胀;且经过还原后,烧结矿的气孔明显增多,显微结构发生明显变化,其由交织熔蚀结构变为粒状结构,这是引起烧结矿低温还原粉化的原因。     

铁酸钙特征对高碱度烧结矿冶金性能的影响

烧结矿中主要粘结相矿物铁酸钙的含量、形态、结晶粒度等特征对烧结矿质量起着关键性作用。采用偏光显微镜对不同质量的现场高碱度烧结矿的矿相结构及铁酸钙特征进行了系统定量研究。结果表明:两种烧结矿金属相均以赤铁矿和磁铁矿为主,黏结相均为铁酸钙、硅酸二钙和玻璃质。不同之处是1#烧结矿以针状铁酸钙交织赤铁矿、磁铁矿形成的交织熔蚀结构为主;2#烧结矿以他形粒状磁铁矿与粘结相矿物相互结合形成的粒状结构为主。1#烧结矿中铁酸钙体积分数约为50%,形态多为针状,粒度范围主要为0.05～0.10 mm;对应的烧结矿还原性(75%)、低温还原粉化率(76.5%)和转鼓强度(81.6%)均良好。2#烧结矿中铁酸钙体积分数约为45%,形态多为板状、柱状,粒度范围主要为0.05～0.10 mm;对应的烧结矿还原性(59.35%)较弱、低温还原粉化率(25.21%)较低和转鼓强度(63.37%)较小。     

桃冲精矿对烧结矿冶金性能的影响

桃冲精矿含有褐铁矿和云母类脉石,这些矿物在高温下分解,可以降低烧结温度,增强烧结过程的氧化气氛,产生自由的α—Fe_2O_3,从而促进铁酸钙的大量生成,使磁铁矿晶体粒度变细,绕结矿孔隙度增加,明显地改善烧结矿的还原性能和荷重软化性能,为高炉增产节焦创造了条件,桃冲精矿的低Al_2O_3含量有助于改善烧结矿低温还原粉化性能,这有利于改善高炉块状带的透气性。     

外矿型烧结矿矿相结构与冶金性能的定量关系

 为了改善外矿型烧结矿的质量,对不同类型外矿为主要含铁原料的烧结矿的矿相结构进行了系统定量研究,分析了外矿对其矿相结构的影响规律,找出了烧结矿矿相特征与冶金性能的定量关系。研究结果表明,以斯特拉麦克粉和天发海超特粉为主要含铁原料(1号)的烧结矿,铁酸钙含量较多,以交织熔蚀结构为主,局部出现粒状-斑状结构,低温还原粉化率RDI_{>3.15 mm}较好,气孔率较高,转鼓指数较低。以纽曼粉、PB粉和杨迪粉为主要含铁原料(4号和5号)的烧结矿,5号烧结矿中赤铁矿含量较多,铁酸钙含量较低,以熔蚀-粒状结构为主,局部为共晶结构,转鼓指数最高,但低温还原粉化严重;4号烧结矿的纽曼粉和PB粉的含量较多,以交织熔蚀结构为主,局部出现粒状-斑状结构,转鼓强度较低。以纽曼粉和得宝麦克粉为主要含铁原料(2号和3号)的烧结矿,3号烧结矿铁酸钙含量最多,矿相结构较为均匀,以交织熔蚀结构为主,局部见针状铁酸钙交织他形赤铁矿,该烧结矿质量最好;2号烧结矿的纽曼粉和得宝麦克粉含量较高,矿物组成中赤铁矿含量多,铁酸钙含量少,以交织熔蚀结构为主,局部出现粒状-斑状结构,低温还原粉化严重。建议以纽曼粉为主,配加少量麦克粉、杨迪粉及超特粉做为主要含铁原料,以改善现场烧结矿质量。     

碱度对石钢烧结矿矿相结构及冶金性能的影响

采用偏光显微镜研究了石钢不同碱度烧结矿的矿物组成及显微结构特征,烧结矿矿相结构与冶金性能之间的关系。研究发现:随着碱度的升高,烧结矿矿物组成简单化,粘结相含量升高,其中铁酸钙含量增加明显;显微结构均匀化,由斑状-粒状结构过渡为交织熔蚀结构,气孔率升高,出现骸晶状及菱形定向排列的赤铁矿,铁酸钙由他形晶形态过渡为针状形态。相应的烧结矿强度、还原性能及低温还原粉化性能有所改善。     

烧结矿二元碱度对低温还原粉化性能的影响

以二元碱度为变量,通过调整配矿方案,研究了不同碱度下,烧结矿的显微组织及低温还原粉化指数的变化。结果表明,随着烧结矿碱度的增加,其低温还原粉化指数先升高后降低;当碱度为1.79～2.18时,烧结矿的物相组成为单一且性能良好的针状铁酸钙,低温还原粉化指数RDI_(+3.15)较高。实际生产中,可按此碱度范围进行配矿。     

低钛烧结矿还原粉化机理研究

国内某厂生产的低钛烧结矿可用于2 500 m3高炉冶炼,强度指标达到普通烧结矿水平,但其低温还原粉化率仍比普通烧结矿高40%以上,还原粉化机理尚不明确。通过分段测试低钛烧结矿的还原粉化率并进行矿相分析,结果发现:低钛烧结矿中的赤铁矿-气孔结构是产生裂纹的源头,铁酸钙熔蚀结构是主要粘结相,但此结构中有许多细小裂纹,裂纹沿程存在许多赤铁矿晶粒,其还原速率较快且易形成交叉网状裂纹,使粘结相结构受到严重破坏,致使烧结矿还原粉化性能差。     

改善低硅烧结矿低温还原粉化性能的研究

针对低硅烧结矿强度低、低温还原粉化性能差的特点,对某钢铁厂烧结矿矿相进行了分析,发现其磁铁矿和铁酸钙含量较少,而强度极差的硅酸盐玻璃质和还原性较好的赤铁矿含量较高。为改善低硅烧结矿低温还原粉化性能,研究了烧结工艺(燃料配比、碱度)和烧结矿成分(Al2O3/SiO2、MgO含量)等因素对烧结矿矿相和低温还原粉化性能的影响,在该厂的原料条件下,得出最佳的燃料配比和碱度分别为5.0%和2.3;Al2O3/SiO2为0.31,MgO的质量分数为2.02%。     

烧结返矿分布及形成机理研究

烧结料层不同位置、反应条件不同造成烧结矿质量差异,通过对烧结台车不同位置烧结矿进行取样,测试不同位置烧结矿的冶金性能及返矿率,并对不同位置烧结矿微观结构进行分析,探究烧结饼内返矿的分布状况及产生机理.结果表明:沿料层高度方向由上至下烧结矿最终还原度逐渐降低,低温还原粉化指数降低.烧结返矿大部分在烧结料层上部和靠近挡板的边缘产生,只有少部分在中部和下部形成.料层上部烧结矿黏结相主要为铁橄榄石和少量粒状铁酸钙,强度差,返矿率较高,料层中下部黏结相主要以针状铁酸钙和板条状铁酸钙为主,整体矿化较好,返矿率较低.     

Al_2O_3/SiO_2对烧结矿铁酸钙生成能力的影响

针对烧结矿中含铝过高而导致烧结黏结相强度差的问题,本文采用烧结杯实验,通过分析不同Al_2O_3/SiO_2比值条件下生产的烧结矿的矿物组成与矿相结构,研究混合料中该比值对烧结矿铁酸钙的形成规律。研究结果表明:Al_2O_3是形成复合铁酸钙的条件,其量少时有利于针状铁酸钙的形成,可以降低烧结矿混合料的初熔温度,改善烧结矿质量。在所研究原料的基础上,当Al_2O_3/SiO_2比值在0.35～0.40时,CAF3生成量最高;当Al_2O_3/SiO_2比值超过0.40后,烧结矿低温还原粉化指数逐渐恶化。     

高品位细磁精矿烧结矿还原粉化机理研究

本文在模拟高炉条件下动态测定烧结矿还原粉化的热转鼓中,对我国迁安及马钢高品位细磁精矿制成的不同碱度烧结矿进行了低温还原粉化率的测定。并以澳大利亚赤铁矿粉制成的不同碱度烧结矿进行对比。通过测定发现我国高品位细磁精矿烧结矿在碱度1.7～1.8左右还原温度为500℃时有最高的还原粉化率。大于或低于此碱度的烧结矿还原粉化率减轻。澳大利亚赤铁矿粉烧结矿在低碱度(R=0.9)有严重的低温还原粉化率,但随着碱度上升粉化率减轻。通过改变还原温度、以H_2代替CO作还原剂。同时对于各种烧结矿还原前后的矿物组成及显微结构进行岩矿相鉴定,获得了烧结矿还原粉化的机理性说明。此外还在高炉内对烧结矿进行了还原粉化试验。     

某含钛铁砂烧结行为实验研究

通过烧结杯试验,结合烧结矿冶金性能检测和矿相分析,对某含钛铁砂的烧结行为进行了研究。结果表明,随着该含钛铁砂配比增加,烧结利用系数和烧结矿转鼓强度下降;冶金性能方面,烧结矿低温还原粉化性能出现了大幅度恶化,烧结矿熔滴性能得到改善。根据矿相观察结果,烧结指标恶化的主要原因之一是由于含钛矿物导致烧结液相过热度降低,促进了烧结玻璃相的生成,抑制了铁酸钙相的结晶和析出。综合实验室结论,建议该含钛铁砂在混合料中配加比例控制在5%以内,并配合喷洒CaCl2措施以减少其对烧结矿低温还原粉化性能的影响。     

矿物组成及显微结构对烧结矿质量的影响

通过岩，矿相分析可知：有利烧结矿强度的物相为熔融形磁铁矿和板状铁酸钙，有利还原性的物相为赤铁矿和针状铁酸钙，不利低温还原粉化度的物相为骸晶状菱形赤铁矿和致密型残存赤铁矿。提出了为提高烧结矿质量应采取的措施。     

不同普通铁精粉配比的含钛烧结矿矿相结构研究

针对承钢含钛烧结矿存在的强度差、低温还原粉化严重等实际问题,在实验室进行了不同普通铁精粉配比含钛烧结矿矿相结构的研究。结果表明:烧结原料中随普通铁精粉配比的增加,含钛烧结矿中金属相含量明显降低,而黏结相含量增加,其中钙钛矿含量降低,铁酸钙含量明显升高;显微结构逐渐均匀化,由粒状结构过渡到熔蚀结构,骸晶状钛赤铁矿含量降低;对应的烧结矿强度及低温还原粉化性能得到进一步改善。     

响应面-满意度函数法优化烧结配矿

烧结配矿效果的好坏直接影响烧结矿的产质量和成本，甚至影响到高炉冶炼技术经济指标。为了探究原料成分配比与烧结矿质量多指标的综合关系，提出一种基于响应面-满意度函数法的烧结原料配矿优化方法。采用响应面法Box-Behnken设计(RSM-BBD),以氧化镁的质量分数w(MgO)、氧化铝的质量分数w(Al₂O₃)、碱度R(w(CaO)/w(SiO₂))为自变量，以低温还原粉化指数、气孔率、铁酸钙含量等质量指标为因变量，建立响应面回归模型，分别研究3个因素及其交互作用对赤铁矿型烧结矿低温还原粉化指数、气孔率、铁酸钙含量等质量指标的影响；在此基础上，再结合满意度多目标优化法，以低温还原粉化指数、气孔率、铁酸钙含量的整体满意度为目标，构建响应面Box-Behnken整体满意度函数模型(RSM-BBD-DFA)优化烧结配矿。试验结果表明，各因素对低温还原粉化指数、铁酸钙含量的影响显著程度大小为w(MgO)>R>w(Al₂O₃),对气孔率的影响显著程度大小为w(Al₂     

富氢气氛下不同含铁炉料的还原行为

 高炉低碳富氢冶炼技术如高炉喷吹煤粉、富氢燃料等会导致炉内炉腹煤气中氢气体积分数增加,为探究富氢对高炉上部炉料的影响,对富氢条件下不同含铁炉料的还原行为进行了试验研究。粉化试验结果表明,在20%H₂(体积分数)条件下,块矿和烧结矿的粉化率明显改善,RDI_{>3.15 mm}分别增加了11.08%和30.23%,同时富氢条件有利于含铁炉料粒度的均匀化。还原试验结果表明,在CO体积分数不变、改变H₂加入量条件下,球团矿和烧结矿还原度最高时的H₂体积分数为25%,块矿H₂体积分数则为10%。在保持(CO+H₂)体积分数30%不变、改变H₂加入量时,当H₂体积分数超过20%时,各含铁炉料的还原度均超过90%。扫描电镜分析结果表明,还原后的块矿明显生成渣相和铁相,球团矿出现良好的赤铁矿和磁铁矿相,烧结矿则呈“针状铁酸钙相-磁铁矿相-铁相”分层现象。     

喷吹煤与废塑料时矿石的还原粉化性能

以首钢炼铁原料为基础,对高炉喷吹煤与废塑料条件下的矿石还原粉化性能进行研究。结果表明:温度是影响炉料低温还原粉化的主要因素,500℃时粉化最为严重,900℃时炉料的低温还原粉化基本结束,在500~900℃,炉料粉化率随温度的升高而降低;相同温度条件下,炉料的低温还原粉化率随H2含量的增加而增加,随CO2含量的增加而减少;喷吹煤与废塑料后,炉料的低温还原粉化性能不会影响高炉的顺行;烧结矿的低温还原粉化率较大,球团矿、块矿较小。     

某中低钛型钒钛磁铁矿的烧结特性及产品性能研究

以某中低钛型的钒钛磁铁精矿为对象,研究了其制粒性能、烧结特性以及烧结产品的冶金性能、物相组成和显微结构。研究结果表明,碱度由2.0降低至0.8时,烧结矿产、质量指标呈现先降低后增高的趋势;高碱度烧结矿中主要物相为钛赤铁矿、钛磁铁矿、铁酸钙、钙钛矿和橄榄石,其熔蚀状的复合铁酸钙(SFCA)充填于钛铁矿物相之间,将铁氧化物物相紧密连接;高碱度烧结矿还原度明显高于低碱度,但高碱度烧结矿的低温还原粉化性能较差。     

铁酸钙系及其还原性能差异的研究

1 前言熔剂性烧结矿作为典型的高炉主要含铁原料,它所含的铁酸钙在烧结矿结构中是起氧化铁和硅酸盐之间的一种粘结相的作用。各铁酸钙相在化学成分和矿物结构方面可能有差异,因此,熔剂性烧结矿包含有种类繁多的物相和结构。如果该烧结矿在高炉内还原,则各物相     

碱度对烧结矿液相形成性能和微观结构特性的影响

采用Factsage 7.1热力学软件模拟计算了碱度对烧结矿液相形成性能和微观结构特性的影响,并开展了不同碱度的烧结杯试验研究。研究表明:随着碱度增加,烧结矿理论液相生成量增加,液相黏度降低,液相中Fe_2O_3/CaO增加,铁酸钙形成条件改善。当碱度为1.95时,铁酸钙含量最高,CaO与Fe_2O_3结合形成稳定的铁酸钙粘结相,有利于减少Fe_2O_3发生还原粉化现象;而继续提高碱度至2.05时,颗粒较粗的褐铁矿和赤铁矿与CaO进一步接触、矿化,使烧结矿赤铁矿含量升高,铁酸钙和磁铁矿含量减少,液相黏度降低,孔隙率增大,烧结矿结构均匀性变差,导致烧结矿基体组织结构抵抗还原过程中产生的晶格畸变能力变差,粉化严重。综合考虑碱度对烧结矿转鼓强度和低温还原粉化性能的影响,在试验所用烧结原料条件下,烧结矿适宜碱度应控制为1.95。