典型PB块矿的物理化学特性及热爆裂行为研究

近年来国内外钢铁企业将高炉炉料结构中熟料比降低,增加天然块矿占比,以达到降本增效、减轻环保压力的目的。但天然块矿在受到热冲击下易发生热爆裂产生大量粉末,从而影响高炉的操作生产。本文以典型的PB块矿为研究对象,以其关键的物理化学性质变化为线索,采用SEM-EDS、XRD、TG-DSC、全自动压汞仪等现代分析测试技术,系统研究PB块矿的热爆裂行为及其形成机制。研究结果表明:PB块矿为典型的赤(褐)铁矿,其孔隙结构较为发达,加热过程的失重主要表现为吸附水和结晶水的汽化脱除;PB块矿在700℃的热爆裂指数达到17.8%,爆裂现象主要发生在前10 min;矿样粒度越大,其抗爆裂性能越差,热爆裂指数越大;块矿受热后水分汽化并沿缝隙向外扩散,使得裂缝进一步扩大、贯通,当水蒸气扩散通道受阻,局部压力增大或超过所在区域块矿的抗拉强度时,则会产生爆裂。     

青岛特钢高炉用块矿基础性能分析

对青岛特钢高炉用块矿的化学成分、爆裂指数、还原性和软熔性能等基础性能进行分析研究,巴西块矿的品位最高为66.1%,5种块矿的SiO_2和Al_2O_3含量均不是很高;5种块矿热爆裂性差异较大,马来矿和巴西矿的热爆裂性较低;还原性能最好的为PB块矿;巴西块矿和纽曼块矿的软化开始温度和软化终点温度较高,软化区间较宽。     

PB块和海南块在承钢4#高炉冶炼中的应用

研究了承钢4#高炉常用的两种天然块矿的冶金性能,以及配吃不同块矿对高炉冶炼的影响。研究发现:PB块的热爆裂性能和荷重软化性能较海南块差,还原性和还原粉化强度要高于海南块;单独配吃PB块和按一定比例配吃混合块矿后,高炉的经济技术指标较好,透气性及出铁状况良好,吨铁成本低;单独配吃海南块后,高炉的经济技术指标差,平均透气性明显下降,出铁不稳,频繁出现憋渣铁现象,吨铁成本提高;配吃混合块为承钢4#高炉的最优选择。     

铁矿石冶金性能对高炉的影响及应对措施

文章通过对国内现有高炉炉料结构对高炉指标的影响分析,针对铁矿石的低温还原粉化、还原性、高温冶金性能对高炉炉况的影响,针对各段影响规律进行研究,发现低温还原粉化对高炉上部透气性影响比较明显,RDI+3.15每增加1%,上部压差降低0.7个百分点,烧结矿还原性每提高1%,燃料比降低2.3个百分点。随软化温度区间的增大,炉料压差增大,呈现正相关对应关系,每增加1℃,压差增加0.8KPa。不同品种天然块矿爆裂指数相差很大,每增加1%,压差升高0.1个百分点。     

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％.     

高比例块矿高炉炉料冶金性能的实验研究

对天钢2 000 m3高炉使用的单一块矿、不同搭配比例的块矿进行各种冶金性能的实验及分析。实验结果表明,高品位块矿的化学成分、热爆裂指数、还原性和软熔性能等冶金性能参数均能满足高炉的冶炼要求,不会对高炉冶炼和铁水质量造成负面影响;炉料结构熔滴实验中的压差陡升温度Ts、滴落温度、熔融区间等参数是评价炉料结构软熔性能的重要参数;相同块矿配比的情况下,不同种类的块矿搭配对高炉冶炼的影响差异很大,优化炉料配比是保持高比例块矿冶炼的关键。     

高炉冶炼条件下天然块矿热裂指数评价新方法

随着天然块矿在高炉中使用占比的逐渐升高,其热裂指数的评价显得愈加重要。本文通过一系列试验提出高炉冶炼条件下块矿热裂指数评价的新方法,并探索样品粒度、反应气氛、反应温度和时间4个因素对块矿热裂行为的影响机理。试验结果表明：（1）块矿标准热裂后,内部存在大量裂纹,并有局部聚集的情况,此部分极易在高炉内挤压摩擦而形成粉末,这一过程形成粉末的能力即为块矿动态热裂指数;（2）块矿动态热裂指数试验最佳参数：样品粒度为20～25 mm,反应温度为900℃,还原气氛,反应时间为60 min;（3）块矿A和B的标准热裂指数(DI_{-6.3 mm})分别为11.27%及6.10%,而依据上述试验条件测试得到块矿A和B的动态热裂指数(DI_{-6.3 mm})分别为18.31%及15.35%,二者相差不大。     

龙钢高炉块矿比提高后的应对措施

对龙钢高炉块矿比提高后的应对措施进行了总结。龙钢高炉块矿比月均最高达16.6%,日均最高达22%。块矿比提高后,严重影响高炉稳定生产。重点考察对比了不同块矿热爆裂性能指数对炉况的影响,在此基础上,完善块矿厂控标准,优化炉料结构,探索合理的块矿比和品种搭配方式,并调整日常操作,提高炉况稳定性和适应性,取得了良好成效。     

高炉配加预脱水块矿的炉料软化熔滴性能

高炉配加天然块矿对降低炼铁工序碳排放具有重要意义，针对澳洲C4澳矿严重爆裂而恶化炉料透气性和软熔性能的问题，对C4澳矿进行预脱水，研究了预脱水前后C4澳矿的爆裂性能和软熔性能，并考察了预脱水C4澳矿配比(质量分数为12%～24%)对混合炉料软熔性能的影响。结果表明，随着温度由600℃上升至900℃,天然C4澳矿的爆裂指数由8.05%迅速提高至22.5%,而预脱水C4澳矿的爆裂指数由3.38%提高至7.11%。烧结矿的软化起始温度(t₁₀)、滴落温度(t_d)较高但熔化区间最窄，综合熔滴性能最佳，其次为球团矿和C4澳矿。相较于天然C4澳矿，预脱水C4澳矿的软化起始温度提高82℃,熔化起始温度(t_s)提高47℃,软化区间(t₄₀-t₁₀)和熔化区间(t_d-t_s)分别缩小了26℃和50℃,软熔带向高温区移动，但天然C4澳矿和预脱水C4澳矿的最大压差ΔP_m和透气性指数S值均较高，过量配加不利于炉况顺行。相较于76%烧结矿+...     

南非矿热爆裂性试验

通过对南非矿在不同温度下进行加热，了解南非矿石的爆裂情况，判断南非块矿是否可直接入高炉。     

高炉提高天然块矿使用比例的研究

 本文通过试验研究探讨了提高天然块矿在高炉中使用比例的可行性。实验室研究结果表明：天然块矿与烧结矿在高炉高温区发生的交互反应能够明显改善天然块矿自身软熔性能差的缺点,且利用这一反应性可以优化块矿的搭配模式和调整块矿间的使用比例;在适宜的块矿搭配模式和块矿间使用比例下,天然块矿使用比例提高到23％甚至27％时,综合炉料仍有较好的软化熔滴性能,能够满足高炉冶炼的要求。     

不同球团矿和块矿配加条件下炉料冶金性能

 针对铁矿石品种多、质量波动大,导致高炉炉料结构稳定性下降的问题,通过实验室试验,系统研究了含铁矿石的冶金性能以及烧结矿与不同种类天然块矿和球团矿搭配的混合炉料结构高温性能。结果表明,烧结矿的还原性能和熔滴性能优于酸性球团矿和进口块矿,但是低温还原粉化现象十分严重,低温还原粉化指数RDI_{>3.15 mm}仅为70%,哈皮块矿的滴落温度过低,只有1 353 ℃,南非块矿压差过大(6 820 Pa),不利于高炉稳定顺行;里奥球和萨玛科球冶金性能优良,可以适当地提高其比例来弥补烧结产能不足的缺陷;在低烧结比(55%)条件下,不同球团搭配使用时,炉料的软化区间、熔融区间变窄,最大压差Δp_m降低,综合性能得到明显改善。最佳的混合炉料结构为55%烧结矿+20%里奥球+5%萨玛科球+20%哈皮块矿;配加纽混块矿的炉料结构,软熔区间窄,最大压值Δp_m和总特性值S低,软熔滴落性能较好。     

基于软熔滴落性能的高炉合理炉料结构

 为全面掌握鞍钢的烧结矿碱度、天然块矿配加比例和不同炉料结构的软熔特性,得到可评价炉料结构的方法,通过实验室试验,系统研究了不同碱度烧结矿的冶金性能,不同碱度烧结矿与球团矿搭配、烧结矿与球团矿和天然块矿搭配的复合炉料结构高温特性。结果表明,随碱度提高,矿物组成渐趋合理,烧结矿的还原和粉化指标改善,在碱度为1.90～2.05时,单一烧结矿的软化熔融性能较好;在碱度为1.95～2.15时,透气性较好;当烧结矿与球团矿搭配,碱度为1.90～2.15时,软熔区间窄,[S]特性值低;在配加天然块矿后,复合炉料的软化区间变宽,熔融区间变窄,综合性能得到改善。基于研究结果,提出了适合鞍钢原料条件的炉料间交互反应性的评价指数,通过指数判断,高炉天然块矿的适宜配加比例为15%～20%。     

含铁炉料间高温交互作用对初渣生成行为的影响

为了考察高炉内烧结矿与块矿间的高温交互反应对其初渣生成行为的影响,本文采用试验研究结合理论计算的方法,研究烧结矿、块矿及其二者混合炉料的初渣生成行为及其初渣特性.结果表明:单种块矿或烧结矿的初渣生成温度区间宽;烧结矿与块矿间的高温交互反应能显著改善块矿的初渣生成行为,并降低其初渣黏度;铁矿石间高温交互反应程度的强弱受其化学成分、还原性能、气孔率等因素的影响.      

基于不同炼铁工艺的铁矿石低温还原粉化特征

 为改善铁矿石在炉内的低温还原粉化性能以适应多样的炼铁生产条件,以炼铁生产常用的烧结矿、球团矿以及块矿为研究对象,通过控制还原气体成分和温度的方式,考察并比较了不同种类铁矿石在高炉炼铁工艺和COREX非高炉炼铁工艺2种煤气条件下的低温还原粉化行为。试验结果表明,相同的还原气氛和温度条件下,烧结矿、球团矿以及块矿的还原粉化形式、程度有较大差异,而各类铁矿石对煤气性质、温度变化的敏感性也各不相同。这对更为全面地考察和评价不同类型铁矿石的低温还原粉化特征,进而改善铁矿石冶金性能和优化炼铁工艺参数具有一定的实用性和参考价值。     

2 680 m3高炉使用非主流块矿的稳产降本实践

某企业2 680 m3高炉炉料结构为“75%高碱度厂烧+7%酸性外球+18%天然块矿”,为了降低高炉原料成本,选取不同非主流块矿与当前高炉使用的主流P块、N块进行了多种冶金性能检测,结果证明R块相较于P块、N块,矿石结构紧密,具有较好的抗热裂性能,同时还兼顾较高的还原性能。综合炉料的熔滴特性表明,配加R块后,料柱的软融区间降低25 ℃,但由于R块高铝的属性,导致渣系中极易形成高熔点渣相,降低炉渣流动性,料柱最大压差ΔPmax增加4.6 kPa。实际生产中,2 680 m3高炉配加R块后,仍可以实现稳产顺行并取得了较好的经济效益。     

Optimisation of the blast furnace burden based on its primary slag formation behaviour

The iron ore consumption doubled several times due to the rapid development of ironmaking industry in China, resulting in the worse quality of iron ores in the past decade. Therefore, the efficient utilisation of poor quality iron ore resources is of great importance for the sustainable development of ironmaking industry. In this work, a new method for optimisation of blast furnace burdens was studied based on the primary slag formation behaviour because it has significant influence on the formation of the cohesive zone. The results showed that there was obvious interaction between sinter and acid iron ores at high temperature, and the primary slag formation behaviour was clearly improved by the high temperature interaction. The poor quality lump ore could be utilised together with high basicity sinter and self-fluxed pellet to enhance the high temperature interaction. Besides, increasing CaO and MgO content in blast furnace burdens would further improve their primary slag formation behaviour and the performance of cohesive zone.     

球团配用硫酸渣的试验研究

通过对硫酸渣主要物化特性、可磨性、自然成球性、造球性能的实验室研究,发现硫酸渣经细磨后其粒度和成球性均得到显著改善.在配用细磨硫酸渣比例低于65 %时,生球、烘干球、烘烤球的各项指标基本能达到竖炉生产的要求, 成品球质量可满足高炉生产需要.硫酸渣配比继续升高时,烘烤球出现严重的爆裂现象,影响成品球团矿的质量.     

Effect of manganese ore blends on performance of submerged arc furnace for ferromanganese production

Abstract

Manganese ore blends are used in ferromanganese production. The blend composition controls the operational performance of submerged arc furnace. A case study has been carried out at FAP, Joda, Tata Steel to better understand the process. The results of experiments revealed that the phase decomposition and decrepitation of Mn ore at low temperatures (500–900°C) in the upper part of the furnace increased the furnace top temperature and thereby promoted agglomeration of the charge, which caused the violent eruptions in the furnace. The root cause of the problems in reaction zone (bottom part) of the furnace was changes in the composition of slag, i.e. low silica and high alumina, which was also due to selection of Mn ores in the blends. Various options for silica addition were examined and compared. The pretreatment of the Mn ores and use of synthetic slag for silica adjustment options were identified to overcome the operating problems and to utilise the captive Mn ores.     

鼓风条件及块矿比例对炉料软熔性能的影响

为了研究不同鼓风条件下块矿比例对高炉含铁炉料软熔性能的影响，计算模拟了3种鼓风条件下的温度和气体含量并使用高温熔滴炉研究了块矿比例对含铁炉料软熔性能的影响，进而进行综合炉料结构优化的分析。结果表明，富氧、加湿鼓风条件下，氢气含量增加，能有效降低炉内最大压差，窄化熔融区间，改善炉内透气性；富氧、加湿鼓风条件下，块矿比例的增加虽然会导致炉内最大压差和软熔区间的增大，但是最大压差的绝对值仍远小于基准条件下的最大压差值，软熔带宽度也小于基准条件下的宽度。可以得知，在富氧和加湿鼓风条件下适当增加块矿比例，综合炉料软熔性能仍然优于基准条件，且能降低高炉生产成本，对于炉料结构是一种有效的优化措施。