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。     

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。     

碱度对司家营铁矿粉烧结矿矿相结构的影响

 通过偏光显微镜对不同碱度司家营铁矿粉烧结矿矿相结构及冶金性能进行了系统研究。结果表明：随着碱度的提高,铁酸钙含量明显增加,磁铁矿、赤铁矿和玻璃质含量逐渐降低;矿相结构由斑状—粒状、骸晶结构过渡到交织熔蚀结构;磁铁矿由自形、半自形晶过渡到他形晶;赤铁矿由菱形定向排列过渡到他形晶;铁酸钙主要由他形晶、板柱状过渡到针状;转鼓强度有明显增加,低温还原粉化性能和还原性都得到明显的改善。     

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。     

高碱度烧结矿矿物结构对其冶金性能的影响

采用光学显微镜及IPP软件对高碱度烧结矿显微结构及矿物组成进行了研究,并检测和分析了高碱度烧结矿的冶金性能。研究结果表明:高碱度烧结矿主要由赤铁矿、磁铁矿、铁酸钙、硅酸二钙等矿物组成,不同碱度条件的烧结矿显微结构基本相似,主要为交织熔蚀结构;当碱度从1.5提高到2.0时,烧结矿中的赤铁矿质量分数增加了8%,磁铁矿质量分数降低了18%,铁酸钙质量分数增加了23%,磁铁矿与铁酸钙形成熔蚀结构;烧结矿的成品率从75.09%增加到82.78%之后稍有降低,转鼓指数从54%增加到69.33%,低温还原粉化性能和还原性均得到较大改善。     

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....     

高碱度磁铁矿型烧结矿显微结构特征及冶金性能研究

采用偏光显微镜对两种高碱度磁铁矿型烧结矿的显微结构进行了定量研究,并结合冶金性能测试,探讨了烧结矿显微结构对其冶金性能的影响规律。结果表明,两种烧结矿(1~#和2~#)均主要由抗压强度较好的磁铁矿、赤铁矿和铁酸钙等矿物组成,具有良好且相似的转鼓指数。1~#烧结矿的显微结构较均匀,交织熔蚀—熔蚀结构所占比例高达90%以上;2~#烧结矿结构相对不均匀,由65%的交织熔蚀结构、30%的粒状结构组成和5%的骸晶结构等组成;骸晶状、粒状赤铁矿的大量发育和结构的不均匀性,致使2~#烧结矿抗低温还原粉化的能力明显较1~#烧结矿弱。2~#烧结矿的还原性却略好于1~#烧结矿,这与2~#烧结矿显微结构以大气孔为主,且气孔率高达30%有关。     

褐铁矿自密化烧结工艺的试验研究

介绍了褐铁矿自密化烧结工艺。通过烧结杯试验研究证实,采用褐铁矿自密化烧结工艺进行的烧结试验结果非常满意,利用系数、成品率、转鼓强度都大幅度地好于普通工艺的各项指标,解决了褐铁矿烧结生产利用系数低、强度低、燃耗高的问题。在褐铁矿配比高达40%和55%时,利用系数达到1.7t/m2·h,转鼓强度达到68%,燃料消耗为58 kg/t。并且烧结矿的还原性改善达到90%,低温还原粉化得到改善,低温还原粉化指数RDI＋3.15在60%以上,软化性能和熔滴性能也得到改善,达到了预期的效果。褐铁矿烧结矿矿相研究证明,烧结矿主要矿物为赤铁矿和磁铁矿,粘结相主要是铁酸钙,并且有一定量的针状铁酸钙,对改善烧结矿的强度和性能起到了至关重要的作用。     

高碱度烧结矿的矿物组成与矿相结构特征

采用X射线衍射、光学显微镜和扫描电镜对莱钢、宝钢、鞍钢和酒钢烧结矿进行了研究,提出了高碱度烧结矿(w(CaO)/w(SiO2)=1.84～2.11)的矿物组成与矿相结构共性特征和差异.研究发现,其矿物组成主要有赤铁矿、磁铁矿、铁酸钙和硅酸钙,其中赤铁矿主要以自形晶和少量的他形晶存在,与铁酸钙之间具有明显的界面,而磁铁矿主要以粒状他形晶存在,与铁酸钙呈熔蚀结构.铁酸钙多以柱状和针状形态存在,中间交织着柱状或粒状的β-硅酸二钙.另外,烧结矿粘结液相内适当地增加Al2O3含量,有助于针状铁酸钙生成.     

钒钛烧结矿矿相结构对其冶金性能的影响

采用偏光显微镜对中钛和高钛两种不同钛含量的烧结矿矿相结构进行定量研究。结果表明:两种烧结矿金属相主要以钛赤铁矿和钛磁铁矿为主;黏结相均为铁酸钙、硅酸二钙和玻璃质;不同之处在于高钛型烧结矿中出现了钙钛矿。钙钛矿的出现不仅削弱了铁氧化物的连晶作用,还减少了黏结相的生成,致使高钛型烧结矿的低温还原粉化恶化;而中钛型烧结矿由于钛赤铁矿的大量存在,还原性优于高钛型烧结矿;当两种钒钛烧结矿整体结构都表现为均匀时,其结构种类决定了强度的好坏,以交织熔蚀结构为主的中钛型烧结矿转鼓强度要高于以粒状结构为主的高钛型烧结矿。     

一种新的巴西铁矿粉烧结性能研究

通过对一种新的巴西铁矿粉(BNF)的理化性能、工艺矿物学、高温性能及单矿烧结杯实验研究,对其烧结性能进行了全面评价。结果表明,巴西BNF矿粉基本理化性能产生了较大变化,具有铁品位较高,含硅量偏高,粒度偏细(-0.5 mm占49.01%)等特点;其主要矿物组成为赤铁矿(53%)和镜铁矿(30%),少量针铁矿(8%);粘附粉比表面积大,成球性好;高温性能除同化温度偏高和铁酸钙生成能力较低外,液相流动性好,粘结相自身强度高;单矿烧结性能较好,烧结矿转鼓强度为60.4%,烧结利用系数达到1.73 t/(m~2·h),烧结矿整体呈现中孔、小孔厚壁结构,趋向于以铁酸钙充填于赤铁矿和磁铁矿之间的胶结固结为主,并与硅酸盐液相交织固结,其还原性高,低温还原粉化率低。巴西BNF矿粉能够替代其它铁矿粉用于烧结。     

烧结矿矿物组成及结构的测定与分析

利用矿相显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪对济钢烧结矿的矿物组成和显微结构进行了系统的测定与分析，表明济钢烧结矿的矿物组成主要包括磁铁矿、赤铁矿、铁酸钙、硅酸钙和少量的玻璃质。其显微结构以熔蚀结构及针状交织结构为主，这种结构对于烧结矿强度和还原性的提高较为有利。     

铬渣对烧结矿矿相结构及冶金性能的影响

铬渣中含有毒性很强的Cr(Ⅵ)和大量有价金属铁,将其作为烧结原料不仅可以利用还原性气氛还原铬渣中的Cr还可以回收其中的有价金属,实现铬渣的无害化和资源高效利用。为探索在烧结过程中铬渣配加对烧结矿冶金性能的影响,本文开展添加铬渣对烧结矿矿相、烧结参数及烧结矿转鼓强度、低温还原粉化和软熔性能的影响规律研究。研究结果表明：在烧结生产中需控制铬渣配入量为3%以下;随着铬渣配比的增加,烧结矿的产量、产率以及烧结速度降低;烧结矿中复合铁酸钙黏结相质量分数减少,硅酸盐黏结相增加,导致烧结矿的转鼓强度由54.93%下降到47.46%;烧结矿中赤铁矿晶粒由粒状变为斑状以及骸晶状,使低温还原粉化指数由59.77%下降到52.46%,但当铬渣配比增加到9%时,矿相中出现了板状赤铁矿和针状复合铁酸钙的交织状结构,低温还原粉化指数增加到59.07%。由于铬渣中含有10%的Al₂O₃,生成的富铝渣会降低软化开始温度,增加软化区间,恶化料柱透气性。本文研究成果可为铬渣的综合利用提供理论基础。     

TiO 2 质量分数对中钛型烧结矿质量影响的研究

通过烧结杯试验,研究不同TiO 2 质量分数对中钛型烧结矿质量的影响。研究表明烧结矿TiO 2 质量分数 在2.8%～4.4%,随着TiO 2 质量分数增加,烧结矿转鼓指数、成品率、还原性和低温还原粉化指数均降低;钛磁铁 矿质量分数增加,易还原的含铁矿物相钛赤铁矿、铁酸钙减少;烧结矿的气孔率增加,强度较好的交织熔蚀结构减 少,骸晶状钛赤铁矿质量分数增加,性脆且不具有黏结作用的钙钛矿质量分数增加,其晶粒变大填充于交织熔蚀结 构,这是烧结矿质量下降的主要原因。     

用褐铁矿生产优质烧结矿

本文介绍了用褐铁矿生产优质烧结矿的方法,通过褐铁矿成矿机理、工艺制度的研究,找到了以针状铁酸钙为主要粘结相的优质烧结矿的工艺参数和操作制度。在提出的工艺条件下达到了烧结利用系数1.73t/m~2·h、固体燃耗66kg焦粉/t烧结矿、烧结矿转鼓强度68.67%(ISO标准)、还原性83.4%、低温还原粉化率12.12%的良好烧结技术经济指标。     

分流制粒烧结工艺参数对钒钛烧结矿微观结构的影响

研究了分流制粒烧结中酸性物料的粒度、配碳量和碱度等工艺参数对烧结矿微观结构的影响。结果表明,酸性物料的粒度范围扩大时,料层透气性变好,铁酸钙增多,矿相结构更均匀。当碱度较低时,烧结矿黏结相以硅酸二钙和玻璃质为主;随着碱度升高,钙钛矿含量先增加后减少,当碱度达到2.02时,铁酸钙含量大量增加,黏结相以铁酸钙和玻璃质为主。随着配碳量的增加,铁酸钙含量降低,钙钛矿含量增加,赤铁矿含量减少,亚铁含量增多,将使得烧结矿的转鼓强度和还原粉化指数提高,还原性下降。综合考虑分流制粒钒钛矿烧结配碳量选择4.2%比较适宜。     

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。     

碱度对钒钛烧结矿显微结构的影响

采用光学显微镜研究了碱度对钒钛烧结矿显微结构的影响.研究表明:碱度由2.1提高到2.5,烧结矿中钛磁铁矿、铁酸钙与硅酸二钙含量增加,钛赤铁矿与玻璃质含量降低;骸晶状赤铁矿与包边结构减少,显微结构由斑状向交织熔蚀结构过渡;相应的烧结矿强度增加.碱度为2.5时,铁酸钙主要以柱状、针状形态存在,钛磁铁矿主要以他形粒状形态存在,钙钛矿主要呈十字形和他形晶形态存在.     

印度矿粉对烧结矿矿相结构的影响

采用光学显微镜对印度矿粉及其烧结矿进行观察,研究了其对烧结矿矿相结构的影响.研究发现:印度矿粉结构致密,主要为磁赤铁矿,以板状形态存在;印度矿粉配加量由10%增加到40%,烧结矿矿物组成变化不明显,显微结构由斑状-粒状结构向斑状结构过渡,相应的烧结矿强度降低;印度矿粉由40%增加到60%,磁铁矿含量降低,铁酸钙含量增加,显微结构由班状结构向交织熔蚀结构过渡,对应的转鼓强度升高.     

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%。