废弃块矿作铺底料强化红土矿烧结工艺及机制

摘要：为减少因低品位废弃含镍矿堆积而产生的重金属污染和镍资源浪费，同时达到有效利用固废资源及改善褐铁矿型红土镍矿烧结性能的目的，在研究两者基本物化性能及矿物赋存状态的基础上，对比了褐铁矿型红土镍矿无铺底料烧结工艺、烧结矿铺底料烧结工艺及废弃块矿铺底料烧结工艺各项指标，并揭示了相关机制。结果表明：相对于无铺底料烧结工艺及烧结矿铺底料烧结工艺，采用废弃块矿作为铺底料能更为有效地改善褐铁矿型红土镍矿烧结性能，烧结矿转鼓强度分别提高10.16%、3.82%，利用系数分别增加13.40%、6.80%，固体燃耗分别降低9.64%、9.20%；同时，烧结矿冶金性能优异，RI和RDI+3.15mm分别高达78.24%及96.79%。固结机制研究发现：相对于其他2种工艺，废弃块矿铺底料烧结工艺中，烧结矿微观结构由大孔薄壁结构转化为大孔厚壁结构，且孔洞趋于规则的圆形；另外，SFCA面积分数由7.27%、8.78%增至12.21%，并沿孔洞边缘向内部发展，主要固相—铁尖晶石晶粒有所长大，彼此之间连结程度较好，能更为有效地被液相所润湿，烧结矿微观结构更为紧密，从而使得烧结矿强度进一步提高。而强度更高的块矿作为铺底料，料层透气性更为有效地提高，促进了无烟煤的充分燃烧，使得烧结矿固体燃耗大幅降低，利用系数明显改善。     

低品位块矿作铺底料烧结试验研究

为了合理利用低品位矿产资源,以褐铁矿、赫章块矿为研究对象。分别使用褐铁矿、赫章块矿、烧结矿作铺底料,研究不同烧结工艺参数对烧结成品率、烧结矿转鼓强度与冶金性能等烧结指标的影响,并优化出其烧结工艺参数。结果表明,合理使用铺底料可以强化烧结过程,改善烧结矿品质,降低生产成本。     

红土镍矿烧结节能降耗技术研究及应用

褐铁矿型红土镍矿具有较低的铁品位和丰富的结晶水及高熔点矿物,这导致其烧结矿产质量低、固体燃耗高。通过开发加压致密化烧结技术、热废气循环烧结技术及多力场协同强化烧结技术,显著改善了其烧结矿产质量指标,有力地促进了节能减排。相对于常规烧结工艺,采用多力场协同强化技术后,烧结矿转鼓强度由45.87%增至56.93%,利用系数由0.97增至1.15 t/(m2·h),固体燃耗从140.52减至107.91 kg/t,废气中CO₂、NO_x及SO₂最高体积分数分别由27.42%、0.019 8%和0.261 5%降至19.89%、0.015 4%及0.203 0%,有害气体排放明显减少。这在相关工业应用中得到进一步验证。为更好地实现褐铁矿型红土镍矿烧结的清洁生产,可开发球团烧结技术,以进一步改善烧结矿产质量指标和降低生产能耗,值得大力推广应用。     

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。     

分流制粒协同燃料分加强化红土镍矿烧结试验

 在红土镍矿烧结生产中,为了实现资源综合利用,配料过程常常会加入烧结除尘灰、高炉重力灰、细粒返矿等物料;然而,该部分物料由于制粒性差,易对料层透气性和烧结性能产生不良影响。为了改善料层透气性,同时达到提高烧结性能的目的,对烧结除尘灰、高炉重力灰及细粒返矿等物料进行了分流制粒。另外,为防止制粒小球发生欠烧,对分流制粒物料进行了燃料分加。通过烧结杯试验,研究了分流制粒协同燃料分加对料层透气性及烧结性能的影响。通过X射线衍射和金相显微镜对烧结矿进行了工艺矿物学分析,揭示了强化红土镍矿烧结性能的相关机理。结果表明,与基准相比,分流制粒协同燃料分加30%时,混合料的平均粒度由4.18 mm提高到5.99 mm,料层透气性指数由0.233 提高到0.482;同时,烧结性能大幅提高,烧结成品率由68.69 %提高到79.37%,转鼓强度由51.73%提高到60.82%,垂直烧结速度由24.44 mm/min提高到33.48 mm/min,利用系数由0.77 t/(m2·h)提高到0.99 t/(m2·h),固体燃耗由147.10 kg/t下降到130.29 kg/t。工艺矿物学表明,与基准期相比,分流制粒烧结矿的孔洞和裂纹大量减少,微观结构更加致密;同时,烧结矿主要固相铁尖晶石与液相之间润湿程度提高,针状和交织状SFCA增多,因此烧结矿固结条件大幅改善。     

济钢320m~2烧结机配加经济矿料生产实践

经济矿料通常由褐铁矿或半褐铁矿组成,含铁品位低、杂质多,用于烧结生产易导致固体燃耗升高、烧结矿强度及烧结成品率降低等。济钢320m2烧结机通过采取优化经济料配矿、厚料层烧结并适当压料、降低焦粉粒度、添加助燃剂、稳定燃料结构等完善生产的措施,配加经济矿料最高达50%。生产实践表明,在保障高炉稳定顺行条件下,烧结配加经济矿料在30%时,各项经济技术指标较好,降低炼铁成本30元/t。     

高铁低硅烧结矿实验研究

在马钢一铁总厂原料条件下,进行了提铁降硅优化配矿实验室试验,当烧结矿w(SiO2)降低至4.50%时,进行了不同烧结料层、碱度及配煤比的实验室试验及冶金性能试验.实验结果表明:优化烧结原料结构可有效地克服低硅烧结矿强度差的缺点;提高烧结矿碱度是改善烧结矿强度最有效的措施;烧结料层提高,可弥补由于烧结矿w(SiO2)降低对强度产生的不利影响,且烧结固体燃耗降低;烧结配煤比提高在0.3%以下,有利于提高烧结矿强度和烧结利用系数.     

烧结使用块矿铺底料的生产实践

龙钢烧结使用块矿替换烧结矿作铺底料的试验表明:块矿替代烧结矿作铺底料有利于提高烧结生产率,降低烧结能耗,改善烧结矿强度和低温还原粉化指标,进而优化炼铁高炉炉料结构。含块矿烧结矿配比入炉率达到75%以上,大量使用块矿,使高价位外购球团矿使用量减少。同时高炉铁水含硅量、燃料比大幅度降低,1号、2号高炉吨铁燃料比较前下降了63.73kg,3号、4号高炉吨铁燃料比较前下降了75.98kg,生铁成本降幅在100元左右,高炉各项经济技术指标也大幅提升。     

低硅烧结矿的试验研究

在马钢一铁总厂原料条件下,进行了提铁降硅优化配矿试验室试验,当烧结矿SiO2降低至4．50％时,进行了不同烧结料层、碱度及配煤比的试验室试验及冶金性能试验,试验结果表明：优化烧结原料结构可有效降低低硅烧结矿强度差的缺点;提高烧结矿碱度是改善烧结矿强度的最为有效的措施;烧结料层提高,可弥补由于烧结矿SiO2降低对强度产生的影响,且烧结固体燃耗降低;适当提高烧结配煤比,有利于提高烧结矿强度和烧结利用系数。     

低品位褐铁矿作烧结铺底料的工艺优化

为了合理利用低品位褐铁矿资源,使用低品位褐铁矿作铺底料,研究了不同烧结工艺参数对烧结成品率、烧结矿转鼓强度等烧结指标的影响,并对烧结工艺参数进行了优化。结果表明,结合优化烧结工艺,使用低品位褐铁矿作铺底料对烧结料层透气性无明显改善作用,烟气最高温度与露点温度有所降低,烧结成品率有所提高,且成品烧结矿的转鼓强度与TFe含量均有所改善,有利于高炉焦比的降低。     

红土镍矿双层配碳烧结性能及烟气污染物排放的变化

为开发利用储量丰富、价格低廉的红土镍矿，本文在不提高总配碳量的条件下，通过改变上下料层混合料中固体燃料的占比，进行红土镍矿双层配碳烧结试验，研究新工艺的烧结性能及其对混合料制粒性能的影响，并分析烧结烟气中污染物的变化规律。结果表明：双层配碳烧结可使上下料层热量分布更均匀，降低下料层的过熔现象，改善制粒效果，增强烧结过程料层透气性，使无烟煤燃烧更加充分，并大幅提高烧结性能；与基准试验相比，两组试验烧结矿的成品率分别提高7.99%和10.40%,转鼓强度分别提高6.77%和5.34%,利用系数分别提高0.29、0.20 t/(m²·h),固体燃料消耗分别降低15.80、22.59 kg/t,烧结矿性能均有大幅度提高；双层配碳烧结有助于减少污染物排放，其中NO_x和SO₂排放量均减少31.14%和61.35%,有利于环境保护。     

用块铁矿作烧结铺底料的试验研究

用纽曼铁矿和海南铁矿作铺底料的烧结杯试验表明：两种块矿替代烧结矿作铺底料都有利于提高烧结生产率，降低烧结能耗，改善烧结矿强度和低温还原粉化指标，后者效果更显著。在烧结过程中，两种块矿铺底料不发生爆裂，还可脱除结晶水及硫等有害杂质。     

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。     

铁矿粉高温反应性能综合指数评价烧结性能

 为了解决如何利用铁矿粉多项高温反应性能指标评价其烧结性能的难题,基于综合评价方法,提出了铁矿粉高温反应性能综合指数,并通过铁矿粉高温反应性能4项指标的测定及烧结杯试验,研究了单矿A、B、C以及C矿分别与A矿和B矿混合的矿粉的高温反应性能及烧结性能。结果表明,对于高温反应性能,混合矿粉同化性能和液相流动性具有线性迭加性,黏结相自身强度和铁酸钙生成特性线性迭加性差。对于烧结性能,混合矿粉烧结矿转鼓强度具有线性迭加性,烧结矿产量（利用系数）和固体燃耗没有线性迭加性。无论单矿或混合矿,烧结转鼓强度与其高温反应性能综合指数呈线性正相关,其[R2]（相关系数的平方值）值分别高达0.9403和0.9702,拟合度好;而烧结利用系数及固体燃耗与其相关性差。因此,铁矿粉高温反应性能综合指数可以很好地评价和预测烧结矿转鼓强度,但不能有效地解释烧结矿产量和固体燃耗的变化。     

铬精粉矿+红土镍矿混合烧结的研究与实践

针对铬精粉矿、红土镍矿单独烧结能耗高的问题,结合不锈钢生产对镍铬金属产品的需求,研究铬精粉矿、红土镍矿混合烧结工艺,取消粘接剂以降低能耗。通过对铬精粉、红土镍矿的物理性质研究,在实验室完成烧结工艺配方,进行试验研究,得出优化配比结果:铬精粉矿、红土镍配比65%∶35%,混合矿总水分配比15%~16%、焦粉5%~6%。同时,介绍了某公司铬精粉矿、红土镍矿混合烧结工艺生产实践,得出优化配方及烧结指标。生产实践证明:铬精粉矿、红土镍矿混合烧结,可以不配加粘接剂,并且烧结指标较好,比铬精矿烧结矿降低焦粉用量18.7 kg/t,降低动力电30.6 kWh/t,烧结矿质量指标适宜于矿热炉冶炼镍铬铁合金的生产,该混合烧结方式已经得到产业化应用。     

返矿对钡钛磁铁精矿烧结过程的影响

通过烧结杯试验,分析了返矿配比对烧结过程、烧结机利用系数以及烧结固体燃耗的影响,并总结了烧结矿成品率同固体燃耗的关系。     

返矿对钒钛磁铁精矿烧结过程的影响

通过烧结杯试验,分析了返矿配比对烧结过程、烧结机利用系数以及烧结固体燃耗的影响,并总结出了烧结矿成品率同固体燃耗的关系.     

运用均匀设计试验优化不同褐铁矿烧结性能与工艺参数

由于褐铁矿烧结影响因素多,烧结性能差,技术经济指标恶化.本试验考察褐铁矿配比、料层、水份、燃料配比4个关键因素,运用混合水平均匀设计法,试验次数少代表性强.采用"6水平3因素+4水平1因素"仅试验12次,通过对试验结果直观择优与建模寻优,找出了4个参数的最优组合,对指导现实生产具有重要意义.使用褐铁矿后烧结矿强度与利用系数下降,固体燃耗上升,综合评价三种褐铁矿烧结性能相差不是很大.验证性试验表明与不使用褐铁矿对比的满意程度达到94%以上.配加褐铁矿后,烧结矿的矿物组成变好,软熔性能变差,低温还原粉化性恶化,但还原性改善.     

白马钒钛精矿厚料层烧结技术研究

开展了白马钒钛精矿厚料层烧结实验并发现,随着烧结料层厚度增加,烧结矿的成品率和转鼓强度明显变好,利用系数和垂直烧结速度逐渐降低,通过优化物料结构和改善碱度的措施能够降低料层提高所带来的负面效益,将烧结利用系数从0.703 t/(m~2·h)提高至1.079 t/(m~2·h),烧结速度从11.11 mm/min提高至15.56 mm/min。白马钒钛精矿厚料层烧结工业应用表明:烧结料层从650 mm提高至715 mm后,烧结矿成品率提高1%,总返矿率降低1.395%,利用系数提高0.024 t/(m~2·h),固体燃耗降低1.759 kg/t。     

钒钛磁铁精矿复合造块试验研究

钒钛铁精矿采用常规工艺烧结存在产品质量差、利用系数低和固体燃耗高等问题,为此,本文研究了全钒钛磁铁精矿复合造块工艺。结果表明:采用复合造块工艺产品的转鼓强度达到60.71%,成品率达到71.10%,利用系数达到1.42 t/(m2·h),较常规工艺烧结分别提高5.54%和8.39%,0.21 t/(m2·h)。复合造块工艺能够实现全钒钛磁铁精矿超高料层烧结,料层高度为900 mm时,固体燃耗为45.20 kg/t,较常规烧结降低7.91 kg/t,能取得显著的增产节能效果。