俄罗斯磁铁精矿的烧结性能试验研究

王永挺 张红丽，2 马永广 周永平

(1.安阳钢铁股份有限公司；2.北京科技大学)

俄罗斯磁铁精矿的烧结性能试验研究

王永挺1张红丽1，2马永广1周永平1

(1.安阳钢铁股份有限公司；2.北京科技大学)

通过烧结杯对俄罗斯精矿的理化性能、烧结性能进行了试验研究，试验结果表明俄罗斯精矿对烧结的产量、质量、能耗及粒度指标有明显的劣化作用，配比不宜超过5％。

俄罗斯 磁铁精矿 烧结性能

0 前言

2007年年底，铁矿供应形势非常吃紧，国内优质精矿更显得异常紧缺。为了配合积极开拓新矿种资源，实验室进行了一部分新矿种的烧结性能试验，其中俄罗斯精矿的烧结性能试验就是一例。

1 原料性能及研究方法

1.1 原料性能

试验所用原料除俄罗斯精矿外，其余均取自烧结原料现场。试验原料化学成分见表1，俄罗斯精矿和高镁磁铁矿的粒度对比见表2。

由表1、表2看出，俄罗斯磁铁精矿和 C磁铁精矿的化学成分较为接近，俄罗斯精矿与 C相比，粒度更细一些，更有利于成球。

表1 烧结原料化学成分 ％

表2 俄罗斯精矿和精矿的粒度组成

1.2 研究方法

由于俄罗斯精矿的化学成分和高镁精矿相近，因而将其作为高镁精矿的替代矿种。俄罗斯精矿的供应量有限，贸易商给出的供应量占烧结的配加比例最高不超过10％，因而选定试验配加比例分别为5％、7％、10％，在同碱度和同M gO含量的情况下，通过烧结杯试验，研究俄罗斯精矿替代部分高镁精矿的利用系数、物理强度、成品率、固体燃料消耗等。

试验采用的烧结杯直径为 Ф200mm、高610mm，各种原料按配比采用人工称量倒入圆锥混合机内，首先混匀90 s，添加雾化水同时再混匀90 s，然后消化5min，再混匀180 s进入布料器中进行布料，烧结终点由微机自动进行判断。烧结达到终点后倒出烧结饼，经单辊破碎后，进行自然冷却。待温度降为30℃左右时。倒入自动落下装置，在自动落下装置内落下三次，再将烧结矿倒入多层往复分级筛进行筛分，分别称量＞40mm，40mm～25mm，25mm～16mm，16mm～10mm，10mm～5mm，＜5mm的粒级含量，按40mm～25mm，25mm～16mm，16mm～10mm三个粒级的百分含量通过微机计算得到其所对应的转鼓配料15 kg。具体试验设备规格和工艺条件见表3：

表3 实验设备规格和工艺条件

1.3 配料方案设计

本试验按照碱度 R1.9倍M gO含量2.0计算，利用碱精矿和生石灰调整烧结矿碱度，利用轻烧白云石调整M gO含量。为模拟生产现场，另外添加5 kg烧结返矿，总返矿比例为18.2％。具体配料方案见表4。

表4 试验的配比％

2 试验结果及分析

2.1 试验结果

在各种工况条件稳定的情况下按照设计的方案做了四组试验，其中编号1为本次试验的基准试验。试验的烧结技术质量指标见表5，对应的烧结矿实际化学成分见表6。

表5 烧结技术质量指标

表6 烧结矿实际化学成分

由表5烧结技术质量指标和表6的烧结矿实际化学成分可以看出，各组试验的混合料水分非常稳定，烧结矿M gO含量平均为2.26％，比理论计算高0.26个点，烧结矿的碱度平均为1.7倍，比理论计算低0.2，但无论是烧结矿的碱度还是烧结矿M gO含量非常稳定，说明本次试验有可比性。理论计算和实际化验结果偏差大的原因可能是轻烧白云石和生石灰化验有误。

2.2 分析

2.2.1 对烧结速度的影响

按照试验方案设计的俄罗斯精矿配比分别进行了对比试验，试验结果趋势如图1所示。

由图1和表5可以看出，随着俄罗斯精矿配比的增加，垂直烧结速度和利用系数都是一致的表现，在俄罗斯精矿5％的配比时达到峰值，利用系数比基准样提高达0.401 t/m2·h，之后开始垂直烧结速度和利用系数呈现下降趋势，但在配比10％时，无论垂直烧结速度和利用系数仍略高于基准样。原因可能是一方面由于俄罗斯精矿粒度较细，有利于成球，故有利于提高料层的透气性；另一方面俄罗斯精矿本身的A l2O3含量过高，难以矿化，导致烧结速度下降。综合而言，俄罗斯精矿配比5％时，前一方面占主导作用，故利用系数和垂直烧结速度明显高于基准样，之后俄罗斯精矿配比逐渐增加时，后一方面因素逐渐增加，造成垂直烧结速度和利用系数呈现下降趋势。

图1 俄罗斯精矿配比对利用系数和烧结速度的影响

2.2.2 对烧结矿强度和粒度的影响

按照试验方案设计的俄罗斯精矿配比，分别进行了对比试验，试验结果趋势如图2所示。

由图2和表5可以看出，随着俄罗斯精矿配比的增加，转鼓强度和 -10mm粒级含量都呈逐渐恶化趋势，尤其是俄罗斯精矿配比大于5％以后，恶化趋势表现为加速下降。

周向应变得不到释放，转角侧壁上的节点容易产生扭曲变形。

图6 回弹前后曲边法兰对角线上应变变化

图6(b)显示，切角板坯回弹前后的曲边法兰节点的应变规律与矩形板坯不同。由于切除一部分“变形死区”材料，周向压缩得到一定缓解，凹模口曲边法兰处节点的相对约束减小，故其上 (节点1～3)的εr和 |ε θ|增大；从断裂点到凸模肩的转角侧壁(节点4～8)处，由于切除了一部分曲边法兰角端材料周向压缩得以缓解，回弹前后的应变值极为接近，表明转角侧壁基本不产生回弹；在凸模肩靠近盒底处(节点9和10)回弹后两向不等拉伸作用减弱。

4 结论

板坯切角后断裂形式的不同，切角板坯材料流动性得到改善，能够获得较大的成形深度；断裂点的应变履历不同，尤其曲边法兰对角线上的节点应变区别较大。侧壁是矩形盒上的重要部位，夹在盒底和法兰之间，其上微小的回弹将影响到整体的形状精度。根据回弹前后的应变变化知：矩形板坯相对切角板坯在侧壁上极易产生回弹。故从形状稳定性角度来讲，切角板坯由于塑性变形的比例增大而能获得相对更好的形状稳定性，更应该得到重视。

[1]丁洁，鄂大辛，王光琦，等.转角半径及板坯切角对矩形盒拉深影响的有限元模拟.汽车工艺与材料，2008(5)：42-44.

[2]鄂大辛，水野高尔.板坯形状对非回转对称拉深成形性的影响.塑性工程学报，2004年，11(1)：25-27.

[3]鄂大辛，水野高尔.矩形盒拉深中的应力分析及拉深力的近似计算.塑性工程学报，2006年，13(5)：76-79.

从图5可以看出，渣量10％与渣量15％的碳损失率有较大差异。渣量15％的实验碳损失率均超过10％以上，而渣量10％的实验铁水中碳含量反而有增加的趋势。这是由于当硅及磷氧化完毕后，如体系中存在多余的脱磷剂，就会消耗铁水中的碳；如体系中不存在多余的脱磷剂，由于硅及磷转移至渣中，碳占铁水的比例提高了。脱碳率实际上由渣量及铁水初始磷含量而定。渣量的变化表现在脱碳反应上，证实了团块脱磷剂在热力学及动力学条件上均有利于脱磷反应。

团块脱磷表现出的特质使髙磷铁水的脱磷总渣量可以尽可能向理论渣量靠近，这对髙磷铁水预处理的工艺设计及优化无疑具有相当重要的现实意义。

4 结论

1)使用团块脱磷剂时，碱度在3以下仍可获得超过90％的脱磷率。

2)团块脱磷剂中氯化钙比例不宜低于13％，氧化钙与氯化钙的合理比例在1.5～2.0之间。

3)使用团块脱磷剂时，脱磷剂用量增加，脱磷率可能反而下降。

4)本实验条件下，渣量及铁水初始磷含量决定了脱碳率。

5 参考文献

[1]赵国光，吴伟，马嵩，等.1600℃高碱性渣与钢液间磷的分配比[J].材料与冶金学报，2003，2(2)：83-87.

[2]周有预，喻承欢，徐静波，等.转炉铁水脱磷预处理直炼工艺试验研究[J].炼钢，2004，20(5)：40-43.

EXPER IM ENTAL STUDY ON SINTER ING PERFORM ANCE O F RUSSI ANmAGNET ITE CONCENTRATE IRON ORE

W ang Yongting1Zhang Hongli1，2ma Yongguang1Zhou Yongoing1
(1.Anyang Iron＆Steel Group Co.，L td；2.University of Science and Techno logy Beijing)

Th rough the sintering cup experim ent to the Russian o re concen trate’s physics and chem istry perfo rm ance，the sintering performance conducted the experim ental study，the test resu lt had indicated that the Russian ore concentrate the allocated p roportion was not suitab le surpasses5％.

Russianmagnet concentrate o re sintering perform ance

2010—3—3