镜铁矿烧结性能试验研究

陈 伟 高丙寅 杨玉兵 马永广

(安阳钢铁集团有限责任公司)

镜铁矿烧结性能试验研究

陈 伟 高丙寅 杨玉兵 马永广

(安阳钢铁集团有限责任公司)

镜铁矿因成球性和可烧性较差，使得该矿在烧结料中的应用受到了极大限制。本文通过试验对镜铁矿制粒性能、烧结特性及冶金性能的研究，采取优化原料结构技术措施，探索出镜铁矿在烧结中合理使用新途径，为提高其在生产中的配比和改善烧结性能提供指导。

镜铁矿 烧结性能 试验研究

0 前言

根据对世界铁矿资源储量的研究分析，巴西、加拿大、委内瑞拉以及我国河北宣化、湖南宁乡、辽宁鞍山等地的镜铁矿储量丰富，含铁品位高、SiO2等杂质含量少、价格低，其铁品位65%左右，尤其巴西镜铁矿的铁含量最高达68%。由于该矿的成球性和可烧性差，在烧结料中配比很低，国内配比最高为10%左右，少数钢铁厂的配比一般为3% ～5%，该矿的推广应用受到了限制。

镜铁矿为赤铁矿的一个亚种，与石英伴生，其外表呈片状具有金属光泽，明亮如镜，非常致密，因含微粒磁铁矿包裹体而具磁性。其致密的结晶结构使其表面亲水性和成球性差，既难自身成球，也不易粘附在其它矿物颗粒上，该矿因其制粒性能差，造成混合料的平均粒度偏小，进而影响烧结料层的透气性，其高温变形温度高，高温反应性能差，抑制了铁酸钙的形成，不利于烧结矿强度的改善。因此，若能找到合适方式对其加以利用，将对拓宽资源供应渠道、降低烧结矿成本具有重要意义。

1 镜铁矿制粒性能研究

为了研究镜铁矿对混合料制粒性能的影响，试验设定了4个配比:0%、5%、10%、15%，研究镜铁矿在不同配比下的制粒性能。混合制粒时间5min，取样在100 ℃烘60min，用8mm、5mm、3mm、1mm、0.5mm的筛子筛分，称出各粒级矿物质量，从3个方面衡量制粒的效果见表1。

表1 不同配比镜铁矿制粒效果

1)混合料平均粒度。其计算公式如下:

式中:di——第i粒级的矿物粒度平均值，mm;

xi——第i粒级矿物质量分数，%。

2)制粒效率η。制粒后+3mm粒级增量的质量分数表示，其计算公式如下:

式中:F1——为制粒后 +3mm粒级的质量分数，%;

E1——为制粒前 +3mm粒级的质量分数，%。

3)制粒性指数。以小于0.5mm粒级的物料在制粒过程中减少的量，其计算公式如下:

式中:E——制粒前小于0.5mm粒级的质量分数，%;

F——制粒后小于0.5mm粒级的质量分数，%。

不同配比的镜铁矿对应混合料平均粒度及制粒效果如图1、图2所示。

由图1、图2可以看出，随着镜铁矿配比的增加，混合料的平均粒度、制粒效果及制粒性指数均有下降的趋势。这主要是因为镜铁矿原始粒度较细，其表面光滑和致密，亲水性很差，难以粘附到成核粒子上所致。试验表明:配加镜铁矿后，将在一定程度上对混合料成球性能产生影响，进而不利于烧结料层透气性的改善。

2 烧结杯试验

2.1 试验原料

试验所用原料均取自于烧结现场，其化学成分见表2。

由表2可以看出，巴西镜铁矿的铁含量为65.24%，扣除烧损后，其单烧品位达到66.60%，SiO2含量为3.60%，属于高铁低硅原料，且杂质含量较低，成分较为理想。

2.2 试验设备工艺参数

试验工艺条件及设备参数见表3。

表3 试验工艺条件及设备参数

2.3 试验方案及试验结果

试验在两大类原料结构条件下进行。一类是低褐铁矿原料结构(试验编号SJ～S5)，另一类是高褐铁矿原料结构(S6～S9)。对镜铁矿的配加使用方面，重点考虑用其替换巴西矿、国产精矿以及性价比较低的印度矿。试验配比方案及试验结果见表4、表5。

表4 试验原料结构及配比 wt%

表5 烧结矿技术质量指标

2.4 试验结果分析

试验主要针对镜铁矿烧结性能。探讨不同配比、不同原料结构条件下烧结矿技术指标的变化规律，主要包括:利用系数、转鼓指数、成品率及粒度组成等。

2.4.1 低褐铁矿原料结构

在低褐铁矿原料结构条件下，当采用9%镜铁矿替代巴西矿时(试验编号S1)，与基准样(试验编号SJ)相比，利用系数提高了0.07 t/(m2·h)，成品率提高了0.96%，－5mm粒级含量降低了1.11%，而转鼓指数下降较为明显，下降了3.4个百分点，在此基础上增加煤粉配比0.3%(试验编号S2)，除利用系数显著下降外，其余指标与基准样基本处于同一水平;当采用9%镜铁矿替代碱精时(试验编号S3)，烧结矿指标较基准样均有改善，其中，利用系数提高了0.06 t/(m2·h)，转鼓指数提高了0.67个百分点，成品率提高了2.76%，－5mm粒级含量降低了2.85%;当采用12%镜铁矿替代碱精及部分酸精时(试验编号S4)，烧结矿各项指标均有改善趋势，利用系数提高了0.11 t/(m2·h)，转鼓指数提高了0.4 个百分点，成品率提高了0.12%，－5mm粒级含量降低了0.2%;当用15%镜铁矿替代碱精及部分酸精时(试验编号S5)，与基准样(试验编号SJ)相比，利用系数提高了0.06 t/(m2·h)，转鼓指数降低了0.86 个百分点，成品率降低了4.84%，－5mm粒级含量升高了1.73%，烧结矿指标除了利用系数略有提高外，其余指标均有较大幅度下滑，其中成品率下降最为显著。试验表明:在低褐铁矿配比原料结构条件下，用镜铁矿替代巴西赤铁矿，烧结矿指标有下滑趋势;用其替代国产精矿时，烧结矿指标有改善的趋势，但镜铁矿的配比应控制在12%以内;

2.4.2 高褐铁矿原料结构

在高褐铁矿原料结构条件下，当采用12.9%镜铁矿替代巴西矿时(试验编号S7)，与基准样(试验编号S6)相比较，利用系数提高了0.07 t/(m2·h)，转鼓指数提高了1.06个百分点，成品率提高了0.15%，－5mm粒级含量升高了0.11%，烧结矿指标除返矿率略有升高外，其余指标均有改善;当用18%镜铁矿替代巴西矿和部分国产精矿时(试验编号S8)，利用系数降低了0.08 t/(m2·h)，转鼓指数提高了3.0个百分点，成品率提高了2.28%，－5mm粒级含量降低了2.01%，其中，转鼓指数、成品率及－5mm粒级含量均有显著改善;当用18.2%镜铁矿替代巴西矿和印度矿时(试验编号S9)，烧结矿指标除了转鼓指数明显改善外，其余指标与基准样处于同一水平。试验表明:在高褐铁矿配比原料结构条件下，用镜铁矿替代巴西矿、巴西矿+印度矿、巴西矿+部分国产精矿时，烧结矿指标均有改善趋势，该条件下镜铁矿的配比可达到18%以上。

3 高温冶金性能试验

3.1 熔滴性能

本熔滴试验的炉料结构方案是根据生产配比制定的，采用75%烧结矿+15%球团矿+10%块矿。共选取了5组具有代表性的试样进行熔滴试验。熔滴性能检测见表6。

表6 熔滴性能检测

由表6可以看出，S4、S6软化区间较窄，SJ、S8的软化区间较宽，S4、S8的最大压差分别为7537 Pa、8132 Pa，相比较而言，这两组的压差较其余三组低，S8熔化区间是最低的，只有94℃，5组试样的滴落温度均在1450℃以上。分析认为，S8的熔滴性能较其余几组略好些，但总体来说处于同一水平，均能满足高炉冶炼的要求。

3.2 还原及低温粉化性能

在烧结杯试验的基础上，对上述5组试样进行了还原性能、低温粉化性能检测见表7。

表7 还原度及低温粉化指数

从表7可看出，几组试样的还原度值比较相近，均在90%左右，说明烧结配加镜铁矿对烧结矿还原性能没有太大的影响;当配加镜铁矿后，烧结矿的低温还原粉化率略有提高，但变化不显著，对炼铁冶炼不会造成影响。

4 结语

1)镜铁矿储量丰富，含铁品位高，尤其巴西镜铁矿的单烧品位最高达到68%。该矿因其成球性和可烧性差，其推广应用受到了严格限制。考虑价格方面，该矿市场价格较相同含铁品位的其它矿石要低，若能寻找合适方式对其加以利用，将对拓宽资源供应渠道、降低烧结矿含铁原料成本具有重要意义;

2)镜铁矿的制粒性能较差，随着其配比的增加，混合料的平均粒度、制粒效果及制粒性指数均有下降的趋势。因此，将在一定程度上对混合料成球性能产生负面影响，不利于烧结过程中料层透气性的改善。

3)研究表明:镜铁矿的烧结性能对原料结构有较强的选择性。在低褐铁矿配比原料结构条件下，用镜铁矿替代巴西赤铁矿，烧结矿指标有下滑趋势，用其替代国产精矿时，烧结矿指标有改善的趋势，但镜铁矿的配比应控制在12%以内，否则，烧结矿指标将显著变差;在高褐铁矿配比原料结构条件下，用其替代巴西矿、巴西矿+印度矿、巴西矿+部分精矿时，烧结矿指标均有改善趋势，该条件下镜铁矿的配比可达到18%。

4)建议在镜铁矿使用方面，重点考虑与褐铁矿合理搭配使用，必要时应进行烧结试验来确定其合理结构，这样有利于提高镜铁矿的使用比例和改善其烧结性能。

［1］刘敏媛，胡洵璞.高品位巴西铁精矿粉在烧结生产中的应用研究.钢铁研究，2010，38(2):17－19.

EXPERIMENTAL STUDY ON SINTERING PROPERTIES OF SPECULARITE

Chen WeiGao Bingyin Yang Yubing Ma Yongguang
(Anyang Iron and Steel Group Co.，Ltd)

The application of specularite to sintering materials has been extremely limited because of its bad ballability and combustibility.After researching granulating property，sintering characteristics and metallurgical property of specularite by means of experiments and taking some technical measures for optimizing material structure，a new reasonable application path for specularite has been explored which provides guidance for increasing its blending ratio and improving sintering properties.

specularite sintering properties experimental study

2012—2—6