铁酸钙粘结相流动性及其对烧结矿强度影响的试验研究

发布时间：2020-08-18 22:30

【摘要】：铁矿粉烧结过程中,Fe2O3与CaO反应生成的液相流动特性,对烧结矿强度有重要影响。为提高炼铁生产的烧结矿质量,优化高炉操作工艺,本文结合相图分析对烧结矿粘结相流动性的影响因素做了系统研究。在此基础上,进行了相应的工业生产。本文的研究内容主要得到如下结论:1、铁酸钙粘结相流动性试验本文首先根据 Fe203-CaO-SiO2、Fe203-CaO-Al2O3、Fe2O3-CaO-MgO 系相图获得了不同成分粘结相的熔点,并绘制了 1300℃的等温截面图,计算得到该温度下不同成分的粘结相的液相量。试验结果表明,粘结相流动性与一定温度下液相量成正比,和液相线温度成反比关系。(1)SiO2=5%时,粘结相中CaO的含量为25～30%,流动性指数最大,为14.5;SiO2=10%时,粘结相中CaO的含量为25%,流动性指数最大,为20.8。(2)CaO/SiO2=2.0时,粘结相中CaO的含量为23.3%,流动性指数最大,为13.2。(3)Al2O3=2%时,粘结相中CaO的含量为20～22%,流动性指数最大,为5.5;Al2O3 =5%时,粘结相中CaO的含量为21～23%,流动性指数最大,为5.8。(4)MgO =2%时,粘结相中CaO的含量为20%,流动性指数最大,为5.8;MgO =5%时,粘结相中CaO的含量为22%,流动性指数最大,为4.8。2、变MgO系列烧结杯试验通过变MgO系列烧结杯试验来考察铁酸钙粘结相流动性对烧结矿强度的影响。试验结果表明:(1)烧结矿MgO含量从0.9%增加到2.0%:添加白云石熔剂时,烧结矿转鼓强度由68.47%降低至65.87%,烧结杯利用系数由2.063 t/m2·h降低至1.772 t/mi2·h;添加菱镁石熔剂时,烧结矿转鼓强度由68.47%降低至66.53%,烧结杯利用系数由2.063 t/m2·h降低至1.693 t/m2·h。(2)烧结矿MgO含量从0.9%增加到2.0%:添加白云石熔剂时,烧结矿RDI+3.15由61.41%提高至68.12%;添加菱镁石熔剂时,烧结矿RDI+3.15由61.41%提高至68.53%。3、变MgO系列工业试验(a)在某工厂采用降低高炉用含镁熔剂的工业试验结果表明:4、5号两座高炉渣系变化明显,渣中MgO含量最低达到7.0%左右,A1203含量最高超过16%。4、5号高炉炉况维持了稳定顺行,高炉技术经济指标得到明显改善:5BF利用系数由 2.225t/m3·d 提高到 2.275t/m3·d,PCR 提高了 4kg/t。4BF 利用系数由 2.309t/m3·d提高到 2.405t/m3·d,PCR 提高 6.6kg/t。(b)降低烧结矿MgO含量的工业试验结果表明:1)烧结生产:烧结矿的平均MgO含量由1.79%降低至1.67%,转鼓强度由78.30%提高至81.56%,且烧结矿低温还原粉化指标RDI+3.15由65.21%升高至68.05%。2)炉渣状况:炉渣平均MgO含量由7.95%降低至7.34%,镁铝比MgO/Al2O3由0.51降低至0.47。3)高炉指标:焦比由 363.39kg/tHM 降低至 357.82kg/tHM,煤比由 131.78kg/tHM 提高至136.40kg/tHM,燃料比由 495.23kg/tHM 降低至 494.18kg/tHM。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF046.4
【图文】：

示意图,烧结过程,液相,示意图

粘结在一起。根据铁矿石在烧结过程中是否熔化，可以把烧结料分为粘结相和核矿逡逑石。核矿石在烧结过程中不熔化，起骨架作用。粘结相将核矿石粘结起来，起固结逡逑作用，从而来维持烧结矿的强度。图１．２所示为烧结矿的形成过程。首先相互接触逡逑的某些组分通过一系列固相反应形成大量的低熔点化合物，随着燃烧层的下移，温逡逑度升高，这些低熔点化合物形成液相。液相浸润并溶解周围的矿物颗粒，形成更多逡逑的液相，从而将核矿石紧密地结在一起。逡逑播？修？卷逡逑图１．２烧结过程中液相形成的示意图逡逑Ｆｉｇ邋１．２邋Ｔｈｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ａｂｏｕｔ邋ｌｉｑｕｉｄ邋ｐｈａｓｅ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ逡逑烧结过程中产生的液相及其数量会直接影响烧结矿的质量和产量。影响液相流逡逑动性的最主要因素是烧结温度和原料性质。当液相恰好能把所有烧结料粘结起来时逡逑所生产的烧结矿质量是最佳的。这既可以保证烧结矿的强度，也不至于产生薄壁大逡逑孔结构。逡逑－３－逡逑

三元相图,三元系相图

矿中的矿物相是粘结相在冷却过程中结晶的产物，所以烧的化学成分直接影响。理论上，烧结过程中最初液相在共晶Ｆｅ２０３－Ｃａ０－Ｓｉ０２三元相图，图中阴影部分区域为１３００°Ｃ烧图可见，烧结过程最初液相在Ｌ，Ｍ和Ｎ点形成。Ｌ点的熔点３，２４．０％ＣａＯ，４７．６％Ｓｉ０２），Ｍ邋点的熔点为邋１２１４°Ｃ邋（３８．５２７％Ｓｉ０２），Ｎ邋点是邋ＣＦ邋与邋ＣＦ２邋的共晶点，其熔点邋１２０５°Ｃ邋（２与含铝、硅等的氧化物或硅酸盐接触时，Ａｌ３＋可以置换Ｆｅ３＋，盐内形成固溶体，分别成为Ｃａ0－Ｆｅ０－Ｆｅ２０３和Ｃａ０－Ａｌ２０３－Ｆ结相，如邋３ＣａＯ．ＦｅＯ＿７Ｆｅ２0３、４ＣａＯ邋Ｆｅ０．４Ｆｅ２0３、ＣａＯ．Ｆｅｅ２0３、ＣａＯ．Ａｌ２0３．２Ｆｅ２0３邋及固溶体等，如邋７Ｆｅ２0３．２Ｓｉ0２＿３Ａｈ２．0．５Ａｌ２0３－５ＣａＯ、Ｃａ０．Ｓｉ０２－Ｃａ０．３（Ｆｅ，Ａｌ）２０３邋固溶体、２ＣＳ．３）１８0３６固溶体等，这些铁酸钙系粘结相统称为“铁铝硅酸盐”，）。逡逑逦Ｓｉ0２逦逡逑

含铁矿物,天然铁,摩尔比,绪论

第１章绪论逡逑就越多。所以ＣａＯ含量增加为低熔点化合物的形成和液相的增加创造了有利的条逡逑件，液相流动性就会变好。从图１．４可以看出，当ＣａＯ与Ｆｅ２０３摩尔比为１邋：邋１（质量逡逑比为２６：邋７４）时，刚好全部生成ＣａＯ邋＿Ｆｅ２０３，液相与固相成分一致有利于液相的继逡逑续形成；当ＣａＯ与Ｆｅ２０３的摩尔比偏离１邋：邋１时，将会有过剩的Ｆｅ２０３或ＣａＯ存在，逡逑这两种情况都会导致体系的流动性变差和熔化时间变长。逡逑１７００逦逦ｐ逦，逦，逦，逦逡逑１６００逦－Ｃ，０＋Ｌ逦ＵｑＵ，ｄ（Ｌ）逡逑１５００逦－逦／逡逑１４３８逦／邋＼逦／逡逑￡邋１４００邋＇一｜＼逡逑？邋１３００邋？逦Ｃ２Ｆ＋Ｌ邋＼逦ＺＦｂ２0３＋ｌ逦－逡逑３邋Ｃａ0＋邋１２１６邋＼邋／邋１２２６逡逑Ｓ邋１２００邋－邋Ｃ２Ｆ逦１２０５邋－Ａ逦—ＬＣＦ；＋Ｆｅ２0３１逡逑ｃ逦１１５５邋—？逦ＦＶ逦逡逑＾邋１１００逦＾逦ｉ邋ＣＦ２逦－逡逑１０００逦－邋氏邋Ｃ２Ｆ＋ＣＦ逦ＣＦ＋Ｆｅ２0３逦－逡逑ｉ逡逑９００逦逦１逦１逦逦１逦！逦１逦逡逑０逦６０逦７0逦８0逦９０逦１００逡逑ＣａＯ逦ｍａｓｓ％逦Ｆ？２0３逡逑图１．４ＣａＯ－Ｆｅ２０３二元系相图逡逑Ｆｉｇ．邋１．４邋Ｐｈａｓｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＣａＯ－Ｆｅ２0３逡逑１．４．２铁矿粉的含铁矿物类型逡逑天然铁矿石按其含铁矿物类型

【参考文献】