废弃块矿作铺底料强化红土矿烧结工艺及机制

发布时间：2021-08-19 14:23

　　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_{+3.15 mm}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... 

【文章来源】：钢铁研究学报. 2020,32(07)北大核心CSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

褐铁矿型红土镍矿(a)与废弃块矿(b)的

废弃块矿铺底料工艺烧结矿微观结构见图4和表9。相对于无铺底料及烧结矿铺底料工艺,采用废弃块矿为铺底料后,强度更高的块矿能更好地起到气体通道的作用,促进了烧结料层透气性的进一步改善,使得烧结矿由大孔薄壁结构转化为大孔厚壁结构,孔洞呈规则的圆形,这有利于烧结矿强度进一步的提高。烧结矿中,枝状或熔蚀状的SFCA由孔洞边缘向烧结矿内部发展,含量有所增多;同时,铁尖晶石相间发生连通,晶粒聚集长大,相互之间联系更为紧密,烧结矿微观结构明显改善。因此,废弃块矿铺底料工艺烧结矿强度可得到大幅提高。表7 图2中打点区域矿物EDS分析Table 7 EDS analysis results for areas in Fig.2 区域 元素组成(原子数分数)/% 物相 Fe Cr Ni Mg Al Si Ca O 1 34.29 0.13 0.27 5.66 0.74 0.89 0.33 57.69 (Fe, Mg)Fe2O4 2 32.11 0.43 0.56 4.35 6.78 0.35 0.17 55.25 (Fe, Mg)·(Fe, Al)2O4 3 12.20 0.16 0.06 0.36 8.27 11.21 13.67 54.07 CaO·FeAl2O4·SiO2 4 11.09 0.21 0.11 5.31 0.47 12.13 12.79 57.89 CaO·(Fe, Mg)Fe2O4·SiO2 5 11.35 18.27 0.07 3.91 6.72 0.61 0.21 58.86 (Fe, Mg)·(Cr, Fe, Al)2O4 6 31.23 0.17 15.14 0.21 0.33 0.31 0.22 52.39 NiFe2O4 7 12.67 0.29 0.09 3.73 5.89 10.12 11.69 55.52 CaO·(Fe, Mg)Al2O4·SiO2 8 34.02 0.08 0.07 0.39 6.98 0.27 0.32 57.87 Fe(Fe, Al)2O4 9 17.67 0.37 0.11 0.37 8.36 10.45 11.37 51.30 SFCA 10 31.28 0.17 0.07 0.21 3.65 4.78 6.78 53.06 SFCA

各工艺烧结矿矿物组成及孔隙率见表10。与无铺底料及烧结矿铺底料工艺相比,采用废弃块矿铺底料后,烧结矿孔隙率由51.21%、 48.92% 降低至35.73%,SFCA面积分数由7.27%、8.78%进一步升至12.21%。这表明:以废弃块矿为铺底料对烧结矿矿物组成及微观结构的改善效果更为优异。由于废弃块矿强度优于褐铁矿型红土镍矿成品烧结矿,因此,相对于烧结矿铺底料工艺,废弃块矿铺底料工艺中烧结料层透气性更为均匀,结合图2～图4烧结矿微观结构分析可知,烧结矿微观结构亦更为紧密,从而证明以废弃块矿为铺底料可更为有效地改善褐铁矿型红土镍矿烧结矿强度;同时,减少了烧结矿作为铺底料对成品矿的消耗,促进了无烟煤更为充分地燃烧,使得烧结矿产量大幅提高,固体燃耗明显降低。因此,废弃块矿铺底料工艺同时实现了低品位废弃块矿的有效利用和褐铁矿型红土镍矿烧结性能的大幅改善,值得推广应用。表8 图3中打点区域矿物EDS分析Table 8 EDS analysis results for areas in Fig.3 区域 元素组成(原子数分数)/% 物相 Fe Cr Ni Mg Al Si Ca O 1 31.25 0.15 14.79 0.26 0.36 0.22 0.14 52.83 NiFe2O4 2 36.78 0.71 0.12 3.29 0.37 0.13 0.32 58.28 (Fe, Mg)Fe2O4 3 21.23 16.56 0.27 3.33 5.45 0.22 0.27 52.67 (Fe, Mg)·(Cr, Fe, Al)2O4 4 36.71 0.31 0.12 2.78 4.98 0.25 0.17 54.68 (Fe, Mg)·(Fe, Al)2O4 5 12.12 0.27 0.09 4.36 0.56 12.78 12.35 57.47 CaO·(Fe, Mg)Fe2O4·SiO2 6 11.78 0.41 0.15 0.35 5.89 10.98 12.79 57.65 CaO·FeAl2O4·SiO2 7 35.47 0.12 0.08 0.78 6.27 0.33 0.16 56.79 Fe(Fe, Al)2O4 8 13.12 0.67 0.11 3.23 5.12 10.78 11.37 55.60 CaO·(Fe, Mg)Al2O4·SiO2 9 32.22 0.39 0.12 0.45 3.12 5.33 6.89 51.48 SFCA

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本文编号：3351577