瑩石對釩鈦磁鐵礦燒結(jié)的影響

螢石對釩鈦磁鐵礦燒結(jié)的影響研究 張義賢 （新鋼釩煉鐵廠） 摘 要 ： 為了掌握 螢石 對釩鈦磁鐵礦燒結(jié)的影響，開展了相關(guān)的試驗研究。試驗結(jié)果表明，生產(chǎn)中使用螢石會影響混合料制粒效果，降低釩鈦燒結(jié)礦的強度和產(chǎn)量指標。同時，燒結(jié)礦的氟含量上升，其軟化溫度低容易導(dǎo)致高爐結(jié)瘤，影響高爐冶煉的強化。 關(guān)鍵詞： 燒結(jié)；螢石；氟；釩鈦磁鐵礦 0 引言 螢石也稱氟石，螢石中含有鹵族元素氟，熔點低，是自然界重要的含氟礦物，工業(yè)用氟的主要來源。廣泛應(yīng)用于煉鐵、煉鋼的助熔劑、排渣劑。攀鋼高爐在開、停爐或爐況不順時使用得較多，其 入爐篩下物由于量較小，目前主要混合在篩加粉中供燒結(jié)生產(chǎn)使用。 隨著高爐冶煉強度的逐步提高，對燒結(jié)礦的質(zhì)量提出了更高的要求，螢石對釩鈦磁鐵礦燒結(jié)會產(chǎn)生怎樣的影響，攀鋼過去沒有就此問題進行過相關(guān)的研究。因此，從強化原料的使用以及優(yōu)化物料結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，探索 使用螢石時 ，氟對燒結(jié)過程以及燒結(jié)礦質(zhì)量的影響，尤其是氟對燒結(jié)礦冶金性能的影響，對指導(dǎo)高鈦型釩鈦磁鐵精礦的燒結(jié)生產(chǎn)十分必要。 1 試驗條件及試驗方案 試驗條件 試驗所用原燃料取自生產(chǎn)現(xiàn)場。結(jié)合攀鋼燒結(jié)機的生產(chǎn)實際情況進行物料搭配，為保證燒結(jié)礦的主要指標 穩(wěn)定，對配比做了適當調(diào)整。燒結(jié)試驗在 250 50 結(jié)杯中，模擬現(xiàn)場燒結(jié)機操作參數(shù)條件進行。各組原料主要成分情況見表 1。燒結(jié)礦化學指標設(shè)定為： （ %；制在（ %；二元堿度 （ o 在（ 。 表 1 原料成分情況 成分 2O 攀精礦 礦 1 0 礦 2 富礦 3 斯灰 石 0 石灰石 石灰 試驗方案 結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實際需求，通過調(diào)整螢石、石灰石配比和高低鐵料比例，保證燒結(jié)礦的成分指標穩(wěn)定。試驗方案按添加的螢石含量設(shè)定分為 2個級別：2和 4，具體配比情況見表 2。 表 2 燒結(jié)礦配比設(shè)置情況 % 項目 攀精礦 富礦 1 富礦 2 富礦 3 瓦斯灰 螢石 石灰石 生石灰 基準期 53 18 5 4 3 0 試驗 1 53 19 4 4 3 2 試驗 2 53 20 3 4 3 4 3 7 2 試驗結(jié)果及分析 混合料指標分析 由圖 1 可以看出， 在混合料水分相當?shù)那闆r下，燒結(jié)中配加螢石后，混合料制粒效果變差，混 8 2009 年第 32 卷第 2 期 合料平均粒徑都有不同程度的下降， 3 級比例增 加，成球性明顯降低。 圖 1 配加螢石對混合料指標的影響 可見，即使螢石是少量配加，其 對混合料制粒效果都會產(chǎn)生一定的影響。 燒結(jié)指標情況分析 在相同的試驗條件下， 隨著螢石配比的增加，燒結(jié)速度和燒結(jié)礦強度指標都呈下降趨勢。其中垂直燒結(jié)速度分別下降了 百分點；利用系數(shù)分別下降了 百分點；燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度分別下降了 抗磨指數(shù)略有上升；成品率分別下降了 結(jié)礦平均粒徑分別下降了 百分點。具體燒結(jié)指標情況見表 3。 表 3 燒結(jié)指標情況 項目 燒結(jié)速度 / 用系數(shù) / t（ h) 品率 /% 轉(zhuǎn)鼓強度 /% 抗磨指數(shù) /% 燒結(jié)礦平均粒徑 /準期 驗 1 驗 2 著螢石配比的增加，對于燒結(jié)利用系數(shù)來說，下降的趨勢較為明顯 。影響該因素主要取決于燒結(jié)速度和成品率兩方面。此次試驗中，主要是由于配加螢石后，槍晶石的生成導(dǎo)致燒結(jié)礦成品率大幅度下降，同時燒結(jié)速度略有下降，致使燒結(jié)產(chǎn)量下降較多。配加螢石燒結(jié)，對燒結(jié)礦經(jīng)濟技術(shù)指標均不利，見表 3。 據(jù)文獻 1介紹，體積相近的一價氟離子取代二價氧離子會破壞原硅氧四面體的電價平衡，使大體積的硅氧四面體分割為小體積，因而降低了粘度。因此，針對這一試驗結(jié)果分析表明：隨著螢石配比的增加，燒結(jié)礦中的氟含量相應(yīng)增加，膠結(jié)相粘度大幅度降低。燒結(jié)過程液相粘度降低使燒結(jié)礦在高溫半熔融狀態(tài)下的液相阻力減小，在 氣流作用下形成許多通路，冷卻后形成“薄壁多孔”的結(jié)構(gòu)。 含氟燒結(jié)礦礦物組成的最大特點是膠結(jié)相中生成槍晶石 （ 32 有關(guān)對人工合成的槍晶石和鈣鐵橄欖石進行抗壓和抗磨試驗，抗壓強度分別是 ，槍晶石的抗磨強度也明顯低于鈣鐵橄欖石。由于槍晶石容易成礦，它較早形成并奪取 導(dǎo)致鈣鐵橄欖石和鐵酸鈣比例減少。這就是含氟配比增加后，導(dǎo)致燒結(jié)礦強度降低的重要原因。 綜合上述因素，配加螢石后導(dǎo)致燒結(jié)礦的強度指標下降的原因可以歸納為：一是氟降低了膠結(jié)相的粘 度，使燒結(jié)礦形成“薄壁多孔”結(jié)構(gòu)；二是槍晶石強度較低，它的生成是導(dǎo)致含氟燒結(jié)礦強度低的主要原因。 燒結(jié)礦成分指標分析 從表 4 可見，隨著螢石配比的增加，燒結(jié)礦的步下降。從數(shù)據(jù)表明，配加螢石會導(dǎo)致高鐵料的配比和燃耗的增加。燒結(jié)礦的氟 （ F）含量上升趨勢明顯，見圖 2。 表 4 燒結(jié)礦主要化學成分 項目 準期 試驗 1 試驗 2 氟燒結(jié)礦的熔點低、粘度低、表面張力低、比熱低、軟化溫度低，容易導(dǎo)致高爐結(jié)瘤 2，這一特性是影響高爐冶煉強化的關(guān)鍵，在高爐生產(chǎn)水平較高的現(xiàn)在，軟融透氣性直接影響高爐中、下部透氣阻力，制約著高爐的風量和生產(chǎn)率。試驗期燒結(jié) 攀 鋼 技 術(shù) 9 驗1 試驗2水分/%,3水分 3D 40 10 20 30 50 60 礦的其它成分差異較小。因此，從貫徹精料的方針考慮，在釩鈦磁鐵精礦燒結(jié)中配加螢石粉對燒結(jié)經(jīng)濟指標不利。 燒結(jié)礦巖相及冶金性能分析 將基準期和配加螢石的燒結(jié)礦進行巖相與冶金性能分析， 燒結(jié)礦主要物相及其含量對比列于表5，燒結(jié)礦的中、低溫還原性能情況列于表 6，軟熔、滴落性能情況列于表 7。 表 5 燒結(jié)礦主要物相及其含量（體積分數(shù)） 樣名 鈦赤鐵礦 鈦磁鐵礦 鐵酸鹽相 鈣鈦礦 槍晶石 鈦榴石 鈣鐵橄欖石 玻璃質(zhì)相 硅酸鹽相總量 基準期 21 23 30 33 21 25 3 0 2 5 2 3 11 15 試驗 1 22 24 29 31 17 20 3 2 3 13 16 試驗 2 22 25 28 30 19 3 3 3 2 3 2 3 15 18 表 6 燒結(jié)礦的中低溫還原性能情況 樣 名 低溫粉化粒度分析 / % 6.3 0.5 0.5 準期 驗 1 驗 2 7 燒結(jié)礦軟熔滴落性能情況 樣 名 軟熔性能 / 熔滴性能 / 滴落帶 /a p c B H 基準期 1092 1180 88 1286 1451 165 7 135 45 67 22 試驗 1 1073 1176 103 1275 1453 178 7 683 43 69 26 試驗 2 1058 1173 115 1269 1452 183 7 917 42 71 29 注： ； A： 時試樣的收縮量； B： 試樣的收縮量； H=B A。 由于 槍晶石容易成礦， 配加螢石后，燒結(jié)礦中生成了新的礦物，即槍晶石，其體積分數(shù)占 2%見表 5。 槍晶石 在燒結(jié)過程中 形成較早并奪取 導(dǎo)致鈣鐵橄欖石和鐵酸鈣等強度好的礦物生成比例減少，其中 鐵酸鹽相下降幅度較大，分別降低了 4 5、 6 個百分點；鈦磁鐵礦略有降低；硅酸鹽相分別增加 1 2、 3 4 個百分點；其它礦物組成變化幅度較小。 由表 6 可知， 隨著螢石配比的增加， 氟含量上升 ， 燒結(jié)礦的低溫還原粉化率增加，百分點；中溫還原性略有下降。表明配加螢石后， 槍晶石等物質(zhì)的生成會影響 燒結(jié)礦質(zhì)量。配加螢石后的燒結(jié)礦的軟化開始溫度 （ 降低，分別下降了 19 、 34 ；軟化區(qū)間（ 熔滴區(qū)間（ 寬， 別增加了 15 、27 ， 別增加了 13 、 18 ；滴落帶厚度（ H）變厚， H 分別增加了 4 7 體情況 見表 7。軟融透氣性下降直接 影響高爐中、下部透氣阻力，燒結(jié)礦軟化區(qū)間、熔滴區(qū)間變寬，必然會制約著高爐的冶煉強度提高。表明配加螢石后，燒結(jié)礦的礦物組成和數(shù)量變化與中低溫還原性能、軟熔滴落性能有密切的關(guān)系， 對燒結(jié)礦的冶金性能影響明顯。 3 結(jié)論 （ 1）此次配加螢石燒結(jié)對燒結(jié)礦的強度指標有一定影響。螢石配比提高，燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強度、成品率降低，燒結(jié)利用系數(shù)下降。在螢石配 2%、 4螢石配比 / F / %圖 2 燒結(jié)礦氟含量變化 10 2009 年第 32 卷第 2 期 4%時，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度分別下降了 百分點；成品率分別下降了 百分點；燒結(jié)礦平均粒徑分別下降了 百分點；利用系數(shù)分別 下降了 百分點。 （ 2）燒結(jié)配加螢石后，燒結(jié)礦的 會導(dǎo)致高鐵料配比及燃料消耗相應(yīng)增加。 （ 3）隨著螢石配比的提高，燒結(jié)礦的氟含量上升趨勢明顯，冶金性能變差。燒結(jié)礦軟化區(qū)間、熔滴區(qū)間變寬，透氣阻力增加，易導(dǎo)致高爐結(jié)瘤，影響高爐冶煉的強化。 （ 4）從貫徹精料的方針考慮，在釩鈦磁鐵礦燒結(jié)中配加螢石粉對燒結(jié)經(jīng)濟指標不利。參考文獻 1沈茂森，韓淑霞氟對包鋼燒結(jié)礦強度的影響綜述全國煉鐵原料學術(shù)會議論文集中國金屬學會煉鐵專業(yè)委員會， 2003：149 2潘寶石，張成吉中國鐵礦石造塊適用技術(shù)北京：冶金工業(yè)出版社， 2000： 163 編輯 楊小琴 收稿日期： 2008 攀鋼開發(fā)履帶板用鋼新產(chǎn)品 為應(yīng)對鋼市 “ 寒流 ” ，攀鋼在以往中小馬力推土機、挖掘機履帶板用鋼成熟化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，最近首次試制出工程機械用鋼市場適銷對路的可供出口的 30 50 t 大馬力推土機履帶板用鋼。攀鋼履帶板鋼品種正向系列化方向發(fā)展，并形成大批量生產(chǎn)局面，進入國內(nèi)履帶板鋼供應(yīng)大 戶行列。 工程機械行業(yè)是一個成員眾多的大家族，所用的鋼材主要是熱軋板、中厚板、優(yōu)質(zhì)棒材、鋼管、各種型鋼等，目前國內(nèi)年需鋼材約 450 萬 t，今后將以 12以上的年均速度增長。攀鋼從 20 世紀 70 年代就著手進行挖掘機和推土機履帶板用鋼的開發(fā)。 近年來，按照國際高標準開發(fā)成功的、供貨量在國內(nèi)鋼鐵企業(yè)中數(shù)一數(shù)二的 23掘機履帶板用鋼和 25土機履帶板用鋼，已先后通過省鑒定，專家評價課題研究技術(shù)和實物質(zhì)量達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。產(chǎn)品經(jīng)檢驗和用戶使用表明，其各項性能、外形尺寸達到了美國 1術(shù)規(guī)范的要求。