付國偉  白曉光  趙  彬  呂志義  張  永

( 內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司技術(shù)中心)

摘  要  本文針對白云鄂博鐵精礦低SiO2含量特點(diǎn)，進(jìn)行了高硅熔劑性褐鐵礦替代蛇紋石的燒結(jié)試驗(yàn)研究，提出了高硅熔劑性褐鐵礦在包鋼燒結(jié)使用的技術(shù)方案，方案的提出可為包鋼燒結(jié)生產(chǎn)優(yōu)化鐵料結(jié)構(gòu)及熔劑結(jié)構(gòu)同時(shí)大幅降低生產(chǎn)成本提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞  白云鄂博鐵精礦  燒結(jié)  蛇紋石  高硅熔劑性褐鐵礦

1  前言

燒結(jié)礦作為我國當(dāng)前高爐冶煉生產(chǎn)的主要原料之一，其質(zhì)量好壞對于煉鐵生產(chǎn)有著重要的影響[1-3]。因包鋼白云鄂博鐵精礦為含K2O、Na2O、F鐵精礦[4]，SiO2含量較低，燒結(jié)工藝為了保證燒結(jié)礦SiO2含量控制到5.0%，配加了1%-3%蛇紋石，大幅增加了包鋼燒結(jié)生產(chǎn)的成本?；诖?，本文針對包鋼燒結(jié)鐵料結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了高硅熔劑性褐鐵礦替代蛇紋石的燒結(jié)試驗(yàn)研究，試驗(yàn)過程對高硅熔劑性褐鐵礦的物化性能、燒結(jié)性能以及所制備燒結(jié)礦的冶金性能及礦物組成進(jìn)行了系統(tǒng)分析，提出了高硅熔劑性褐鐵礦在包鋼燒結(jié)使用的技術(shù)方案，可為包鋼燒結(jié)生產(chǎn)優(yōu)化鐵料結(jié)構(gòu)及熔劑結(jié)構(gòu)，同時(shí)大幅降低燒結(jié)生產(chǎn)成本提供技術(shù)支持。

2  試驗(yàn)原料的化學(xué)成分及粒度組成

2.1  試驗(yàn)原料的化學(xué)成分

試驗(yàn)用原料的化學(xué)成分見表1。

由表1可知：高硅熔劑性褐鐵礦原礦Ig與FMG混合粉基本一致，選后高硅熔劑性褐鐵礦Ig要高于FMG混合粉，ZnO含量高，選別后ZnO有富集現(xiàn)象出現(xiàn)；原礦堿金屬鉀含量與巴潤精礦相當(dāng)，P含量明顯低于海運(yùn)礦；原礦SiO2含量較高，鐵品位低，經(jīng)水洗重選后，品位明顯提高，SiO2含量明顯降低。

2.2  試驗(yàn)原料粒度組成

試驗(yàn)原料的粒度組成見表2。

3  試驗(yàn)方案

在燒結(jié)礦SiO2含量控制為5.0%、MgO含量2.0%、堿度2.0的條件下，基準(zhǔn)點(diǎn)配料方案為使用蛇紋石調(diào)整燒結(jié)礦SiO2含量，試驗(yàn)點(diǎn)各方案為燒結(jié)停止使用蛇紋石，使用高硅熔劑性褐鐵礦及選后高硅熔劑性褐鐵礦調(diào)整燒結(jié)礦SiO2含量，其中2#方案與1#方案所有原料配比一致，區(qū)別在于2#方案是將選后高硅熔劑性褐鐵礦粒度進(jìn)行了細(xì)化（＜1mm達(dá)到100%），試驗(yàn)方案見表3。

4  燒結(jié)杯試驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1  燒結(jié)礦化學(xué)成分分析（表4）

由表4可知：

（1）各試驗(yàn)點(diǎn)燒結(jié)礦SiO2含量控制在5.0±0.05%，MgO含量在2.0±0.06%，堿度穩(wěn)定，F(xiàn)eO含量控制在8.5±0.5%，說明燒結(jié)過程水碳控制穩(wěn)定。

（2）與配加蛇紋石相比，燒結(jié)配加選后高硅熔劑性褐鐵礦及高硅熔劑性褐鐵礦后，燒結(jié)礦品位呈上升趨勢。

4.2  燒結(jié)工藝指標(biāo)變化（見表5）

由表5可知：

（1）在水碳一致前提下，配加選后高硅熔劑性褐鐵礦后，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度明顯降低，燃耗升高，主要原因?yàn)檫x后高硅熔劑性褐鐵礦在燒結(jié)過程中形成的未熔礦石強(qiáng)度差所致，為了改善選別后褐鐵礦的燒結(jié)性能，采取將粗粒度選后高硅熔劑性褐鐵礦磨至＜0.5mm粒級占比為100%的技術(shù)措施，使選后高硅熔劑性褐鐵礦作為粘附粉，促使其完全礦化，減少未熔區(qū)內(nèi)選別后褐鐵礦量，改善燒結(jié)礦強(qiáng)度，提高成品率。

（2）在燒結(jié)礦化學(xué)成分穩(wěn)定及燒結(jié)垂速控制穩(wěn)定前提下，小比例使用高硅熔劑性褐鐵礦，燒結(jié)礦成品率稍有下降，干燒成率、燃耗及轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度變化不明顯。

4.3  燒結(jié)礦冶金性能

燒結(jié)礦冶金性能如表6所示。

由表6表可知：

（1）燒結(jié)配加高硅熔劑性褐鐵礦后，燒結(jié)礦還原性較基準(zhǔn)點(diǎn)提高5.44個(gè)百分點(diǎn)，還原粉化率提高5.90個(gè)百分點(diǎn)，可見配加熔劑性高硅褐鐵礦有利于高爐間接還原發(fā)展，改善高爐煤氣利用。

（2）燒結(jié)配加高硅熔劑性褐鐵礦后，滴落溫度區(qū)間降低，滴落區(qū)間變窄，原因?yàn)樵跓Y(jié)過程高硅熔劑性褐鐵礦未完全礦化，導(dǎo)致燒結(jié)礦SiO2富集程度高，在軟熔過程中，F(xiàn)eO與SiO2反應(yīng)，形成低熔點(diǎn)橄欖石提前滴落。

4.4  巖礦相分析

對基準(zhǔn)、2#及4#三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)燒結(jié)礦礦相結(jié)構(gòu)和礦物組成進(jìn)行了分析，見圖3-1—3-6及表7。

由圖3-1~3-6及表7可知：

（1）基準(zhǔn)點(diǎn)赤鐵礦與板狀鐵酸鈣交織結(jié)構(gòu)較為發(fā)育（見圖3-1），2#燒結(jié)礦橄欖石較為發(fā)育，且與磁鐵礦和針狀鐵酸鈣形成熔蝕結(jié)構(gòu)（見圖3-2），分布較為均勻廣泛，可見通過褐鐵礦細(xì)磨可改善燒結(jié)礦礦物組成及結(jié)構(gòu)，褐鐵礦在燒結(jié)過程中殘存顆粒強(qiáng)度差的燒結(jié)特性，從而改善褐鐵礦燒結(jié)的燒結(jié)礦冷態(tài)強(qiáng)度。

（2）與基準(zhǔn)點(diǎn)相比，3#燒結(jié)礦鐵酸鈣含量提高，且多呈磁鐵礦與針狀鐵酸鈣交織結(jié)構(gòu)及赤鐵礦與針狀鐵酸鈣交織結(jié)構(gòu)（見圖3-3及3-4），結(jié)晶結(jié)構(gòu)緊密。局部存在礦橄欖石、赤鐵礦及磁鐵礦液相交織結(jié)構(gòu)（見圖3-5），此結(jié)構(gòu)中空隙較大，赤鐵礦多為顆粒狀，連晶強(qiáng)度差，此結(jié)構(gòu)的形成應(yīng)為大粒度褐鐵礦在燒結(jié)過程中與堿性熔劑反應(yīng)生成，對燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度不利。

（3）但因褐鐵礦平均粒度較大，參與礦化反應(yīng)能力弱，在燒結(jié)過程中主要礦物顆粒中赤鐵礦再結(jié)晶存在于燒結(jié)礦中，進(jìn)入液相區(qū)的SiO2含量較基準(zhǔn)點(diǎn)低，有利于白云鄂博鐵精礦及細(xì)粒度澳粉與堿性熔劑發(fā)生礦化反應(yīng)生成磁鐵礦與針狀鐵酸鈣熔蝕結(jié)構(gòu)及赤鐵礦與針狀鐵酸鈣交織結(jié)構(gòu)，改善鐵酸鈣的生成、燒結(jié)礦強(qiáng)度和還原性。

（4）基準(zhǔn)點(diǎn)燒結(jié)礦局部存在硅酸二鈣（見圖3-6），而2#及3#燒結(jié)礦中沒發(fā)現(xiàn)硅酸二鈣存在。分析原因認(rèn)為蛇紋石平均粒度較高硅熔劑性褐鐵礦小，因此在燒結(jié)混合料中配加褐鐵礦后，SiO2的偏析度較大，與堿性熔劑接觸的動(dòng)力學(xué)條件差，不易生成硅酸二鈣。

5  結(jié)論

（1）燒結(jié)停止使用蛇紋石，使用選后高硅熔劑性褐鐵礦調(diào)整燒結(jié)礦SiO2含量，該褐鐵礦在燒結(jié)鐵料中的配比為10.2%，可降低燒結(jié)配礦成本，燒結(jié)礦品位（理論計(jì)算）提高0.03個(gè)百分點(diǎn)，但燒結(jié)礦質(zhì)量及工藝指標(biāo)明顯變差，轉(zhuǎn)鼓降低1.87個(gè)百分點(diǎn)，燃耗提高1.06kg/t，燒結(jié)礦Zn含量增加0.093kg/t。

（2）使用選后高硅熔劑性褐鐵礦調(diào)整燒結(jié)礦SiO2含量，該褐鐵礦在燒結(jié)鐵料的配比為3.4%，可降低燒結(jié)配礦成本，燒結(jié)礦品位（理論計(jì)算）提高0.01個(gè)百分點(diǎn)，燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)變化不大，燒結(jié)礦Zn含量增加0.02kg/t。

（3）綜合考慮燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量、有害元素控制及系統(tǒng)降本，建議公司采購區(qū)內(nèi)褐鐵礦原礦調(diào)整燒結(jié)礦SiO2含量，停止使用蛇紋石。

6  參考文獻(xiàn)

[1] 郄亞娜，呂慶，張旭升，等.TiO2含量對燒結(jié)礦礦相結(jié)構(gòu)的影響[N].鋼鐵研究學(xué)報(bào)，2015，27( 11) : 21． 

[2] 向升林.SiO2與MgO在鐵酸鈣系熔體中的溶解動(dòng)力學(xué)研究[D].重慶:重慶大學(xué)，2015． 

[3] 胡長慶，閆龍飛，張國柱，等.MgO/Al2O3對復(fù)合鐵酸鈣潤濕性和黏度的影響[J].燒結(jié)球團(tuán)，2018，43 ( 01 ) : 6－9 + 14．

[4] 林東魯，李春龍，鄔虎林.白云鄂博特殊礦采選冶工藝攻關(guān)與技術(shù)進(jìn)步[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.