赤铁矿配加兰炭生产氧化球团的优化试验研究

发布时间：2020-04-13 07:47

【摘要】：随着球团工业的迅速发展以及我国磁铁矿资源的日益贫化,拓宽球团原料范围、提高球团质量成为目前球团发展的一项重要课题。进口赤铁矿由于其具有价格低廉、杂质SiO2含量低且含铁品位相对较高的优点,越来越受到各大钢铁企业的青睐,但以赤铁矿为原料生产氧化球团面临着成球难、焙烧困难以及成品球团冶金性能较差等难题。内配固体燃料是解决这一问题的有效措施,兰炭作为一种新型固体燃料,若能将其配入赤铁矿中生产内配兰炭球团,对我国球团工业的发展具有重要的现实意义。本文将兰炭作为固体燃料加入到赤铁矿原料中进行赤铁矿氧化球团生产,系统研究了内配兰炭赤铁矿球团在造球工艺参数以及生球质量方面与内配无烟煤球团的异同,进一步优化了造球工艺参数。得到内配兰炭赤铁矿球团适宜的造球参数为:粘结剂为钠基膨润土,配比1.5-2%,造球时间10min,包括压实时间3min,生球水分含量8.9%-9.8%,此时生球落下次数大于4次/个,生球抗压强度大于10N/个,爆裂温度大于400℃。与未配兰炭球团相比,生球质量明显提高,膨润土配比降低了0.5%,仅就生球性能而言,兰炭与无烟煤的影响基本一致,兰炭可以作为固体燃料生产内配碳球团。通过模拟链篦机-回转窑生产工艺,研究了焙烧温度、焙烧时间、空气流量以及兰炭配比对赤铁矿球团抗压强度的影响,并利用响应曲面法优化了内配兰炭赤铁矿球团焙烧工艺。在焙烧性能方面,内配兰炭球团与未配碳相比,焙烧温度得以降低,焙烧时间缩短,在相同焙烧制度下球团抗压强度有了大幅度提高,与内配无烟煤球团相比,整体影响趋势基本一致,无烟煤在整体上优于兰炭,但相差不大。响应曲面法优化表明:焙烧温度、焙烧时间和兰炭配比对赤铁矿球团抗压强度的影响均很显著,焙烧时间影响最大,焙烧温度次之,兰炭配比最小,空气流量的影响不显著。交互项中只有焙烧时间和兰炭配比的交互作用对赤铁矿球团抗压强度的影响显著。在球团目标抗压强度为2500N时,通过响应曲面法得到的最佳焙烧工艺为:焙烧温度1292℃,焙烧时间18.5min,空气流量3.2L/min,兰炭配比1.5%,在此工艺制度下进行实验室验证,得到球团抗压强度为2578.3N,误差仅为3.13%,并对球团产品进行冶金性能验证,优化条件下生产的球团能够被大型高炉使用。通过对内配兰炭赤铁矿球团进行FeO含量检测和矿相结构分析,揭示了兰炭在赤铁矿球团焙烧过程中的作用机理。兰炭在赤铁矿球团焙烧过程中主要起燃烧供热作用,同时也会起到还原作用使赤铁矿被还原为Fe3O4。兰炭含量较低,兰炭主要发生燃烧反应,不利于赤铁矿向磁铁矿转变,气孔率增大使球团抗压强度降低;兰炭含量过高,兰炭的还原反应占主导地位,大量Fe2O3被还原为Fe3O4,甚至被还原为FeO,随之形成铁橄榄石,同时兰炭燃烧放热过多也会使球团内部熔化,球团内部会出现分层现象进而导致球团抗压强度大大降低。试验表明适宜的兰炭配比为1.5%。
【图文】：

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在异常[4]。图1.1为巴西四种赤铁矿球团A、B、C、D的RSI和RDI状况。由图1.1可以看出四种球团矿的RSI和RDI指数均很差，这都属于球团还原强度的问题，究其原因是球团在还原过程中产生了异常体积膨胀，四种巴西赤铁矿球团的还原膨胀指数(RSI)均高于20%，不能满足现代大型高炉的入炉条件。赤铁矿粉球团在焙烧过程中晶粒之间没有形成大片连接，球团抗压强度不高也就导致球团在高炉还原气氛下还原膨胀指数高，球团在还原膨胀的应力下还原粉化指数也较差[4]。图 1.1 巴西四种赤铁矿球团的 RSI 和 RDI 状况

粒径分布,赤铁矿,粒径分布,颗粒形貌

图 2.1 赤铁矿粒径分布和图 2.1 粒度分布图可以得出赤铁矿粒径分布基本呈正态分占到了 87%，粒度较细，满足球团生产要求，即达到 85%以的含量较低，导致矿粉比表面积仅为 639.5cm2/g，成球性能对赤铁矿粉进行高压滚磨处理，，使其比表面积达到 1698.4c矿颗粒形貌测定的颗粒形貌特性对其成球性的确定也至关重要，颗粒形貌过程中颗粒间的接触面积，面积越大，物料成球性以及生矿颗粒形貌主要有粒状、片状、条状以及针状等几种类型的颗粒成球性以及生球强度较差，而具有片状、条状以及处理后的赤铁矿粉在不同放大倍数下的颗粒形貌。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF046.6

【参考文献】