分流制粒强化高铁低硅烧结工艺及机理研究

随着我国高炉炼铁技术的不断进步，要求入炉矿品位升高，冶炼渣量减少，焦比下降，喷煤比增加，相应对入炉精料的要求越来越高。而随着烧结矿品位升高和SiO2含量降低，烧结矿强度将下降。为保证烧结矿的质量，必须生产高碱度甚至超高碱度烧结矿。但对于我国大多数钢铁厂而言，烧结矿占入炉矿石的80％以上，由于酸性炉料供应短缺，入炉熟料比高，反过来使烧结矿碱度限制在1.6-1.8范围内。对于铁品位为58～62％、SiO2含量4.0～4～4.5％、碱度为1.6～1.8的烧结矿，提高其产质量存在很大难度。 在当进口矿粉约为43％、国内矿粉约为22％、国产精矿22～25％、混合料水分为6.5％、焦粉配比为5.5％、碱度在1.8倍条件下，制备TFe含量为58～62％、SiO2含量为4.1～4.5％的高铁低硅烧结矿，采用常规烧结工艺，烧结杯试验取得如下指标：烧结矿转鼓强度为60.53％，利用系数为1.894t·m-2·h-h，成品率为79.82％，固体燃耗为54.07kg·t-1，FeO含量为8.99％。，而且结果表明，随着含铁品位的升高、SiO2含量的降低，烧结矿强度下降，利用系数降低，烧结矿产质量明显下降，无法实现现代高炉冶炼的要求。为此，必须开发适合我国原料条件的烧结新工艺、新技术。 本文对一种新的分流制粒烧结工艺进行了研究，即将含铁精矿和粉矿分别制粒，形成低碱度内核、高碱度外壳的准颗粒进行烧结。通过考查分流制粒时间、水分分加、燃料分加等多种措施及相应工艺参数对烧结矿产质量的影响，试验结果表明，采用分流制粒工艺后，烧结混合料中细颗粒比常规工艺明显减少（-3mm粒级含量由48％减少32％），中间粒级明显增多，准颗粒的加权调和平均粒径增大，混合科层气体阻力减小，烧结过程透气性得到改善。分流制粒工艺强化烧结取得如下指标：烧结矿转鼓强度达到65～70％，利用系数在1.9t·m-2·h-1以上，成品率在82～85％，固体燃耗为51～52kg·t-1，FeO含量在7.2～8.8％。与常规烧结试验相比，烧结矿转鼓强度可提高近10个百分点，利用系数和成品率也有所上升，固体燃耗下降了3.6～4.8％，而烧结矿中FeO含量明显降低，烧结矿产质量得到改善。 运用烧结过程气体力学、液相形成热力学和动力学及成矿机理对分流制粒强化烧结的机理进行了研究。该工艺的的实质就是利用选定的高效制粒设备，对添加25％左右的高品位铁精矿粉内配一定量的生石灰做粘结剂（也是熔剂）进行强化分流制粒，制备出理想的准颗粒结构，使局部碱度达到3.0以上（烧结料的总碱度仍维持在1.8左右），以增强亲水性差的铁精矿的粘附性能，改善烧结料层透气性。通过熔剂和固体燃料分加技术，控制烧结温度和气氛，生成局部高碱度且残余赤铁矿比例高、具有高强度和高还原性、以针状铁酸钙为主要粘结相且伴有一定量的钙铁橄榄石的非均质烧结矿。由于高碱度部分CaO含量较高，生成的液相总的表面张力因子增加，故表面张力较大，且粘度较低，易于促使气孔由不规则大孔变为总体分布较为均匀且大小适中的规则球形，改善了烧结矿的还原性和强度，提高了烧结矿的成品率。为高炉提供铁品位为58.5％、SiO2 中力人学硕士学位论文 右晋学权优秀青年汰师基金汾助项目 含量4．5％、R为1．8、强度高、还原性好的烧结矿，为高炉精料、节约成本、改善环境 创造有利条件。