CN102127636B - 一种低SiO2高性能烧结矿制备方法 - Google Patents

Abstract

一种低SiO₂高性能烧结矿制备方法，属于铁矿粉烧结技术领域。制备步骤包括配料、混合、制粒、布料、点火、烧结、破碎、冷却、烧结矿指标检测、还原性能检测、低温还原粉化性能检测。该烧结矿的各原料按重量配比为：含铁原料75-85％，生石灰3.5-4.5％、白云石3.5-5.0％、石灰石2.0-3.5％、焦粉5.0-6.0％；同时该烧结矿的碱度CaO/SiO₂＝1.8-2.0，TFe含量为55-60％，SiO₂含量为4.2-4.5％，MgO含量为1.9-2.3％，FeO含量为8-10％。其中，烧结矿的FeO含量是通过提高焦粉配比的方法，焦粉配比从3.0-4.0％提高到5.0-6.0％。最终，在低SiO₂高FeO条件下，烧结矿的转鼓指数从82％提高到83.6％，低温还原粉化指标RDI_+3.15从39％提高到51％，还原性指标从79％提高到85％。

Description

一种低SiO2高性能烧结矿制备方法

技术领域

本发明属于铁矿粉烧结技术领域，特别是涉及一种低SiO₂高性能烧结矿制备方法，途径为利用现有的原料和设备，对烧结矿的FeO进行合理的控制，保证烧结矿强度的同时，提高烧结矿的还原性和低温粉化性能。

背景技术

烧结矿的性能对于高炉的各项技术经济指标有重要影响；精料原则要求尽可能地提高烧结矿的品位(进而提高入炉品位)。降低烧结矿的SiO₂含量，不仅能提高烧结矿品位，还能起到降低高炉渣量、改善高炉透气性、降低焦比的良好效果，因此，越来越多的研究者对低硅烧结技术给与充分的关注和研究。

然而，随着烧结矿中SiO₂含量的降低，烧结矿矿物组成及结构发生均发生变化，易导致烧结矿的强度下降、成品率降低和低温还原粉化率上升。首先，比较明显的是，降低烧结矿的SiO₂含量后，在一定碱度下，由于起粘结作用物质(CaO、SiO₂等)的减少，导致烧结过程中的液相数量可能存在不足，进而影响到烧结矿的成品率和强度；另外，在低硅条件下，Al₂O₃和MgO等的负面作用更加显现出来，从而对于烧结显微结构和组织产生负面影响，表现在粒度组成恶化、烧结矿的低温还原粉化指标变差等。因此，如何保证低硅烧结条件下烧结矿的指标和冶金性能不发生恶化，成为了应用低硅烧结技术的关键。

在另一方面，就FeO而言，近些年对低FeO烧结进行了较多的研究，其原因是高FeO烧结矿被认为存在如下缺点：矿物组成差，以硅酸盐作为粘结相；烧结配碳高，提高了固体燃耗；由于高温烧结，烧结产生过熔，不利于烧结利用系数；还原性差，导致高炉焦比高。基于这些考虑，一些研究者甚至千方百计地降低烧结矿的FeO含量。

然而，值得主要的是，FeO的高低是相对的，因为不仅在烧结过程中，甚至在烧结矿进入高炉发生软化、熔融、还原时，FeO并不是一个单独的因素，它对烧结和高炉的作用(或影响)与烧结矿中的SiO₂息息相关。在高SiO₂和低SiO₂含量下，FeO所起的作用并不相同。在高SiO₂条件下，一旦提高FeO含量，一系列负面作用(上述)可能显现出来；但在低SiO₂条件下FeO影响烧结矿还原性和降低高炉上部透气性的因素可能并不明显，因而硅酸亚铁的生成数量并不多，相反，FeO在低SiO₂条件下提高烧结矿强度、改善烧结矿低温粉化性能的优势可能得到充分发挥。此外，FeO-CaO-SiO₂相图上看，在低硅条件下，适当的提高FeO也是保证烧结矿拥有足够粘结相数量的一个途径。

因此，本发明提供了一种低SiO₂高性能烧结矿制备方法，即通过控制烧结矿的FeO含量，从整体上改善烧结矿强度、还原和低温粉化性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低SiO₂高性能烧结矿制备方法，克服了以往降低烧结矿SiO₂含量后引起的烧结矿强度低和低温还原粉化指标恶化的缺陷。

本发明结合未来发展低硅烧结的趋势，从整体上改善烧结矿强度、还原性和低温粉化性能的角度出发，提供了一种以低SiO₂(4.0-4.5％)、相对高FeO含量(8-10％)为特征的烧结矿制备方法。该烧结矿的各原料按重量配比为：含铁原料75-85％，生石灰3.5-4.5％、白云石3.5-5.0％、石灰石2.0-3.5％、焦粉5.0-6.0％；同时该烧结矿的碱度CaO/SiO₂＝1.8-2.0，TFe含量为55-60％，SiO₂含量为4.2-4.5％，MgO含量为1.9-2.3％，FeO含量为8-10％。其中，烧结矿的FeO含量是通过提高焦粉配比的方法(从3.0-4.0％提高到5.0-6.0％)来实现的。最终，在低SiO₂高FeO条件下，烧结矿的转鼓指数(从82％提高到83.6％)、低温还原粉化指标(RDI_+3.15从39％提高到51％)和还原性指标(从79％提高到85％)同时得到改善。

本发明的制备步骤包括配料、混合、制粒、布料、点火、烧结、破碎、冷却、烧结矿指标检测、还原性能检测、低温还原粉化性能检测；在工艺中控制如下技术参数：

1)原料配备：含铁原料75-85％，生石灰3.5-4.5％、白云石3.5-5.0％、石灰石2.0-3.5％、焦粉4.5-6.0％；同时该烧结矿的碱度CaO/SiO₂＝1.8-2.0，TFe含量为55-60％，MgO含量为1.9-2.3％，FeO含量为7.5-10％；

2)混合：将所选取的原料组份输送到一次圆筒混合机内，加入适量的水分湿润物料，使原料的配水量控制在7±0.3％之间，并使原料混合均匀；

3)制粒：将混合均匀的原料输送到二次圆筒混合机中制粒，制粒时间2-3min；

4)布料：将制粒后的原料颗粒均匀布撒在烧结机台车上，使烧结料层的厚度控制在500-800mm的范围内；

5)点火：控制烧结机的点火温度为950-1250℃，点火时间1-3min，点火负压为5000-7000Pa；

6)烧结：烧结机点火完毕后，原料中的焦粉开始燃烧，控制烧结负压为7000-12000Pa；

7)冷却：采用任一种机上冷却或机外冷却方式，使烧结矿的温度降低至200℃以下；

8)筛分：采用筛孔为4.5-6mm的振动筛对冷却处理后的颗粒进行筛分，筛下物为烧结返矿，筛上物为成品烧结矿。

9)冶金性能检测：分别根据国标GB/T 13241-1991(铁矿石还原性的测定方法)和GB/T 13242-1991(铁矿石低温粉化试验静态还原后使用冷转鼓的方法)，对烧结矿的还原性和低温还原粉化性能进行检测。

烧结矿SiO₂含量为4.0-4.5％、碱度CaO/SiO₂为1.8-2.0，通过提高焦粉配比的方法(从3.0-4.0％提高到5.0-6.0％)，将烧结矿的FeO含量从5-6％提高到8-10％，从而使得烧结矿的转鼓指数(从82％提高到83.6％)、低温还原粉化指标(RDI_+3.15从39％提高到51％)和还原性指标(从79％提高到85％)同时改善。

本发明的优点在于：所设计的烧结矿中的SiO₂含量很低(4.0-4.5％)，通过配加焦粉来提高FeO含量，保证了低硅烧结矿的强度和低温粉化性能；同时，由于SiO₂含量较低，故较高的FeO含量对烧结矿的产量和还原性并没有坏处。

附图说明

图1为本发明的低SiO₂高性能烧结矿的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

如图所示，本发明的烧结矿制备工艺路程大致分为：原料配备-混合-制粒-布料-点火-烧结-破碎-冷却-烧结矿指标检测-冶金性能检测等结算，其具体操作步骤如下：

1)原料配备：含铁原料75-85％，生石灰3.5-4.5％、白云石3.5-5.0％、石灰石2.0-3.5％、焦粉4.5-6.0％范围内选取一种具体数值的原料组分备用；

2)混合：将所选取的原料组份输送到一次圆筒混合机内，加入适量的水分湿润物料，使原料的配水量控制在7±0.3％之间，并使原料混合均匀；

3)制粒：将混合均匀的原料输送到二次圆筒混合机中制粒，制粒时间2-3min；

4)布料：将制粒后的原料颗粒均匀布撒在烧结机台车上，使烧结料层的厚度控制在500-800mm的范围内；

5)点火：控制烧结机的点火温度为950-1250℃，点火时间1-3min，点火负压为5000-7000Pa；

6)烧结：烧结机点火完毕后，原料中的焦粉开始燃烧，控制烧结负压为7000-12000Pa；

7)冷却：采用任一种机上冷却或机外冷却方式，使烧结矿的温度降低至200℃以下；

8)筛分：采用筛孔为4.5-6mm的振动筛对冷却处理后的颗粒进行筛分，筛下物为烧结返矿，筛上物为成品烧结矿；

9)冶金性能检测：分别根据国标GB/T 13241-1991(铁矿石还原性的测定方法)和GB/T 13242-1991(铁矿石低温粉化试验静态还原后使用冷转鼓的方法)，对烧结矿的还原性和低温还原粉化性能进行检测。

按照上述工艺流程，本发明完成了烧结矿的实验室制备，其中烧结矿的各项具体指标参加表1至表7。

表1、2和表3分别列出了含铁料、熔剂和焦粉的化学成分及配比。表中分为系列A和系列B两组实验例，其中系列A的烧结矿是SiO₂含量高的比较例；系列B中方案B3和方案B4即为表示本发明的两个方案。

表4为烧结杯试验结果。表5和表6分别为烧结矿的粒度组成和化学成分结果。

表7为烧结矿冶金性能的检测结果(还原性和低温粉化性能)。

表1

注：返矿配比为15-20％，均属于外配；系列A目标SiO₂：4-4.5％，系列B目标SiO₂：5-5.5％

表2

熔剂名称	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	S	P	烧损
								生石灰	3.50	1.00	67.40	4.62	0.00	0.00	21.62
北京白云石	1.71	0.00	30.50	19.92	0.00	0.00	44.71
								低镁灰石	2.72	0.00	43.90	3.61	0.00	0.00	40.98

注：熔剂配比，生石灰：3.5-4.5％；白云石：3.5-5.0％；石灰石：2.0-3.5％

表3

注：通过调节焦粉配比来改变FeO含量，系列A、B中四组焦粉的配比(外配)分别为：3.6、4.4、5.2和6.0％

表4

表5

表6

表7

由表6可见，随着配C量的增加，烧结矿中FeO含量逐步增加。对于各系列，虽然含铁原料料比没有变化，但由于燃料中带入的SiO₂含量增加，烧结矿中SiO₂含量有上升，但幅度不大。

整体上，系列A烧结矿的特点为SiO₂含量约5.2％，碱度在1.85-1.9之间；系列B的SiO₂含量和碱度分别为4.3％和1.95的水平；即系列B烧结矿的特征是SiO₂含量很低，碱度则略高。

通过表4-7中系列A与系列B中结果的比较可看出：

①低SiO₂高FeO烧结矿(SiO₂含量在4.0-4.4％，FeO含量在8-9％)较高SiO₂高FeO(SiO₂含量在5.0-5.4％，FeO含量在8-9％)烧结矿具有更高的还原性、强度和利用系数；

②低SiO₂高FeO烧结矿(SiO₂含量在4.0-4.4％，FeO含量在8-9％)较低SiO₂低FeO烧结矿(SiO₂含量在4.0-4.4％，FeO含量在5-6％)具有更高的成品率、强度和低温还原粉化性能；

③低SiO₂高FeO烧结矿(SiO₂含量在4.0-4.4％，FeO含量在8-9％)较高SiO₂低FeO烧结矿(SiO₂含量在5.0-5.4％，FeO含量在5-6％)具有更高的强度和利用系数；

整体上看，低SiO₂高FeO烧结矿即为本发明所表示的低SiO₂高性能烧结矿，它克服了低SiO₂低FeO烧结矿强度差和低温还原粉化指标差的缺点、克服了高SiO₂高FeO还原性差的缺点、克服了高SiO₂低FeO烧结矿利用系数差的缺点，在整体指标上处于最优。

Claims (1)

1.一种低SiO₂高性能烧结矿制备方法，其特征在于，在工艺步骤及控制的技术参数如下：

1)原料配备：含铁原料75-85％，生石灰3.5-4.5％、白云石3.5-5.0％、石灰石2.0-3.5％、焦粉4.5-6.0％；同时该烧结矿的碱度CaO/SiO₂＝1.8-2.0，TFe含量为55-60％，MgO含量为1.9-2.3％，FeO含量为7.5-10％；

2)混合：将所选取的原料组份输送到一次圆筒混合机内，加入适量的水分湿润物料，使原料的配水量控制在7±0.3％之间，并使原料混合均匀；

3)制粒：将混合均匀的原料输送到二次圆筒混合机中制粒，制粒时间2-3min；

4)布料：将制粒后的原料颗粒均匀布撒在烧结机台车上，使烧结料层的厚度控制在500-800mm的范围内；

5)点火：控制烧结机的点火温度为950-1250℃，点火时间1-3min，点火负压为5000-7000Pa；

6)烧结：烧结机点火完毕后，原料中的焦粉开始燃烧，控制烧结负压为7000-12000Pa；

7)冷却：采用任一种机上冷却或机外冷却方式，使烧结矿的温度降低至200℃以下；

8)筛分：采用筛孔为4.5-6mm的振动筛对冷却处理后的颗粒进行筛分，筛下物为烧结返矿，筛上物为成品烧结矿；

9)冶金性能检测。