CN1088990A

CN1088990A - 矿物加工

Info

Publication number: CN1088990A
Application number: CN 93121075
Authority: CN
Inventors: 吕振英
Original assignee: BHP IRON ORE PTY Ltd
Current assignee: BHP IRON ORE PTY Ltd
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1994-07-06
Also published as: WO1994014987A1

Abstract

本文描述了一种用于由赤铁矿和软疏矿(如杨迪矿)组成的混合矿的烧结工艺。该工艺包括：由铁矿混合矿和熔剂制成生混合料，熔剂具有粗粒度组成，其中50％以上的颗粒直径大于1毫米；生混合料的造粒以及造粒后生混合料的烧结。

Description

本发明涉及一种铁矿混合矿的烧结，特别是关于一含有多孔高反应性铁矿，例如豆石铁矿，的混合矿的烧结。

在此，涉及铁矿混合矿的“烧结”一词描述由铁矿颗粒、熔剂（如石灰石、白云石和蛇纹石）、燃料和工厂粉料（例如轧屑，高炉炉尘和烧结返矿）组成的生混合料转化为块料即所谓“烧结矿”的过程。该过程包括以下基本步骤：

（1）生混合料加水在室温下造粒过程，以形成以相对较大的铁矿为核心，外层裹有粘附细粉的颗粒;

（2）将造好的粒状料布在烧结机上形成料床;

（3）料床表面的点火;

（4）燃料沿水平面持续燃烧，为在颗粒的粘附细粉中产生液相熔体提供足够的热量;

（5）液相熔体与颗粒核心在高温下的反应导致固体的部分溶解;

（6）液相熔体的冷却与凝固;

（7）破碎。

几十年以来，国际铁矿贸易以高品位相当密实的矿石特别是产于澳大利亚、巴西和印度的赤铁矿（Fe₂O₃）矿石（以下文中称“赤铁矿矿石”）为主导。

通过地质时代的自然富集赤铁矿形成于带状含铁构造层-含有薄的相互交错的磁铁矿和石英层的沉积岩。富集过程去除了氧化硅，增加了铁而形成大的赤铁矿矿体，其中许多具有很高的铁品位。

用于赤铁矿混合矿的典型熔剂包括石灰石、白云石和蛇纹石。按照正常实践，为优化烧结厂生产率，熔剂的粒度选用3毫米以下，其中粒度小于1毫米的颗粒占相当比例。

澳大利亚西部的皮尔巴拉（Pilbara）地区蕴藏着丰富的多孔高反应性铁矿。与最得到商品化交易的赤铁矿相比，这种矿更松软而多孔并且多孔高反应性铁矿日益包含在含赤铁矿的混合矿中。

多孔高反应性矿（以下称为“软疏矿”）包括（a）豆石矿，例如扬迪（Yandi）矿，它以针铁矿（FeO·OH）为主并含少量赤铁矿;（b）多孔赤铁矿，如卡瑞加斯（carajas）矿，它含有大量针铁矿;（c）赤铁矿一针铁矿如玛若玛巴（Marra Manba）矿。

业已发出，目前正大量开采的软疏矿明显地降低烧结厂的生产率。生产率的降低被认为是由于软疏矿易于反应和熔吸而产生大量的熔体，从而降低了烧结床高温带的透气性，进而大大延长了为完成上述（4）和（5）两个步骤所需要的烧结时间。

然后与这一缺点相反，现已发现与只含赤铁矿的混合矿生产的烧结相比，由含软疏矿和赤铁矿的混合矿生成的烧结具有较好的还原性和低温还原粉化指数的优点。还原性得到改进被认为是由于软疏矿在烧结过程中形成了一种由赤铁矿细晶粒组成的极敞开的结构。

对于由软疏矿，特别是豆石褐铁矿，与赤铁矿组成的混合矿，现已有多个方案来改进烧结厂生产率。

例如，新日铁公司名下的题为“烧结原料的预处理方法”的日本第58-55221号专利以及1988年12月第59期“日新制钢技报”中第68-75页题为“利用预造粒工艺提高烧结生产率”的文章建议，在与赤铁矿及其他物料造粒形成生混合料之前，将豆石褐铁矿表面用蛇纹石包裹。包裹蛇纹石的目的是改变豆石褐铁矿颗粒在烧结过程中的熔吸行为，进而改善烧结厂生产率。

另外，新日铁公司名下的题为“用于烧结的含褐铁矿矿石的预处理”的日本专利58-141341建议在与其它物料造粒形成生混合料之前，用细矿粉（小于0.25毫米的细矿颗粒在80%以上）包裹豆石褐铁颗粒的表面。在豆石褐铁矿颗粒上包裹细矿粉的目的是为改变烧结过程中褐铁矿颗粒的熔吸行为，进而改善烧结厂生产率。

本发明的目的是提供另一工艺来进行含软疏矿的铁矿石混合矿的烧结以达到更高的烧结厂的效率以使生产率水平达到或优于现有的适用于以赤铁矿为主的混合矿的烧结工艺。

根据本发明，所提供的用于含软矿混合矿的烧结工艺包括：

（1）形成含铁矿混合矿和熔剂的生混合料，所用熔剂为较粗的粒度，其中50%以上的颗粒直径大于1毫米;

（2）生混合料造粒;以及

（3）造粒后生混合料的烧结。

优选的是所用熔剂选自石灰石、白云石和蛇纹石。

优选的至少60%的熔剂颗粒直径大于1毫米。

特别优选的至少70%的熔剂颗粒直径大于1毫米。

至少80%的熔剂颗粒直径大于1毫米则更佳。

优选的至少50%石灰石和白云石熔剂颗粒直径大于2毫米。

特别优选的至少50%的石灰石和白云石熔剂颗粒直径大于3毫米。

优选的铁矿混合矿中含有10%（重量）以上的软疏矿。

优选的软疏矿中包含豆石褐铁矿，

本发明基于以下现实：通过使用比目前用于赤铁矿矿石的具有更粗的熔剂粒度分布的熔剂，软疏矿（如豆石矿）的烧结行为能得到改进，进而改善烧结厂生产率。

特别地，基于对扬迪软疏矿的利用进行的一系列烧结试验，申请者相信较粗的熔剂粒度组成（特别是石灰石和白云石）改善了生料层的透气性，而且对于含软疏矿铁矿混合矿石的烧结，这一参数对烧结厂生产率的对软疏矿熔化/熔吸行为是更重要的因数。

与日本第58-55221号和58-141341号专利及1988年12月第59期“日新制钢技报”中第68-75页文章所提出的改进烧结厂生产率的方案相比较，本发明的一个重要优点是烧结过程不需要附加工序，例如预造粒。

参照前面提到的由申请者进行的一系列烧结试验，以下对本发明作进一步描述。

烧结试验是使用申请者所在的纽卡斯尔（Newcastle）研究所的中间工厂烧结坩埚的烧结设备完成。所用烧结坩埚的面积为0.09平方米，料层高度为500毫米。每次烧结试验，粒状混合料总装入重量约70公斤。烧结设备和操作参数被详细描述在题为“铁矿烧结中焦炭颗粒的位置”的文章中（作者C.S.Teo，R.Mikka和C.E.Loo，刊载于ISIJ Int.，32，10，1992，1047-1057），该文中的报导也结合在这里。

简言之，烧结试验的目的是获取返矿平衡在0.95到1.05之间。在每次烧结试验中，约100公斤铁矿和熔剂组成的烧结混合料在一直径为1.1米的间歇式造球筒中造粒。当烧结混合料在造球筒中摔落时，水呈雾状喷射在物料上。经10分钟造粒后，造球筒斜倾将物料倒入一漏斗。装填烧结坩埚的标准方法是先将漏斗置于烧结坩埚正上方，打开漏汁底部的滑动阀将料卸出。用一直板将料层刮平，然后用一风速计测量该料层的透气性，即用风速计测量在6KPa抽风负压下料层表面5个固定位置的风速（一处在中心，四处在周围）。烧结坩埚周围的四处测量结果非常接近，但在烧结坩埚中心点的读数略低。所用烧结条件列于表1。

表1 烧结试验条件

点火温度 1200℃

点火负压 6KPa

点火时间 1.5分钟

烧结负压 16KPa

冷却 16KPa下抽风

粉碎稳定化从2米处落下4次

烧结成品大于6.4毫米

对以下混合料进行了烧结试验：

（a）由以下物料组成的烧结混合料：

（1）一基准铁矿混合矿（作为参照），和

（2）熔剂。

（b）由以下物料组成的烧结混合料：

（1）以上（a）中的基准铁矿混合矿分别添加15%和30%（重量比）的软疏矿（扬迪矿）;和

（2）熔剂。

基准铁矿混合矿中的矿是根据化学成分所选的，各矿以适当的比例配入以取得目标烧结矿化学成分：55.7%Fe;5.29%SiO₄;1.88%Al₂O₃;9.53%CaO;和1.6%MgO。基准混合矿中以赤铁矿为主并含有约10%（重量比）的软疏矿（罗布河（Robe River）矿）。

熔剂包括石灰石、白云石和蛇纹石。“所得到的”熔剂的化学成分列于表2。

表2 熔剂的化学成分

石灰石白云石白云石蛇纹石

(系列1) (系列2和3)

SiO₂0.4 1.10 1.10 39.10

Fe₂O₃0.16 6.70 1.30 5.00

Al₂O₃0.20 0.20 0.32 1.00

TiO₂<0.02 0.02 <0.02 0.03

P₂O₅<0.02 <0.02 <0.02 <0.02

MnO <0.02 0.24 0.18 0.11

CaO 55.1 28.0 30.0 1.7

MgO 0.34 18.6 20.6 37.1

LOI 43.3 44.3 46.1 12.4

将铁矿混合矿和熔剂混合所形成均匀的烧结混合料，通过控制石灰石的配入量以使得烧结矿中氧化钙与二氧化硅之比为1.8。蛇纹石和白云石以3∶1的比例配入以获得目标烧结矿化学成分中的1.6%MgO含量。

烧结试验结果详细地列于表3。

在前面讨论中及表中提到的“所得到的”熔剂具有表2中所列熔剂的化学成分。这些“所得到的”熔剂是用于赤铁矿烧结的典型熔剂，其中小于1毫米的颗粒仅有相对低的比例。表中提到的“大于1毫米石灰石”，“大于2毫米石灰石”，“大于1毫米蛇纹石”，“大于1毫米石灰石和大于1毫米蛇纹石”和“大于2毫米石灰石和大于1毫米蛇纹石”是指与本发明相应的熔剂，其中大部分，至少50%的颗粒大于1毫米。

表3 使用不同粒度组成熔剂的烧结结果

试验	混合料水份，％	返矿（％混合料）	烧结时间，分	生产率号／m²·天	焦耗公斤／吨	转鼓指数（％大于6.4毫米）
							基准混合矿所得到的熔剂	5.3	40	21.7	38	63	67
大于1毫米石灰石	5.3	40	20.3	39	65	65
							大于2毫米石灰石及大于1毫米蛇纹石	5.3	40	20.0	41	65	65
15％扬迪矿所得到的熔剂	5.4	40	24.6	32	61	68
							大于1毫米石灰石	5.2	40	20.5	38	65	67
30％扬迪矿所得到的熔剂	5.1	40	29.0	27	66	72
							所得到的熔剂	5.4	40	24.4	32	61	69
大于1毫米石灰石	5.4	40	22.0	34	66	68
							大于2毫米石灰石	5.2	40	21.9	35	66	72
大于1毫米蛇纹石	5.1	45	22.6	34	53	68
							大于1毫米石灰石及大于11毫米蛇纹石	5.2	45	21.3	35	65	68
大于2毫米石灰石及大于11毫米蛇纹石	5.3	45	18.2	41	64	67
							大于2毫米石灰石及大于11毫米蛇纹石	5.1	45	18.3	42	63	68

参见表3，使用大于1毫米的石灰石对基准混合矿的烧结行为没有明显影响。尽管由于改善了料层透气性，烧结时间缩短，但这又被烧结矿强度的下降所抵消。由含15%扬迪矿混合矿与“所得到的”熔剂烧成的烧结矿比用基准混合矿烧成的增加了烧结矿强度，但这被生产率的下降所抵消。但是，当大于1毫米的石灰石被用来取代“所得到的”熔剂时，大部分生产率的下降都得到恢复。含30%扬迪矿的混合矿与“所得到的”熔剂的烧结导致了比用基准混合矿更大的生产率下降。但大于1毫米熔剂用来取代“所得到的”熔剂时，生产率的损失得以恢复。作为特例，当使用大于2毫米石灰石和大于1毫米蛇纹石时，生产率明显增加。特别是在保持了可比的烧结矿强度和焦耗时，生产率仍远高于使用基准矿时的情况。

总之，表3的结果表明相应于本发明的粗熔剂颗粒的使用比用传统的细颗粒熔剂能获得更高的烧结厂生产率。

在不脱离本发明的主旨与范围的情况下，可以对上述发明进行许多改进。

Claims

1、一种含软疏矿的混合矿的烧结方法包括：

(1)由铁矿混合矿和熔剂制成生混合料，熔剂具有粗粒度组成，其中至少50%的颗粒直径大于1毫米；

(2)生混合料造粒；以及

(3)造粒后生混合料的烧结。

2、权利要求1中所定义的方法，其中至少60%的熔剂颗粒直径大于1毫米。

3、权利要求2所定义的方法，其中至少70%的熔剂颗粒直径大于1毫米。

4、权利要求3所定义的方法，其中至少80%的熔剂颗粒直径大于1毫米。

5、上述权利要求中任一项所定义方法，其中熔剂是选自石灰石，白云石和蛇纹石中的一种或一种以上。

6、权利要求5所定义的方法，其中至少50%的石灰石和白云石熔剂的颗粒直径大于2毫米。

7、权利要求6所定义的方法，其中至少50%的颗粒直径大于3毫米。

8、上述任一项权利要求所定义的方法，其中铁矿混合矿中的软疏矿占10%以上。

9、权利要求8所定义的工艺，其中软疏矿中包含豆石褐铁矿。