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近年来,随着外购矿使用量的增加,以及高炉炼铁对生产成本和铁矿石冶金性能要求的不断提高,如何通过合理配矿为高炉提供性能优良的铁矿石,确定最佳的高炉炉料结构生产方式,成为广大炼铁工作者关心的一个热点课题。
本课题针对某厂高炉炼铁原燃料的实际情况,系统地研究了适合于该厂高炉生产需要的原料生产方式,包括烧结原料配比、碱度、MgO含量、配碳量等,球团矿的MgO含量、皂土添加量、焙烧温度等。在此基础上,进行了合理利用某厂原料的炉料结构试验研究;并利用EPMA、X-ray衍射、微孔分析等现代测试技术,结合热力学原理对以上研究内容进行了深入理论分析。
本论文的研究工作和成果主要包括以下内容:
(1)烧结矿转鼓强度随碱度的增加而增大,碱度由1.7增加到2.1,烧结矿转鼓指数由60.8%增加到70.7%,烧结矿的适宜碱度应为2.1。MgO含量增加,烧结矿强度和高温软熔性能变差,高碱度高MgO烧结矿不利于煤气流顺行和高炉的强化冶炼。烧结矿应根据炉料结构的要求,在满足高炉渣冶炼需要的前提下降低MgO含量。配碳量从3.0%增加到4.0%,FeO含量从8.01%增加到10.08%,还原度RI从88.32%降低到84.33%,烧结矿最佳的配碳量应为3.5%。
(2)MgO含量从0.2%增加到2.4%,球团矿RDl-3.15由21.3%降低到13.5%,RDI-0.5由10.1%降低到5.9%,膨胀率RSI由23.26%降低到约21.03%(Ri=40%),且含MgO球团在高炉内形成的软熔带位置较低,有利于扩大铁矿石的间接还原区,提高冶炼强度。但MgO含量提高,球团矿强度略微降低。原料条件下,球团矿适宜MgO含量应为1.2%。
(3)皂土添加量增加,生球落下强度和抗压强度增大,但同时也降低了球团矿的品位。球团配料中适宜的皂土添加量为2.5%,此时生球落下强度5.6次/个,抗压强度1064N/个,成品球团抗压强度为2486N/个,还原度RI为93.22%,品位63.66%,能够达到优质球团矿的性能要求。焙烧温度提高,球团矿抗压强度增加;焙烧温度过高,能耗增加,球团略微发生粘结现象(1275℃),在该厂原料条件下,含MgO球团矿的最佳焙烧温度为1250℃。
(4)对综合炉料的高温软熔性能研究结果表明:低MgO烧结矿配加含MgO球团矿有利于改善综合炉料的高温软熔性能。本试验条件下,炉料II的熔化区间( TD-Ts)、软熔带温度区间(TD-T10)、高压差温度区间(T2-T1)分别比炉料I降低约15℃~20℃。高压差温度区间降低15℃,相当于将高炉内压力损失最高的部位降低了10%,其作用效果是非常明显。
综上所述,确定适合于该厂高炉的最佳的炉料结构为:70%低MgO烧结矿(含Mg01.8%)配加30%含MgO球团矿(含Mg01.2%)。研究结果可优化炼铁原料的生产方式,改善铁矿石冶金性能,为炼铁厂生产性能优良的烧结矿和球团矿提供理论依据,还可满足高炉渣对MgO含量的需求,对优化高炉炉料结构,改善高炉透气性,优化高炉渣冶金性能等具有重要参考价值。