邯邢地區精礦粉配加伊朗礦造球研究

劉春暖李京社張新兵宋延琦楊樹峰

(1.新興河北工程技術公司;2.北京科技大學)

邯邢地區精礦粉配加伊朗礦造球研究

劉春暖1李京社2張新兵2宋延琦2楊樹峰2

(1.新興河北工程技術公司;2.北京科技大學)

新興鑄管公司計劃利用進口伊朗礦粉造球,拓寬資源利用的渠道。本文對邯邢地區精礦粉配加伊朗鐵礦造球性能進行了研究,確定了工藝參數,為生產提供了依據。

邯邢精礦粉 伊朗礦 造球生產

0 前言

伊朗鐵礦粉是首先由新興鑄管公司引進的高品位、低雜質的冶金用鐵礦粉,了解其造球性能,對于進一步開拓鐵礦資源市場,拓寬資源保障渠道,高效發揮其作用具有重要的戰略意義[1]。

本試驗擬在以邯邢地區鐵礦粉的基礎上,配加一定量的伊朗鐵礦粉,進行混合鐵礦粉造球及球團焙燒實驗,探索在伊朗粉和膨潤土不同的配比下,成球性能、生球的抗壓及落下強度、爆裂溫度以及焙燒溫度區間等工藝參數,并考察相應的球團礦品位、抗壓強度及軟化性能、還原度、低溫還原粉化、還原膨脹、礦相分析等相關冶金性能的變化規律,確定生產球團礦時伊朗粉的最佳配比。

1 造球試驗及分析

伊朗的主要成礦帶是里海南部的厄爾布爾士山脈、貫穿伊朗西北到東南的翻恤一帶[2],伊朗鐵礦粉的含鐵品位很高,SiO2和 Al2O3含量很低,有害組分 S的含量也很低,同時,該礦粉的粒度很細。經過實驗室檢測,試驗用含鐵原料化學成分見表1。伊朗粉粒度組成見表2。

表1 造球試驗用含鐵原料化學成分 %

表2 造球試驗用伊朗礦粉粒度組成%

試驗中在目前100%邯邢地區礦生產條件的基礎上,分別加入不同比例 (20%、35%、50%)的伊朗粉,然后在每種礦的配比下分別添加不同量的膨潤土 (添加量從3.5%～4.5%,梯度0.5%)。焙燒溫度定為:1100℃、1130℃、1160℃、1200℃。實驗的目的是考察在不同溫度下伊朗礦的配加量及膨潤土的量對所造生球性能的影響。圖1、圖2反映了伊朗礦粉的配加比例對生球抗壓強度及落下強度的影響,圖3和圖4反映了膨潤土配加量對生球抗壓強度及落下強度的影響。

圖1 膨潤土4.0%時伊朗粉對生球抗壓強度的影響

圖2 膨潤土4.0%時伊朗粉對生球落下強度的影響

圖3 膨潤土對生球抗壓強度的影響

圖4 膨潤土對生球落下強度的影響

由圖1、圖2可以看出,隨著伊朗粉的配比增加,生球性能變差,尤其當配加量 >40%后,生球的抗壓強度和落下強度急劇下降,當伊朗粉配比達到100%時,落下強度僅為1.3次·0.5-1m-1球。伊朗礦粉配比從20%～50%,對生球抗壓及落下強度的影響并不明顯,比較而言當伊朗礦粉配比為20%時抗壓及落下強度較高。因此,就造球試驗結果來說,伊朗粉配比不宜超過50%。

由圖3、圖4可以看出,膨潤土在3.5%至4.5%范圍內,隨著膨潤土的增加生球的抗壓強度和落下強度均有所提高,對抗壓強度的影響更為明顯一些,對于落下強度而言,除了未配加伊朗粉的生球外,對其影響不大。

由于伊朗礦粉粒度較細,適當的配入,可使原料粒度組成趨于合理,較細粒度的伊朗礦粉充填于較粗粒度的邯邢地區精礦之中,則生球中的顆粒排列緊密,形成的毛細管直徑減小,所產生的毛細力增大,生球的強度提高[4]。

但如果伊朗礦粉配比過大,則由于伊朗礦粉的粘結性差,不易成球而使生球強度降低。伊朗粉在<40%時,生球的抗壓強度變化趨勢不大;當 >40%以后,抗壓強度急劇下降。

2 焙燒試驗及分析

根據造球試驗的結果,對伊朗粉配比0%、20%、35%、50%進行球團焙燒試驗。其試驗結果見表3。

表3 球團焙燒試驗結果

2.1 伊朗粉配比對球團礦強度的影響

為明顯起見,將不同焙燒溫度、伊朗粉不同配比的球團礦抗壓強度如圖5所示。

圖5 伊朗礦粉配比對球團礦抗壓強度的影響

由圖5可以看出,在相同焙燒溫度下,隨伊朗礦粉配比增加,球團礦抗壓強度呈下降趨勢,或者說隨伊朗礦粉配比增加,需提高焙燒溫度。在理論上認為:赤鐵礦球團礦固結機理與磁鐵礦有很大不同。磁鐵礦主要是氧化再結晶,而且磁鐵礦氧化放出的熱量幾乎相當于焙燒球團礦總熱耗的一半。而赤鐵礦不會再氧化,而且沒有晶形的轉變,赤鐵礦固結是一種簡單的高溫下晶粒長大和再結晶的過程。因此固結較困難,要求更高的溫度。根據試驗結果,配加伊朗礦粉后,焙燒溫度需提高20℃～40℃。

焙燒溫度為1200℃時,各種球團礦的抗壓強度均最好,都大于2000 N·個-1球;在焙燒溫度1160℃時,幾種球團礦的抗壓強度 (在2000 N·個-1球左右)也可以滿足生產的要求。因此,焙燒溫度可制定為1160℃～1200℃之間。

2.2 膨潤土配比對球團礦強度的影響

將焙燒溫度為1160℃,不同膨潤土添加量時球團礦強度變化如圖6所示。

由圖6可以看出,隨膨潤土配加量的增加,對球團礦強度的影響并不明顯。當膨潤土添加量為4.0%時,即可滿足球團礦質量要求。

圖6 膨潤土添加量對球團礦強度的影響

3 球團礦冶金性能分析

為考查配加伊朗礦粉對球團礦冶金性能的影響,選擇部分試樣進行了冶金性能測定 (其試樣編號為:A:伊朗粉0%、膨潤土4.0%;B:伊朗粉20%、膨潤土4.0%;C:伊朗粉50%、膨潤土4.0%;D:伊朗粉50%、膨潤土4.5%),球團礦冶金性能見表5。

表5 球團礦冶金性能

由表5可以看出,無論配加伊朗礦粉與否,球團礦的冶金性能變化不大,抗低溫還原粉化性能均較好;而還原性能不高,都屬于一般水平。原因可能是膨潤土用量較大,焙燒中產生液相較多導致。本組試驗相比,隨伊朗礦粉配比增加,球團礦還原性能和軟化性能有所改善,軟化開始溫度升高,軟化區間變窄。伊朗礦粉配比20%與50%相比低溫還原粉化性能接近,略低于不配加伊朗礦粉的基準樣。球團礦的還原膨脹率均屬正常范圍。

從 C和D樣的對比中可以發現,增加膨潤土用量,球團礦的低溫還原粉化性能略有改善,但變化不大,還原性有所降低。

4 結論

從以上試驗,可以得出如下結論:

1)隨伊朗礦粉配加量增加,生球及球團礦強度有下降趨勢。為保證球團礦質量,焙燒時,需相應提高焙燒溫度20℃～40℃左右,以滿足球團固結所需熱量,保證球團礦質量;

2)隨伊朗礦粉配比增加,球團礦還原性能和軟化性能也得到改善;與基準樣比較,低溫還原粉化性能略有下降;還原膨脹屬正常范圍;

3)適當增加伊朗礦粉用量,對提高生球質量有利,但配比不宜過高,以20%左右為宜。伊朗粉配比達到50%時成品球團的抗壓強度比配比在10%～30%的降低400 N·個-1球以上,從產品的質量指標考慮伊朗粉的配比也不易過高;綜合分析得出,伊朗粉配加量在15%～35%為宜。

[1]吳博成.合理利用國內外兩種鐵礦資源的探討.金屬礦山,1994(8):8-9,16.

[2]姜貴善.伊朗的資源開發環境.國土資源情報,2002(5):31-32.

[3]張一敏.球團礦生產技術.北京:冶金工業出版社,2005:1-5.

[4]宋志君,高丙寅,金德剛,等.配用伊朗礦粉的燒結試驗及生產.金屬世界,2006(3):33-35,39.

[5]張一敏.球團理論與工藝.北京:冶金工業出版社,2008:111-115.

RESEARCHING ON THE PELLET-MAKING OF HANXING AREA CONCENTRATE FINEW ITH IRAN IRONORE

Liu Chunnuan1Li Jingshe2Zhang Xinbing2Song Yanqi2Yang Shufeng2
(1.Xinxing Hebei Company of Engineering and Technology;2.University of Science and TechnologyBeijing)

Xinxing Pipes Company plans to use importing Iran iron ore to make the pellets,to broaden the channels for the resources.This thesis researches on the property of pellet-making use importing Iran iron ore with Hanxing area concentrate fine,to determine the process parameters,to provide a basis reference for the production.

Hanxing concentrate fine Iran iron ore Pellet-making production

聯系人:李京社,常務副院長,教授,博士生導師,北京 (100083),北京科技大學研究生院;

2010—4—2