純褐鐵礦球團(tuán)焙燒工藝及其影響因素研究

高國(guó)鋒,周曉雷,施 哲,黃幫福,劉蘭鵬

(1.昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院,昆明 650093；2.昆明理工大學(xué)復(fù)雜鐵資源潔凈冶金重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,昆明 650093)

0 引 言

近年來中國(guó)鋼鐵企業(yè)迅速發(fā)展，燒結(jié)過程煙氣排放量大、成分復(fù)雜、污染嚴(yán)重，難以治理[1-3]。相對(duì)于燒結(jié)礦而言，球團(tuán)礦具有能耗低，污染小等特點(diǎn)[4-5]。隨著高品位優(yōu)質(zhì)鐵礦石儲(chǔ)量快速下降，低品位礦粉使用量逐漸增多，作為低品位礦石代表的褐鐵礦，價(jià)格低廉，在國(guó)內(nèi)外球團(tuán)廠中的使用十分罕見[6-7]。褐鐵礦是風(fēng)化后的一種含水氧化鐵礦石，其化學(xué)式為nFe2O3·mH2O(n=1～3、m=1～4)[8]。其固結(jié)機(jī)理一般認(rèn)為是Fe2O3晶粒發(fā)育、長(zhǎng)大、互聯(lián)成整體固結(jié)，通常叫固相固結(jié)。大量實(shí)驗(yàn)研究表明Fe2O3結(jié)晶是從初晶到發(fā)育晶最后到互聯(lián)晶的過程，通常在1150～1200 ℃形成初晶；在1220～1250 ℃形成發(fā)育晶；在1280 ℃以上形成互聯(lián)晶[9]。其結(jié)晶過程對(duì)球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度起決定性作用[10-11]。由于褐鐵礦作為高結(jié)晶水礦，在200～500 ℃時(shí)發(fā)生結(jié)晶水脫附，使球團(tuán)礦內(nèi)部應(yīng)力增大，球團(tuán)發(fā)生爆裂[12-13]，并且會(huì)產(chǎn)生孔隙，進(jìn)而導(dǎo)致球團(tuán)抗壓強(qiáng)度降低。以往球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的研究多采用單因素分析法，或者正交試驗(yàn)方法，定性地描述各個(gè)因素的影響規(guī)律，但未考慮各因素交互作用的影響[14]，且試驗(yàn)次數(shù)少，預(yù)測(cè)性較差[15]。

采用響應(yīng)曲面法對(duì)純褐鐵礦球團(tuán)進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[16-17]，系統(tǒng)地研究了影響褐鐵礦球團(tuán)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)因素，得到最佳焙燒工藝、膨潤(rùn)土含量、焙燒溫度、焙燒時(shí)間，提高球團(tuán)熱爆裂溫度、抗壓強(qiáng)度等[18-19]，實(shí)現(xiàn)資源充分利用，減少污染排放，有望為鋼鐵企業(yè)褐鐵礦球團(tuán)焙燒工藝提供有價(jià)值的技術(shù)基礎(chǔ)。……