D0I:10.13374/i.i8sn1001-t53.2010.03.004 第32卷第3期 北京科技大学学报 Vol 32 No 3 2010年3月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijing Mar.2010 高褐铁矿配比下提高烧结矿产质量指标 王跃飞2》吴胜利)韩宏亮) 1)北京科技大学治金与生态工程学院，北京1000832)宝钢股份有限公司炼铁厂，上海201900 摘要为了在高褐铁矿配比下提高烧结矿产质量指标，在把握烧结混匀矿特性的基础上，通过微型烧结试验和烧结杯试 验，研究了高褐铁矿配比下烧结矿旷二元碱度、钙质熔剂种类等因素对烧结黏结相数量、强度和类型，以及烧结矿产质量指标的 影响.结果表明：在高褐铁矿配比下，提高烧结矿二元碱度至20水平，并采取适当增加生石灰使用比例以及提高烧结抽风负 压和烧结料层高度的配合措施能够改善烧结矿产质量指标 关键词褐铁矿；烧结：碱度：配矿方法 分类号TF046.4 Im provem ent in quality and quantity indices of sinter w ith high proportion of li m onite WANG Yue-fer,WU Sheng-1,HAN Hong-liang 1)School ofMetallungical and Ecobgical Engineering University of Science and Technology Beijing Beijng 100083 China 2)Imonmak ing Plant of Baosteel Branch Baoshan Iron Steel Co,Ltd,Shanghai 201900 China ABSTRACT In order to inprove the quality and quantity indices of sinter w ith high proportion of lmonite the influence of factors such as binary basicity and calcareous flux on the quantity strength and type of bonding phase as well as the quality and quantity indi ces of sinter were studied through m icmsintering test and sintering pot test based on the characteristics of blending ores for sintering The experinent results show that the quality and quantity indices of sinter w ith high proportion of li onite can be iproved through the follow ing measures the binary basicity of sinter increases to 2.0 the proportion of quicklme increases in a certain range and the sn- tering negative pressure and the depth of the sintering bed increase properly KEY WORDS lionites sintering basicity blending method 随着钢铁生产规模的扩大和市场竞争的加剧， 3.349%,固体燃耗升高了1.38kg和3.65kgt. 铁矿石资源日趋匮乏，导致铁矿石价格不断攀升， 当褐铁矿使用比例较低时，可以通过优化配矿 一些炼铁厂基于资源战略和生产成本考虑，开始大 消除褐铁矿对烧结生产的不利影响；但褐铁矿使用 量使用价格低的褐铁矿进行烧结生产1).但是，褐 比例较高时，优化配矿的作用将削弱，另外，除铁矿 铁矿具有结晶水含量高、粒度大、同化性强、特殊的 石自身的特性外，烧结矿的碱度、钙质熔剂种类和烧 烧结液相流动性以及黏结相强度低的特点，易造成 结工艺参数等因素也对烧结过程生成的黏结相数量 烧结矿固结强度降低，烧结成品率下降，烧结生产率 和质量起着非常重要的作用，决定着烧结矿强度、粒 降低，不利于烧结生产[6】.表1所示的本研究烧结 级组成等指标，对烧结产质量指标有重要的影响， 杯试验结果也证实了这一点，与褐铁矿使用比例为 因此，在高褐铁矿配比下有必要对上述影响因素进 40%的情况相比，褐铁矿配比为50%和60%时烧结 行研究 成品率下降了2.12%和5.38%，烧结利用系数下降 本文在掌握烧结混匀矿特性的基础上，试验研 了1.449%和3.629%，转鼓指数降低了1.34%和 究高褐铁矿配比下烧结矿碱度、钙质熔剂种类和烧 收稿日期：2009-09-29 作者简介：王跃飞(1973男，宝钢首席工程师，博士研究生，Email wangyuefe@baosteel com:吴胜利(1955男，教授，博士生导师， Email wushengl ustb edu cn
第 32卷 第 3期 2010年 3月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．3 Ｍａｒ．2010 高褐铁矿配比下提高烧结矿产质量指标 王跃飞 12） 吴胜利 1） 韩宏亮 1） 1） 北京科技大学冶金与生态工程学院北京 100083 2） 宝钢股份有限公司炼铁厂上海 201900 摘 要 为了在高褐铁矿配比下提高烧结矿产质量指标在把握烧结混匀矿特性的基础上通过微型烧结试验和烧结杯试 验研究了高褐铁矿配比下烧结矿二元碱度、钙质熔剂种类等因素对烧结黏结相数量、强度和类型以及烧结矿产质量指标的 影响．结果表明：在高褐铁矿配比下提高烧结矿二元碱度至 2∙0水平并采取适当增加生石灰使用比例以及提高烧结抽风负 压和烧结料层高度的配合措施能够改善烧结矿产质量指标． 关键词 褐铁矿；烧结；碱度；配矿方法 分类号 ＴＦ046∙4 Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｉｎｑｕａｌｉｔｙａｎｄｑｕａｎｔｉｔｙｉｎｄｉｃｅｓｏｆｓｉｎｔｅｒｗｉｔｈｈｉｇｈｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｌｉ ｍｏｎｉｔｅ ＷＡＮＧＹｕｅ-ｆｅｉ 12）ＷＵＳｈｅｎｇ-ｌｉ 1）ＨＡＮＨｏｎｇ-ｌｉａｎｇ 1） 1） ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇＢｅｉｊｉｎｇ100083Ｃｈｉｎａ 2） ＩｒｏｎｍａｋｉｎｇＰｌａｎｔｏｆＢａｏｓｔｅｅｌＢｒａｎｃｈＢａｏｓｈａｎＩｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌＣｏ．Ｌｔｄ．Ｓｈａｎｇｈａｉ201900Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｑｕａｎｔｉｔｙｉｎｄｉｃｅｓｏｆｓｉｎｔｅｒｗｉｔｈｈｉｇｈｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｌｉｍｏｎｉｔｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｆａｃｔｏｒｓ ｓｕｃｈａｓｂｉｎａｒｙｂａｓｉｃｉｔｙａｎｄｃａｌｃａｒｅｏｕｓｆｌｕｘｏｎｔｈｅｑｕａｎｔｉｔｙｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｙｐｅｏｆｂｏｎｄｉｎｇｐｈａｓｅａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｑｕａｎｔｉｔｙｉｎｄｉ- ｃｅｓｏｆｓｉｎｔｅｒｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｔｈｒｏｕｇｈｍｉｃｒｏ-ｓｉｎｔｅｒｉｎｇｔｅｓｔａｎｄｓｉｎｔｅｒｉｎｇｐｏｔｔｅｓｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｌｅｎｄｉｎｇｏｒｅｓｆｏｒｓｉｎｔｅｒｉｎｇ． Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｑｕａｎｔｉｔｙｉｎｄｉｃｅｓｏｆｓｉｎｔｅｒｗｉｔｈｈｉｇｈｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｌｉｍｏｎｉｔｅｃａｎｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｓ：ｔｈｅｂｉｎａｒｙｂａｓｉｃｉｔｙｏｆｓｉｎｔｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｏ2∙0ｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｑｕｉｃｋｌｉｍｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｉｎａｃｅｒｔａｉｎｒａｎｇｅａｎｄｔｈｅｓｉｎ- ｔｅｒｉｎｇｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆｔｈｅｓｉｎｔｅｒｉｎｇｂｅｄｉｎｃｒｅａｓｅｐｒｏｐｅｒｌｙ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｌｉｍｏｎｉｔｅ；ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ；ｂａｓｉｃｉｔｙ；ｂｌｅｎｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄ 收稿日期：2009--09--29 作者简介：王跃飞 （1973— ）男宝钢首席工程师博士研究生Ｅ-ｍａｉｌ：ｗａｎｇｙｕｅｆｅｉ＠ｂａｏｓｔｅｅｌ．ｃｏｍ；吴胜利 （1955— ）男教授博士生导师 Ｅ-ｍａｉｌ：ｗｕｓｈｅｎｇｌｉ＠ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ 随着钢铁生产规模的扩大和市场竞争的加剧 铁矿石资源日趋匮乏导致铁矿石价格不断攀升． 一些炼铁厂基于资源战略和生产成本考虑开始大 量使用价格低的褐铁矿进行烧结生产 ［1--5］．但是褐 铁矿具有结晶水含量高、粒度大、同化性强、特殊的 烧结液相流动性以及黏结相强度低的特点易造成 烧结矿固结强度降低烧结成品率下降烧结生产率 降低不利于烧结生产 ［6--8］．表 1所示的本研究烧结 杯试验结果也证实了这一点与褐铁矿使用比例为 40％的情况相比褐铁矿配比为 50％和 60％时烧结 成品率下降了 2∙12％和 5∙38％烧结利用系数下降 了 1∙44％ 和 3∙62％转鼓指数降低了 1∙34％ 和 3∙34％固体燃耗升高了1∙38ｋｇ·ｔ —1和3∙65ｋｇ·ｔ —1． 当褐铁矿使用比例较低时可以通过优化配矿 消除褐铁矿对烧结生产的不利影响；但褐铁矿使用 比例较高时优化配矿的作用将削弱．另外除铁矿 石自身的特性外烧结矿的碱度、钙质熔剂种类和烧 结工艺参数等因素也对烧结过程生成的黏结相数量 和质量起着非常重要的作用决定着烧结矿强度、粒 级组成等指标对烧结产质量指标有重要的影响． 因此在高褐铁矿配比下有必要对上述影响因素进 行研究． 本文在掌握烧结混匀矿特性的基础上试验研 究高褐铁矿配比下烧结矿碱度、钙质熔剂种类和烧 DOI :10．13374／j．issn1001—053x．2010．03．004
第3期 王跃飞等：高褐铁矿配比下提高烧结矿产质量指标 ,293. 结工艺参数对烧结矿产质量指标的影响规律，寻求 限度地使用褐铁矿进行烧结生产提供理论依据和技 适宜高褐铁矿配比下烧结生产的技术对策，为最大 术支持. 表1不同褐铁矿配比下烧结杯试验结果 Tabl 1 Results of sintering pot test with different pmoportions of lmonite 褐铁矿 垂直烧结速度/ 利用系数/ 成品 转鼓指 成品矿粒度组成% 固体燃耗/ 比例% (mmmin1) (m2.h-1) 率防 数% >25mm 25~10mm 10-5mm (kg1) 40 22.68 1.693 80.26 65.67 50.62 29.95 19.43 50.78 50 22.96 1.669 78.14 64.33 47.24 32.12 20.64 52.16 60 23.43 1.632 74.88 62.33 42.38 33.86 23.76 54.43 高褐铁矿配比下混匀矿的性能 和北部赤铁矿的比例为3%，其余为杂副料.混匀 1 刊矿的化学成分、堆密度、平均粒度等常温性能以及最 本研究所用的混匀矿中，福铁矿比例为 低同化温度、液相流动性指数、黏结相强度等高温烧 51.5%,澳大利亚赤铁矿的比例为4.5%，巴西南部 结性能如表2所示， 表2高褐铁矿配比下混匀矿性能 Table 2 Pmoperties of the blend ing ore with high pmoportion of limonite TFe/ SD2/ Cao L0/ 堆密度/ 平均粒 大于lmm 最低同化 流动性 黏结相 % % % % (g an3) 度hmm 粒度% 温度心 指数 强度人 61.83 3.80 0.78 4.49 2.28 3.87 62.25 1252 0.429 433 从表2可以看出，混匀矿的T℉e含量较低，堆密 Po,熔剂中Ca0的质量分数为Pc,矿粉质量为W。 度较低，液相流动性指数较小，黏结相强度较低，这 加入熔剂的质量为Wc,则烧结矿二元碱度为R时 些都将对烧结生产带来负面影响，不利于烧结矿产 的配制公式为 质量指标的提高 Wo Pco +Wc Pcc 2高褐铁矿配比下二元碱度、钙质熔剂种类 2S02 Wo Pso 对烧结黏结相的影响规律 式中，矿粉质量Wo可以设定，R已经给出，各个化 学成分可以测定，均为已知，只有加入熔剂的质量 改善高褐铁矿配比下的烧结过程，关键技术之 一是确保适宜烧结黏结相的数量、质量和强度，除了 Wc未知，可以解出其值： 铁矿粉之外，二元碱度和熔剂的特性是决定烧结黏 We-Ra Pa PeWo. Pcc 结相数量、质量和强度的重要因素，为此，选择石灰 那么，在已知有效反应比例P:(烧结混匀矿中粒度 石和生石灰两种常用钙质熔剂和烧结混匀矿进行研 为一1mm的铁矿粉的百分比)的情况下，当前黏结 究，探讨不同熔剂种类下二元碱度对烧结黏结相的 相部分实际的碱度为： 影响规律 2.1二元碱度、钙质熔剂种类对黏结相数量的影响 ∑ca0 R1= Wo Pa Pco +Wc Pcc 烧结矿主要是通过黏结相固结，因此，有效黏 2S02 Wo PaPso 结相数量对烧结矿质量有重要的影响，本研究采用 本试验中依据上述公式，模拟计算得出烧结矿 “基于流动面积的黏结相数量测定法"进行测定. 二元碱度分别为1.81.9、2.0和2.1所对应的黏结 通常认为烧结混匀矿中颗粒大于lmm的铁矿 相的二元碱度为4.434.69、4.95和5.22黏结相 粉为核矿粉，它们与钙质熔剂反应程度小，基本不产 流动性测定结果如表3所示 生液相.烧结液相主要产自一1mm的细粒级矿粉 根据试验结果可知：①随着二元碱度的升高，使 与钙质熔剂的反应，故黏结相的二元碱度必然高于 用生石灰或石灰石的试样的黏结相数量均明显增 烧结矿的目标碱度，因此有必要计算这一偏析碱度， 多；提高烧结温度，试样的黏结相数量也明显增多 并以此作为试验参数， 这主要是因为提高二元碱度可增加低熔点物质的数 假设混匀矿中Ca0、SD2的质量分数为Po、 量以及升高温度可降低黏结相黏度的缘故，②在烧
第 3期 王跃飞等： 高褐铁矿配比下提高烧结矿产质量指标 结工艺参数对烧结矿产质量指标的影响规律寻求 适宜高褐铁矿配比下烧结生产的技术对策为最大 限度地使用褐铁矿进行烧结生产提供理论依据和技 术支持． 表 1 不同褐铁矿配比下烧结杯试验结果 Ｔａｂｌｅ1 Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｉｎｔｅｒｉｎｇｐｏｔｔｅｓｔｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓｏｆｌｉｍｏｎｉｔｅ 褐铁矿 比例／％ 垂直烧结速度／ （ｍｍ·ｍｉｎ—1） 利用系数／ （ｔ·ｍ—2·ｈ—1） 成品 率／％ 转鼓指 数／％ 成品矿粒度组成／％ ＞25ｍｍ 25～10ｍｍ 10～5ｍｍ 固体燃耗／ （ｋｇ·ｔ—1） 40 22∙68 1∙693 80∙26 65∙67 50∙62 29∙95 19∙43 50∙78 50 22∙96 1∙669 78∙14 64∙33 47∙24 32∙12 20∙64 52∙16 60 23∙43 1∙632 74∙88 62∙33 42∙38 33∙86 23∙76 54∙43 1 高褐铁矿配比下混匀矿的性能 本研 究 所 用 的 混 匀 矿 中褐 铁 矿 比 例 为 51∙5％澳大利亚赤铁矿的比例为 4∙5％巴西南部 和北部赤铁矿的比例为 35％其余为杂副料．混匀 矿的化学成分、堆密度、平均粒度等常温性能以及最 低同化温度、液相流动性指数、黏结相强度等高温烧 结性能如表 2所示． 表 2 高褐铁矿配比下混匀矿性能 Ｔａｂｌｅ2 Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｂｌｅｎｄｉｎｇｏｒｅｗｉｔｈｈｉｇｈｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｌｉｍｏｎｉｔｅ ＴＦｅ／ ％ ＳｉＯ2／ ％ ＣａＯ／ ％ ＬＯＩ／ ％ 堆密度／ （ｇ·ｃｍ—3） 平均粒 度／ｍｍ 大于 1ｍｍ 粒度／％ 最低同化 温度／℃ 流动性 指数 黏结相 强度／Ｎ 61∙83 3∙80 0∙78 4∙49 2∙28 3∙87 62∙25 1252 0∙429 433 从表 2可以看出混匀矿的 ＴＦｅ含量较低堆密 度较低液相流动性指数较小黏结相强度较低这 些都将对烧结生产带来负面影响不利于烧结矿产 质量指标的提高． 2 高褐铁矿配比下二元碱度、钙质熔剂种类 对烧结黏结相的影响规律 改善高褐铁矿配比下的烧结过程关键技术之 一是确保适宜烧结黏结相的数量、质量和强度除了 铁矿粉之外二元碱度和熔剂的特性是决定烧结黏 结相数量、质量和强度的重要因素．为此选择石灰 石和生石灰两种常用钙质熔剂和烧结混匀矿进行研 究探讨不同熔剂种类下二元碱度对烧结黏结相的 影响规律． 2∙1 二元碱度、钙质熔剂种类对黏结相数量的影响 烧结矿主要是通过黏结相固结．因此有效黏 结相数量对烧结矿质量有重要的影响．本研究采用 “基于流动面积的黏结相数量测定法 ”进行测定 ［9］． 通常认为烧结混匀矿中颗粒大于 1ｍｍ的铁矿 粉为核矿粉它们与钙质熔剂反应程度小基本不产 生液相．烧结液相主要产自 —1ｍｍ的细粒级矿粉 与钙质熔剂的反应故黏结相的二元碱度必然高于 烧结矿的目标碱度因此有必要计算这一偏析碱度 并以此作为试验参数． 假设混匀矿中 ＣａＯ、ＳｉＯ2 的质量分数为 ＰＣ0、 ＰＳ0熔剂中 ＣａＯ的质量分数为 ＰＣＣ矿粉质量为 Ｗｏ 加入熔剂的质量为 ＷＣ则烧结矿二元碱度为 Ｒ20时 的配制公式为： Ｒ20＝∑ＣａＯ ∑ＳｉＯ2 ＝ ＷＯＰＣ0＋ＷＣＰＣＣ ＷＯＰＳ0 ． 式中矿粉质量 ＷＯ 可以设定Ｒ20已经给出各个化 学成分可以测定均为已知只有加入熔剂的质量 ＷＣ 未知可以解出其值： ＷＣ ＝ Ｒ20ＰＳ0—ＰＣ0 ＰＣＣ ＷＯ． 那么在已知有效反应比例 Ｐｄ （烧结混匀矿中粒度 为 —1ｍｍ的铁矿粉的百分比 ）的情况下当前黏结 相部分实际的碱度为： Ｒ21＝∑ＣａＯ ∑ＳｉＯ2 ＝ ＷＯＰｄＰＣＯ ＋ＷＣＰＣＣ ＷＯＰｄＰＳＯ ． 本试验中依据上述公式模拟计算得出烧结矿 二元碱度分别为 1∙8、1∙9、2∙0和 2∙1所对应的黏结 相的二元碱度为 4∙43、4∙69、4∙95和 5∙22．黏结相 流动性测定结果如表 3所示． 根据试验结果可知：①随着二元碱度的升高使 用生石灰或石灰石的试样的黏结相数量均明显增 多；提高烧结温度试样的黏结相数量也明显增多． 这主要是因为提高二元碱度可增加低熔点物质的数 量以及升高温度可降低黏结相黏度的缘故．②在烧 ·293·
,294 北京科技大学学报 第32卷 结温度和二元碱度一定的情况下，使用生石灰的试 的低，但黏结相强度均比配加石灰石试样的高，这 样的黏结相数量明显高于使用石灰石的情况，这主 主要是因为生石灰的反应活性高于石灰石，且混匀 要是生石灰的反应活性高于石灰石的缘故，③提高 矿配加生石灰试样结构相对致密的缘故，③在相对 二元碱度，使用生石灰的试样的黏结相数量增多的 低的二元碱度范围内，黏结相强度与二元碱度呈正 幅度明显大于石灰石，这一现象也与生石灰的反应 相关关系，在碱度为2.0时，黏结相强度达到最高 活性高于石灰石有关， 值，随后有所下降.分析认为：在二元碱度较低时， 表3混匀矿配加不同钙质熔剂条件下的黏结相流动性 液相数量不足而影响固结强度，因此提高二元碱度 Table 3 Flidity of bonding phase with different types of cakareous 有利于黏结相强度的改善；但过高的二元碱度将会 fhux added in to the blending ore 使黏结相出现孔洞增多的结构脆化问题，反而导致 试样 目标二 温度C 黏结相强度下降， 种类 元碱度 1220 12401260 1280 表4不同二元碱度下的黏结相最低生成温度及其抗压强度的试验 1.8 0.752 2.137 2.677 结果 1.9 1.536 2.945 3.228 Table 4 The lowest generation temperatre and campressive strength of 混匀矿十生石灰 2.0 1.967 3.238 4.159 bonding phase w ith different binary basicities 2.1 2.110 3.590 4.463 目标 黏结相最低 黏结相 试样 1.8 一 0.193 0.853 1.524 碱度 生成温度C 强度不 1.9 0.4011.633 2.506 1.8 1160 205 混匀矿十石灰石 2.0 0.661 1.980 2.677 1.9 1156 440 生石灰十混匀矿 2.1 0.8362.0453.259 2.0 1154 551 2.1 1150 501 事实上，高褐铁矿配比下混匀矿的黏结相流动 1.8 1175 195 性并不高（表2）因此，有必要通过多用生石灰或 1.9 1169 422 提高烧结碱度的方法适当增加烧结黏结相数量 石灰石十混匀矿 2.0 1161 486 2.2二元碱度、钙质熔剂种类对黏结相强度的影响 2.1 1156 421 通常的烧结矿是未熔核矿石被黏结相固结而成 的产物，由于核矿石自身强度相对较高，因此不是 对于高褐铁矿配比下的烧结生产而言，为了解 构成烧结矿固结强度的限制因素.因此，在黏结相 决成品率、转鼓指数降低以及细粒级比例增大等问 数量足够的情况下，黏结相自身强度将在很大程度 题，需要提高黏结相自身强度，因此，适当提高烧结 上决定烧结矿的强度， 矿二元碱度、增加生石灰的用量是行之有效的技术 本研究首先测定各种偏析二元碱度下黏结相的 对策，且烧结矿二元碱度的合适范围为1.9~2.0. 最低生成温度.定义黏结相的最低生成温度”为试 2.3二元碱度、钙质熔剂种类对黏结相类型的影响 样烧结后体积收缩量为10%时所对应的烧结温度 黏结相的类型不但影响烧结矿的产质量指标， 测定方法是：结合液相流动性的测定试验，找出流动 也对高炉生产有很大的影响，因此受到人们的普遍 性指数为零时的温度，然后在其附近测定五个温度 重视，在烧结黏结相中，以铁酸钙黏结相为最优， 下试样烧结后的直径和高度，并结合试样烧结前的 增加烧结矿中铁酸钙黏结相的数量既有利于提高烧 直径和高度，计算出它们的体积收缩值；绘制烧结温 结矿的强度，也有利于改善烧结矿的还原性 度试样体积收缩量的曲线，并求得回归曲线方程， 为了深入考察不同熔剂种类下二元碱度对烧结 利用此方程求得体积收缩量为10%时的温度.其 黏结相类型（矿物组成）的影响规律，针对黏结相数 次，通过测定黏结相最低生成温度下试样的抗压强 量测定试验中烧结温度为1260℃、在混匀矿中配加 度，评价其黏结相强度).试验结果如表4所示， 生石灰或石灰石的、不同二元碱度的试样，进行了X 由试验结果可知：①随着二元碱度的升高，由于 射线衍射实验和矿相分析.实验结果如表5 低熔点化合物的生成条件得以改善，因此混匀矿配 根据黏结相的X衍射和矿相分析实验结果可 加生石灰或石灰石的试样的黏结相生成温度均呈下 知：①无论是使用生石灰或是石灰石，试样的铁酸钙 降态势.②在二元碱度为1.8一2.1时，混匀矿配加 含量随二元碱度的升高都呈先升高后降低的趋势， 生石灰试样的黏结相生成温度均比配加石灰石试样 且在碱度为2.0时铁酸钙矿物的数量达到最高，这
北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 结温度和二元碱度一定的情况下使用生石灰的试 样的黏结相数量明显高于使用石灰石的情况这主 要是生石灰的反应活性高于石灰石的缘故．③提高 二元碱度使用生石灰的试样的黏结相数量增多的 幅度明显大于石灰石．这一现象也与生石灰的反应 活性高于石灰石有关． 表 3 混匀矿配加不同钙质熔剂条件下的黏结相流动性 Ｔａｂｌｅ3 Ｆｌｕｉｄｉｔｙｏｆｂｏｎｄｉｎｇｐｈａｓｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓｏｆｃａｌｃａｒｅｏｕｓ ｆｌｕｘａｄｄｅｄｉｎｔｏｔｈｅｂｌｅｎｄｉｎｇｏｒｅ 试样 种类 目标二 元碱度 温度／℃ 1220 1240 1260 1280 1∙8 0∙752 2∙137 2∙677 — 混匀矿 ＋生石灰 1∙9 1∙536 2∙945 3∙228 — 2∙0 1∙967 3∙238 4∙159 — 2∙1 2∙110 3∙590 4∙463 — 1∙8 — 0∙193 0∙853 1∙524 混匀矿 ＋石灰石 1∙9 — 0∙401 1∙633 2∙506 2∙0 — 0∙661 1∙980 2∙677 2∙1 — 0∙836 2∙045 3∙259 事实上高褐铁矿配比下混匀矿的黏结相流动 性并不高 （表 2）．因此有必要通过多用生石灰或 提高烧结碱度的方法适当增加烧结黏结相数量． 2∙2 二元碱度、钙质熔剂种类对黏结相强度的影响 通常的烧结矿是未熔核矿石被黏结相固结而成 的产物．由于核矿石自身强度相对较高因此不是 构成烧结矿固结强度的限制因素．因此在黏结相 数量足够的情况下黏结相自身强度将在很大程度 上决定烧结矿的强度． 本研究首先测定各种偏析二元碱度下黏结相的 最低生成温度．定义 “黏结相的最低生成温度 ”为试 样烧结后体积收缩量为 10％时所对应的烧结温度． 测定方法是：结合液相流动性的测定试验找出流动 性指数为零时的温度然后在其附近测定五个温度 下试样烧结后的直径和高度并结合试样烧结前的 直径和高度计算出它们的体积收缩值；绘制烧结温 度--试样体积收缩量的曲线并求得回归曲线方程 利用此方程求得体积收缩量为 10％时的温度．其 次通过测定黏结相最低生成温度下试样的抗压强 度评价其黏结相强度 ［10］．试验结果如表 4所示． 由试验结果可知：①随着二元碱度的升高由于 低熔点化合物的生成条件得以改善因此混匀矿配 加生石灰或石灰石的试样的黏结相生成温度均呈下 降态势．②在二元碱度为 1∙8～2∙1时混匀矿配加 生石灰试样的黏结相生成温度均比配加石灰石试样 的低但黏结相强度均比配加石灰石试样的高．这 主要是因为生石灰的反应活性高于石灰石且混匀 矿配加生石灰试样结构相对致密的缘故．③在相对 低的二元碱度范围内黏结相强度与二元碱度呈正 相关关系在碱度为 2∙0时黏结相强度达到最高 值随后有所下降．分析认为：在二元碱度较低时 液相数量不足而影响固结强度因此提高二元碱度 有利于黏结相强度的改善；但过高的二元碱度将会 使黏结相出现孔洞增多的结构脆化问题反而导致 黏结相强度下降． 表 4 不同二元碱度下的黏结相最低生成温度及其抗压强度的试验 结果 Ｔａｂｌｅ4 Ｔｈｅｌｏｗｅｓｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆ ｂｏｎｄｉｎｇｐｈａｓｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｉｎａｒｙｂａｓｉｃｉｔｉｅｓ 试样 目标 碱度 黏结相最低 生成温度／℃ 黏结相 强度／Ｎ 1∙8 1160 205 生石灰 ＋混匀矿 1∙9 1156 440 2∙0 1154 551 2∙1 1150 501 1∙8 1175 195 石灰石 ＋混匀矿 1∙9 1169 422 2∙0 1161 486 2∙1 1156 421 对于高褐铁矿配比下的烧结生产而言为了解 决成品率、转鼓指数降低以及细粒级比例增大等问 题需要提高黏结相自身强度．因此适当提高烧结 矿二元碱度、增加生石灰的用量是行之有效的技术 对策且烧结矿二元碱度的合适范围为 1∙9～2∙0． 2∙3 二元碱度、钙质熔剂种类对黏结相类型的影响 黏结相的类型不但影响烧结矿的产质量指标 也对高炉生产有很大的影响因此受到人们的普遍 重视．在烧结黏结相中以铁酸钙黏结相为最优． 增加烧结矿中铁酸钙黏结相的数量既有利于提高烧 结矿的强度也有利于改善烧结矿的还原性． 为了深入考察不同熔剂种类下二元碱度对烧结 黏结相类型 （矿物组成 ）的影响规律针对黏结相数 量测定试验中烧结温度为 1260℃、在混匀矿中配加 生石灰或石灰石的、不同二元碱度的试样进行了 Ｘ 射线衍射实验和矿相分析．实验结果如表 5． 根据黏结相的 Ｘ衍射和矿相分析实验结果可 知：①无论是使用生石灰或是石灰石试样的铁酸钙 含量随二元碱度的升高都呈先升高后降低的趋势 且在碱度为 2∙0时铁酸钙矿物的数量达到最高这 ·294·
第3期 王跃飞等：高褐铁矿配比下提高烧结矿产质量指标 ,295. 一铁酸钙含量随二元碱度的变化规律，与2.2节中 灰的用量或提高烧结矿二元碱度到2.0左右有利于 试样的黏结相强度随二元的碱度的变化规律吻合， 烧结矿产质量指标的提高 该研究结果揭示了二元碱度影响黏结相强度的内在 3改善烧结矿产质量指标的烧结杯试验 规律，也进一步确认了铁酸钙矿物对黏结相强度的 贡献.②与使用石灰石的情况相比，混匀矿配加生 研究 石灰的试样的铁酸钙含量要高一些，这也是后者黏 在前面研究的基础上，运用烧结杯试验方法，深 结相强度高于前者的重要原因之一· 入研究高褐铁矿配比下合理的烧结矿二元碱度、钙 表5混匀矿配加生石灰、石灰石试样的黏结相矿物组成X射线衍 质熔剂搭配比例和烧结工艺参数对烧结矿产质量指 射测定结果 标的影响，并以此来确定适宜的技术对策， Table 5 X-may diffraction results of m ineral camposition of bonding 3.1二元碱度对烧结矿产质量指标的影响 phase with the quicklie and lmestone added into the blending ore 本试验变动烧结原料的二元碱度(1.81.9、2.0 黏结相矿物的质量分数% 和2.1)，考察烧结过程中的不同碱度烧结矿的参数 试样 R2 种类 铁酸钙钙铁敏 硅酸钙磁铁矿赤铁矿 和烧结指标，探讨烧结矿二元碱度对其强度和产能 榄石 的影响，试验结果如表6所示， 1.8 51.4 10.3 3.2 2.2 32.9 根据试验结果可知：在二元碱度为1.8~2.1 1.9 55.8 8.54.1 2.8 28.8 时，随着二元碱度的提高，垂直烧结速度加快（最大 混匀矿性石灰 2.072.2 5.15.4 1.5 15.8 增加幅度约10%)，烧结成品率提高（最大提高幅度 2.168.3 4.87.2 1.6 18.1 约3.%)，烧结利用系数得以明显上升（最大上升 1.8 38.7 9.24.6 2.1 45.4 幅度为11%)，烧结固体燃耗略有下降，烧结矿的粒 1.9 50.812.3 4.4 1.9 30.6 度组成变差，粒度大于25mm的比例减少，25~ 混匀矿十石灰石 2.058.3 4.66.8 2.3 28.0 10mm的比例增加，10~5mm的比例略有上升；但烧 2.155.64.34.82.6 32.7 结矿的转鼓指数呈“先升后降”的态势，在碱度为 2.0时达到最大值，这一结果与前述2.2节的研究 对于高褐铁矿配比下的烧结生产而言，应该提 结果完全吻合，说明烧结黏结相强度是影响烧结矿 高铁酸钙类型黏结相的数量，因此，适当增加生石 转鼓指数的重要因素 表6烧结矿二元碱度变动系列的烧结杯试验结果 Tabl 6 Results of sintering pot test w ith adjusting the bnary basicity of sinter 垂直烧结速度/ 利用系数/ 成品 转鼓 成品矿粒度组成% 固体燃耗/ 方案 (mm'min1) (rm-2.h) 率% 指数% >25mm 25~10mm 10-5mm (kg) R=1.8 22.99 1.628 77.33 62.67 48.04 30.79 21.16 53.09 R=1.9 23.12 1.665 77.41 64.00 46.52 32.48 21.00 52.65 R=2.0 24.63 1.767 79.16 66.00 43.03 35.14 21.82 51.94 R=2.1 25.21 1.804 80.12 65.33 37.54 38.46 24.00 51.87 由此可见，为了改善高褐铁矿配比下烧结矿的 石灰比例而减少石灰石用量，不仅能够加快烧结速 产质量指标，应适当提高烧结矿二元碱度至2.0 度、提高成品率以达到提高利用系数和降低固体燃耗 水平， 的效果，而且可以改善烧结矿转鼓指数和粒度组成指 3.2钙质熔剂比例对烧结矿产质量指标的影响 标，这是由于生石灰具有反应活性高、烧结料制粒性 本试验针对二元碱度为1.9和2.1的两组烧结 好以及石灰石具有“分解致孔性的缘故.值得注意 方案，进行改变钙质熔剂搭配比例的试验研究，通过 的是：上述增加钙质熔剂中生石灰比例对烧结产质量 调整生石灰、石灰石的使用量，初步探讨钙质熔剂搭 指标的改善作用，只有在较高碱度下比较明显， 配比例对高褐铁矿配比烧结参数和指标的影响，调 综上所述，在高褐铁矿配比烧结条件下，为了改 整钙质熔剂搭配比例的烧结杯试验结果如表7 善烧结矿产质量指标，适当提高烧结矿二元碱度至 所示 2.0左右，并采取适当增加生石灰使用比例的配合 由试验结果可以看出：适当增加钙质熔剂中生 措施是很有必要的
第 3期 王跃飞等： 高褐铁矿配比下提高烧结矿产质量指标 一铁酸钙含量随二元碱度的变化规律与 2∙2节中 试样的黏结相强度随二元的碱度的变化规律吻合 该研究结果揭示了二元碱度影响黏结相强度的内在 规律也进一步确认了铁酸钙矿物对黏结相强度的 贡献．②与使用石灰石的情况相比混匀矿配加生 石灰的试样的铁酸钙含量要高一些这也是后者黏 结相强度高于前者的重要原因之一． 表 5 混匀矿配加生石灰、石灰石试样的黏结相矿物组成 Ｘ射线衍 射测定结果 Ｔａｂｌｅ5 Ｘ-ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍｉｎｅｒａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｂｏｎｄｉｎｇ ｐｈａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｑｕｉｃｋｌｉｍｅａｎｄｌｉｍｅｓｔｏｎｅａｄｄｅｄｉｎｔｏｔｈｅｂｌｅｎｄｉｎｇｏｒｅ 试样 种类 Ｒ2 黏结相矿物的质量分数／％ 铁酸钙 钙铁橄 榄石 硅酸钙 磁铁矿 赤铁矿 1∙8 51∙4 10∙3 3∙2 2∙2 32∙9 混匀矿 ＋生石灰 1∙9 55∙8 8∙5 4∙1 2∙8 28∙8 2∙0 72∙2 5∙1 5∙4 1∙5 15∙8 2∙1 68∙3 4∙8 7∙2 1∙6 18∙1 1∙8 38∙7 9∙2 4∙6 2∙1 45∙4 混匀矿 ＋石灰石 1∙9 50∙8 12∙3 4∙4 1∙9 30∙6 2∙0 58∙3 4∙6 6∙8 2∙3 28∙0 2∙1 55∙6 4∙3 4∙8 2∙6 32∙7 对于高褐铁矿配比下的烧结生产而言应该提 高铁酸钙类型黏结相的数量．因此适当增加生石 灰的用量或提高烧结矿二元碱度到 2∙0左右有利于 烧结矿产质量指标的提高． 3 改善烧结矿产质量指标的烧结杯试验 研究 在前面研究的基础上运用烧结杯试验方法深 入研究高褐铁矿配比下合理的烧结矿二元碱度、钙 质熔剂搭配比例和烧结工艺参数对烧结矿产质量指 标的影响并以此来确定适宜的技术对策． 3∙1 二元碱度对烧结矿产质量指标的影响 本试验变动烧结原料的二元碱度 （1∙8、1∙9、2∙0 和 2∙1）考察烧结过程中的不同碱度烧结矿的参数 和烧结指标探讨烧结矿二元碱度对其强度和产能 的影响试验结果如表 6所示． 根据试验结果可知：在二元碱度为 1∙8～2∙1 时随着二元碱度的提高垂直烧结速度加快 （最大 增加幅度约 10％ ）烧结成品率提高 （最大提高幅度 约 3∙6％ ）烧结利用系数得以明显上升 （最大上升 幅度为 11％ ）烧结固体燃耗略有下降烧结矿的粒 度组成变差粒度大于 25ｍｍ的比例减少25～ 10ｍｍ的比例增加10～5ｍｍ的比例略有上升；但烧 结矿的转鼓指数呈 “先升后降 ”的态势在碱度为 2∙0时达到最大值这一结果与前述 2∙2节的研究 结果完全吻合说明烧结黏结相强度是影响烧结矿 转鼓指数的重要因素． 表 6 烧结矿二元碱度变动系列的烧结杯试验结果 Ｔａｂｌｅ6 Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｉｎｔｅｒｉｎｇｐｏｔｔｅｓｔｗｉｔｈａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｂｉｎａｒｙｂａｓｉｃｉｔｙｏｆｓｉｎｔｅｒ 方案 垂直烧结速度／ （ｍｍ·ｍｉｎ—1） 利用系数／ （ｔ·ｍ—2·ｈ—1） 成品 率／％ 转鼓 指数／％ 成品矿粒度组成／％ ＞25ｍｍ 25～10ｍｍ 10～5ｍｍ 固体燃耗／ （ｋｇ·ｔ—1） Ｒ＝1∙8 22∙99 1∙628 77∙33 62∙67 48∙04 30∙79 21∙16 53∙09 Ｒ＝1∙9 23∙12 1∙665 77∙41 64∙00 46∙52 32∙48 21∙00 52∙65 Ｒ＝2∙0 24∙63 1∙767 79∙16 66∙00 43∙03 35∙14 21∙82 51∙94 Ｒ＝2∙1 25∙21 1∙804 80∙12 65∙33 37∙54 38∙46 24∙00 51∙87 由此可见为了改善高褐铁矿配比下烧结矿的 产质量指标应适当提高烧结矿二元碱度至 2∙0 水平． 3∙2 钙质熔剂比例对烧结矿产质量指标的影响 本试验针对二元碱度为 1∙9和 2∙1的两组烧结 方案进行改变钙质熔剂搭配比例的试验研究通过 调整生石灰、石灰石的使用量初步探讨钙质熔剂搭 配比例对高褐铁矿配比烧结参数和指标的影响．调 整钙质熔剂搭配比例的烧结杯试验结果如表 7 所示． 由试验结果可以看出：适当增加钙质熔剂中生 石灰比例而减少石灰石用量不仅能够加快烧结速 度、提高成品率以达到提高利用系数和降低固体燃耗 的效果而且可以改善烧结矿转鼓指数和粒度组成指 标这是由于生石灰具有反应活性高、烧结料制粒性 好以及石灰石具有 “分解致孔性 ”的缘故．值得注意 的是：上述增加钙质熔剂中生石灰比例对烧结产质量 指标的改善作用只有在较高碱度下比较明显． 综上所述在高褐铁矿配比烧结条件下为了改 善烧结矿产质量指标适当提高烧结矿二元碱度至 2∙0左右并采取适当增加生石灰使用比例的配合 措施是很有必要的． ·295·
,296 北京科技大学学报 第32卷 表7调整钙质熔剂搭配比例的烧结杯试验结果 Tabl 7 Results of sintering pot test with adjusting the pmoportion of cakarous fux 垂直烧结速度/ 利用系数/ 成品 转鼓指 成品矿粒度组成% 固体燃耗/ 方案 (mm'min1) (m-2.h1) 率% 数% >25mm 25~10mm 10-5mm (kg1) 1.9正常比例 23.12 1.665 77.41 64.00 46.52 32.48 21.00 52.65 1.9.高生石灰 22.52 1.668 81.06 64.33 46.93 32.08 20.99 51.49 1.9高石灰石 22.22 1.662 80.78 64.00 45.26 31.85 22.88 52.67 21正常比例 25.21 1.804 80.12 65.33 37.54 38.46 24.00 51.87 2.1,高生石灰 25.32 1.818 82.73 66.67 37.86 39.46 22.68 50.44 2.1,高石灰石 23.44 1.773 81.32 64.00 36.26 39.06 24.68 51.40 3.3烧结工艺参数对烧结矿产质量指标的影响 下的烧结配碳量进行调整（配碳量由原来的3.% 3.3.1烧结配碳量的影响 调整到3.89%)，考察增加配碳量对烧结矿参数和指 在考察了二元碱度、钙质熔剂比例对烧结矿参 标的影响，试验结果如表8所示 数和指标影响的试验基础上，本试验针对各个碱度 表8提高配碳量的烧结杯试验结果 Table 8 Results of sinterng pot test w ith incmasing the catbon addition 垂直烧结速度/ 利用系数/ 成品 转鼓 成品矿粒度组成% 固体燃耗/ 方案 (mmmin1) (m-2.h-1) 率% 指数% >25mm 25~10mm 10-5mm (kg 1.9.正常C 23.12 1.665 77.41 64.00 46.52 32.48 21.00 52.65 1.9高C 22.17 1.654 81.50 62.67 41.95 32.52 25.53 58.65 2.1正常C 25.21 1.804 80.12 65.33 37.54 38.46 24.00 51.87 2.1高C 23.75 1.764 81.56 65.00 36.91 36.40 26.69 60.27 根据试验结果可知：在高配碳量下，虽然可以明 铁矿配比下的烧结产质量问题 显地提高烧结成品率，但由于烧结速度降低，并不能 3.3.2烧结负压的影响 改善高褐铁矿配比下的烧结产能指标；并且由于高 在二元碱度对烧结参数和指标影响的试验研究 配碳量烧结会导致黏结相质量下降，故烧结矿转鼓 基础上，在二元碱度为1.9和2.1的条件下，进行提 指数反而下降，烧结矿平均粒度有所减小；而提高配 高烧结负压水平试验，以考察烧结负压对高褐铁矿 碳量后烧结固体燃耗明显升高，不利于烧结生产的 配比烧结矿产质量指标的影响，试验结果如表9 节能降耗，因此，不宜通过增加配碳量来应对高褐 所示 表9提高烧结负压水平的烧结杯试验结果 Tab9 Results of sntering pot est with ncreasing the negative pressue of sinter 垂直绕结速度/ 利用系数/ 成品 转鼓 成品矿粒度组成% 固体燃耗/ 方案 (mmmin1) (m2.h-1) 率% 指数% >25mm 25~-10mm 10-5mm (kg) 1.9正常负压 23.12 1.665 77.41 64.00 46.52 32.48 21.00 52.55 1.9高负压 23.90 1.741 78.83 60.00 44.15 32.25 23.60 51.40 2.1,正常负压 25.21 1.804 80.12 65.33 37.54 38.46 24.00 51.87 2.1,高负压 25.51 1.851 81.40 64.33 39.33 36.20 24.47 51.06 根据试验结果可知：提高烧结抽风负压水平，有 二元碱度较低水平时影响较为明显，因此，为了改 加快烧结速度、提高成品率的作用，从而改善了烧结 善高褐铁矿配比下的烧结产能指标，如果烧结主抽风 产能指标和固体燃耗指标.但是，由于烧结速度的 机的能力有富裕，则可以适当提高烧结抽风负压，同时 加快影响了烧结成矿反应的充分进行，烧结矿的强 烧结矿的二元碱度应保持在较高水平，这可以确保在 度指标（转鼓指数、粒度组成）有所下降，特别是在 提高烧结产能的同时获得较高的烧结矿旷强度
北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 表 7 调整钙质熔剂搭配比例的烧结杯试验结果 Ｔａｂｌｅ7 Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｉｎｔｅｒｉｎｇｐｏｔｔｅｓｔｗｉｔｈａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｃａｌｃａｒｅｏｕｓｆｌｕｘ 方案 垂直烧结速度／ （ｍｍ·ｍｉｎ—1） 利用系数／ （ｔ·ｍ—2·ｈ—1） 成品 率／％ 转鼓指 数／％ 成品矿粒度组成／％ ＞25ｍｍ 25～10ｍｍ 10～5ｍｍ 固体燃耗／ （ｋｇ·ｔ—1） 1∙9正常比例 23∙12 1∙665 77∙41 64∙00 46∙52 32∙48 21∙00 52∙65 1∙9高生石灰 22∙52 1∙668 81∙06 64∙33 46∙93 32∙08 20∙99 51∙49 1∙9高石灰石 22∙22 1∙662 80∙78 64∙00 45∙26 31∙85 22∙88 52∙67 2∙1正常比例 25∙21 1∙804 80∙12 65∙33 37∙54 38∙46 24∙00 51∙87 2∙1高生石灰 25∙32 1∙818 82∙73 66∙67 37∙86 39∙46 22∙68 50∙44 2∙1高石灰石 23∙44 1∙773 81∙32 64∙00 36∙26 39∙06 24∙68 51∙40 3∙3 烧结工艺参数对烧结矿产质量指标的影响 3∙3∙1 烧结配碳量的影响 在考察了二元碱度、钙质熔剂比例对烧结矿参 数和指标影响的试验基础上本试验针对各个碱度 下的烧结配碳量进行调整 （配碳量由原来的 3∙5％ 调整到 3∙8％ ）考察增加配碳量对烧结矿参数和指 标的影响试验结果如表 8所示． 表 8 提高配碳量的烧结杯试验结果 Ｔａｂｌｅ8 Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｉｎｔｅｒｉｎｇｐｏｔｔｅｓｔｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｃａｒｂｏｎａｄｄｉｔｉｏｎ 方案 垂直烧结速度／ （ｍｍ·ｍｉｎ—1） 利用系数／ （ｔ·ｍ—2·ｈ—1） 成品 率／％ 转鼓 指数／％ 成品矿粒度组成／％ ＞25ｍｍ 25～10ｍｍ 10～5ｍｍ 固体燃耗／ （ｋｇ·ｔ—1） 1∙9正常 Ｃ 23∙12 1∙665 77∙41 64∙00 46∙52 32∙48 21∙00 52∙65 1∙9高 Ｃ 22∙17 1∙654 81∙50 62∙67 41∙95 32∙52 25∙53 58∙65 2∙1正常 Ｃ 25∙21 1∙804 80∙12 65∙33 37∙54 38∙46 24∙00 51∙87 2∙1高 Ｃ 23∙75 1∙764 81∙56 65∙00 36∙91 36∙40 26∙69 60∙27 根据试验结果可知：在高配碳量下虽然可以明 显地提高烧结成品率但由于烧结速度降低并不能 改善高褐铁矿配比下的烧结产能指标；并且由于高 配碳量烧结会导致黏结相质量下降故烧结矿转鼓 指数反而下降烧结矿平均粒度有所减小；而提高配 碳量后烧结固体燃耗明显升高不利于烧结生产的 节能降耗．因此不宜通过增加配碳量来应对高褐 铁矿配比下的烧结产质量问题． 3∙3∙2 烧结负压的影响 在二元碱度对烧结参数和指标影响的试验研究 基础上在二元碱度为 1∙9和 2∙1的条件下进行提 高烧结负压水平试验以考察烧结负压对高褐铁矿 配比烧结矿产质量指标的影响试验结果如表 9 所示． 表 9 提高烧结负压水平的烧结杯试验结果 Ｔａｂｌｅ9 Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｉｎｔｅｒｉｎｇｐｏｔｔｅｓｔｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｓｉｎｔｅｒ 方案 垂直烧结速度／ （ｍｍ·ｍｉｎ—1） 利用系数／ （ｔ·ｍ—2·ｈ—1） 成品 率／％ 转鼓 指数／％ 成品矿粒度组成／％ ＞25ｍｍ 25～10ｍｍ 10～5ｍｍ 固体燃耗／ （ｋｇ·ｔ—1） 1∙9正常负压 23∙12 1∙665 77∙41 64∙00 46∙52 32∙48 21∙00 52∙65 1∙9高负压 23∙90 1∙741 78∙83 60∙00 44∙15 32∙25 23∙60 51∙40 2∙1正常负压 25∙21 1∙804 80∙12 65∙33 37∙54 38∙46 24∙00 51∙87 2∙1高负压 25∙51 1∙851 81∙40 64∙33 39∙33 36∙20 24∙47 51∙06 根据试验结果可知：提高烧结抽风负压水平有 加快烧结速度、提高成品率的作用从而改善了烧结 产能指标和固体燃耗指标．但是由于烧结速度的 加快影响了烧结成矿反应的充分进行烧结矿的强 度指标 （转鼓指数、粒度组成 ）有所下降特别是在 二元碱度较低水平时影响较为明显．因此为了改 善高褐铁矿配比下的烧结产能指标如果烧结主抽风 机的能力有富裕则可以适当提高烧结抽风负压同时 烧结矿的二元碱度应保持在较高水平这可以确保在 提高烧结产能的同时获得较高的烧结矿强度． ·296·
第3期 王跃飞等：高褐铁矿配比下提高烧结矿产质量指标 ,297. 3.3.3烧结料层高度的影响 提高到了700mm和850mm),以考察烧结料层高度 在二元碱度为1.9的条件下，进行了提高烧结 对高褐铁矿配比烧结矿产质量指标的影响，试验结 料层高度的试验研究（料层高度从原始的550mm 果如表10所示 表10提高烧结料层高度的烧结杯试验结果 Table 10 Results of sintering pot test w ith the depth of the sinterng bed ncreasng 垂直烧结速度/ 利用系数/ 成品 转鼓 成品矿粒度组成% 固体燃耗/ 方案 (mm'min1) (m-2.h1) 率% 指数% >25mm 25~10mm 10-5mm (kg1) 料高550mm 23.12 1.665 77.41 64.00 46.52 32.48 21.00 52.65 料高700mm 20.96 1.521 78.98 64.67 51.21 29.78 19.01 50.12 料高850mm 17.49 1.364 81.16 66.00 58.46 25.84 15.70 47.68 从表10可以看出：随着烧结料层的提高，烧结 391 成品率、烧结矿转鼓指数逐渐提高，成品烧结矿粒度 [2]Hu X M.Research on sinterng pmperties of Y angdi ore and its 组成逐渐变好，烧结固体燃耗显著降低，有利于质量 application/Symposim of the AnnualM ceting ofChinese Ion and Steel Beijing 2003:330 指标和固体燃耗消耗：但垂直烧结速度显著下降，烧 (胡小鸣扬迪矿烧结性能研究及应用∥中国钢铁年会论文 结利用系数显著降低，不利于烧结产量指标，尤其是 集.北京，2003.330) 料高为850mm时，烧结利用系数下降得更高.因 [3]Lu ZL Yang J F.FengG S et al Stuidy on sintering test with 此，可适当提高烧结料层高度以提高烧结质量指标， high matio of lin onite Imon Steel 2004.39(2):9 (刘振林，杨金福，冯根生，等。高配比褐铁矿的烧结试验研 降低固体燃耗 究.钢铁，2004,39(2)：9) 综上所述，在高褐铁矿配比烧结条件下，为了改 [4]Liu Z B Ma JM.Gao R F.et al Study and production of lino 善烧结矿产质量指标，可采取适当提高烧结抽风负 nite sin ter Imon Steel 2005.40(2):19 压和烧结料层高度的方法，但不宜增加烧结配碳量， 刘正平，马金明，高瑞芳，等.褐铁矿烧结研究与生产.钢 铁，2005,40(2)：19) 4结论 [5]LiY R.Zhou M S ZhaiLW,etal Experiental stidy on lino- nitic sintering Sinter Pelletiz 2005,30(1):4 (I)高褐铁矿配比下的混匀矿具有T℉e含量较 (李艳茹，周明顺，翟立委，等.褐铁矿用于烧结的试验研究 低、结晶水含量较高、堆密度较低、液相流动性指数 烧结球团，200530(1)：4) 较小以及黏结相强度较低的特点，不利于烧结生产， [6]Loo C E mprovenent of sintering production with pisolitic irn (2)随着二元碱度的升高，使用生石灰或石灰 ore Yiw S translated Snter Pallet 1995,20(4):38 石试样的黏结相的最低生成温度均降低，黏结相的 (L0CE配加豆状铁矿石烧结生产的改进.易文殊，译.烧 数量均明显增多，黏结相的强度和黏结相中铁酸钙 结球团，1995,20(4)：38) [7]Takaho O.Nobon T.Eiki K.Suppression of the fomation of 矿物的数量都先升高后降低，且都在碱度为2.0时 lage pores in the assmilated parts of sinter produced using 达到最高值 pisolitic ores SI Int 1996 36(11):1338 (3)在二元碱度一定的情况下，与使用生石灰 [8]Nobom S HidetoshiN.KoichiI etal A commercial pmoduction 的试样相比，使用石灰石试样的黏结相的数量、强度 test of imon ore sinter using high amounts of pisolite ores and ouality 和类型都要差， evahation of the sinter products ISIJ Int 1997.37(11):1066 (4)在高褐铁矿配比烧结条件下，为了改善烧 [9]Wu SL Du JX Ma H B et al Flidity of liuid phase in imon 结矿产质量指标，提高烧结矿二元碱度至2.0水平， ores during sntering J Univ Sci Technol Beijing 2005.27(3): 291 并采取适当增加生石灰使用比例以及提高烧结抽风 (俁胜利，杜建新，马洪斌，等.铁矿粉烧结液相流动特性 负压和烧结料层高度的配合措施是行之有效的技术 北京科技大学学报，2005,27(3)：291) 对策 [10]WuSL Du JX.Ma H B etal Selfintensity of binding phase in imon ores durng sntering J Univ Sci Technol Beijng 2005. 参考文献 27(2):169 [1]Cher S Increasing the pmoportion of Yandi pisolite in BHP steel (吴胜利，杜建新，马洪斌，等。铁矿粉烧结黏结相自身强度 ore blends/Imommaking Confernce Pmceedings Chicago 1997. 特性.北京科技大学学报，200527(2)：169)
第 3期 王跃飞等： 高褐铁矿配比下提高烧结矿产质量指标 3∙3∙3 烧结料层高度的影响 在二元碱度为 1∙9的条件下进行了提高烧结 料层高度的试验研究 （料层高度从原始的 550ｍｍ 提高到了 700ｍｍ和 850ｍｍ）以考察烧结料层高度 对高褐铁矿配比烧结矿产质量指标的影响试验结 果如表 10所示． 表 10 提高烧结料层高度的烧结杯试验结果 Ｔａｂｌｅ10 Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｉｎｔｅｒｉｎｇｐｏｔｔｅｓｔｗｉｔｈｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆｔｈｅｓｉｎｔｅｒｉｎｇｂｅｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ 方案 垂直烧结速度／ （ｍｍ·ｍｉｎ—1） 利用系数／ （ｔ·ｍ—2·ｈ—1） 成品 率／％ 转鼓 指数／％ 成品矿粒度组成／％ ＞25ｍｍ 25～10ｍｍ 10～5ｍｍ 固体燃耗／ （ｋｇ·ｔ—1） 料高 550ｍｍ 23∙12 1∙665 77∙41 64∙00 46∙52 32∙48 21∙00 52∙65 料高 700ｍｍ 20∙96 1∙521 78∙98 64∙67 51∙21 29∙78 19∙01 50∙12 料高 850ｍｍ 17∙49 1∙364 81∙16 66∙00 58∙46 25∙84 15∙70 47∙68 从表 10可以看出：随着烧结料层的提高烧结 成品率、烧结矿转鼓指数逐渐提高成品烧结矿粒度 组成逐渐变好烧结固体燃耗显著降低有利于质量 指标和固体燃耗消耗；但垂直烧结速度显著下降烧 结利用系数显著降低不利于烧结产量指标尤其是 料高为 850ｍｍ时烧结利用系数下降得更高．因 此可适当提高烧结料层高度以提高烧结质量指标 降低固体燃耗． 综上所述在高褐铁矿配比烧结条件下为了改 善烧结矿产质量指标可采取适当提高烧结抽风负 压和烧结料层高度的方法但不宜增加烧结配碳量． 4 结论 （1） 高褐铁矿配比下的混匀矿具有 ＴＦｅ含量较 低、结晶水含量较高、堆密度较低、液相流动性指数 较小以及黏结相强度较低的特点不利于烧结生产． （2） 随着二元碱度的升高使用生石灰或石灰 石试样的黏结相的最低生成温度均降低黏结相的 数量均明显增多黏结相的强度和黏结相中铁酸钙 矿物的数量都先升高后降低且都在碱度为 2∙0时 达到最高值． （3） 在二元碱度一定的情况下与使用生石灰 的试样相比使用石灰石试样的黏结相的数量、强度 和类型都要差． （4） 在高褐铁矿配比烧结条件下为了改善烧 结矿产质量指标提高烧结矿二元碱度至 2∙0水平 并采取适当增加生石灰使用比例以及提高烧结抽风 负压和烧结料层高度的配合措施是行之有效的技术 对策． 参 考 文 献 ［1］ ＣｈｅｒＳ．ＩｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆＹａｎｄｉｐｉｓｏｌｉｔｅｉｎＢＨＰｓｔｅｅｌ ｏｒｅｂｌｅｎｄｓ∥ＩｒｏｎｍａｋｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．Ｃｈｉｃａｇｏ1997： 391 ［2］ ＨｕＸＭ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｉｎｔｅｒｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＹａｎｇｄｉｏｒｅａｎｄｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ∥ＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｆｔｈｅＡｎｎｕａｌＭｅｅｔｉｎｇｏｆＣｈｉｎｅｓｅＩｒｏｎａｎｄ Ｓｔｅｅｌ．Ｂｅｉｊｉｎｇ2003：330 （胡小鸣．扬迪矿烧结性能研究及应用∥中国钢铁年会论文 集．北京2003：330） ［3］ ＬｉｕＺＬＹａｎｇＪＦＦｅｎｇＧＳｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｓｉｎｔｅｒｉｎｇｔｅｓｔｗｉｔｈ ｈｉｇｈｒａｔｉｏｏｆｌｉｍｏｎｉｔｅ．ＩｒｏｎＳｔｅｅｌ200439（2）：9 （刘振林杨金福冯根生等．高配比褐铁矿的烧结试验研 究．钢铁200439（2）：9） ［4］ ＬｉｕＺＰＭａＪＭＧａｏＲＦｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｌｉｍｏ- ｎｉｔｅｓｉｎｔｅｒ．ＩｒｏｎＳｔｅｅｌ200540（2）：19 （刘正平马金明高瑞芳等．褐铁矿烧结研究与生产．钢 铁200540（2）：19） ［5］ ＬｉＹＲＺｈｏｕＭＳＺｈａｉＬＷｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｌｉｍｏ- ｎｉｔｉｃｓｉｎｔｅｒｉｎｇ．ＳｉｎｔｅｒＰｅｌｌｅｔｉｚ200530（1）：4 （李艳茹周明顺翟立委等．褐铁矿用于烧结的试验研究． 烧结球团200530（1）：4） ［6］ ＬｏｏＣＥ．Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｓｉｎｔｅｒｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｗｉｔｈｐｉｓｏｌｉｔｉｃｉｒｏｎ ｏｒｅ．ＹｉＷ Ｓｔｒａｎｓｌａｔｅｄ．ＳｉｎｔｅｒＰａｌｌｅｔ199520（4）：38 （ＬｏｏＣＥ．配加豆状铁矿石烧结生产的改进．易文殊译．烧 结球团199520（4）：38） ［7］ ＴａｋａｈｏＯＮｏｂｏｒｕＴＥｉｋｉＫ．Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ ｌａｒｇｅｐｏｒｅｓｉｎ ｔｈｅａｓｓｉｍｉｌａｔｅｄ ｐａｒｔｓｏｆｓｉｎｔｅｒｐｒｏｄｕｃｅｄ ｕｓｉｎｇ ｐｉｓｏｌｉｔｉｃｏｒｅｓ．ＩＳＩＪＩｎｔ199636（11）：1338 ［8］ ＮｏｂｏｒｕＳＨｉｄｅｔｏｓｈｉＮＫｏｉｃｈｉＩｅｔａｌ．Ａｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｓｔｏｆｉｒｏｎｏｒｅｓｉｎｔｅｒｕｓｉｎｇｈｉｇｈａｍｏｕｎｔｓｏｆｐｉｓｏｌｉｔｅｏｒｅｓａｎｄｏｕａｌｉｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｉｎｔｅｒｐｒｏｄｕｃｔｓ．ＩＳＩＪＩｎｔ199737（11）：1066 ［9］ ＷｕＳＬＤｕＪＸＭａＨＢｅｔａｌ．Ｆｌｕｉｄｉｔｙｏｆｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅｉｎｉｒｏｎ ｏｒｅｓｄｕｒｉｎｇｓｉｎｔｅｒｉｎｇ．ＪＵｎｉｖＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌＢｅｉｊｉｎｇ200527（3）： 291 （吴胜利杜建新马洪斌等．铁矿粉烧结液相流动特性． 北京科技大学学报200527（3）：291） ［10］ ＷｕＳＬＤｕＪＸＭａＨＢｅｔａｌ．Ｓｅｌｆ-ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｂｉｎｄｉｎｇｐｈａｓｅ ｉｎｉｒｏｎｏｒｅｓｄｕｒｉｎｇｓｉｎｔｅｒｉｎｇ．ＪＵｎｉｖＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌＢｅｉｊｉｎｇ2005 27（2）：169 （吴胜利杜建新马洪斌等．铁矿粉烧结黏结相自身强度 特性．北京科技大学学报200527（2）：169） ·297·