第6期 白永强等：钒钛烧结料床竖向不均匀烧结 ·697· 5min;而由表2可见，钒钛磁铁矿烧结的熔融时间 均粒径的增大，有利于改善烧结料床的原始透气性， 达到了6~14min,远高于普通磁铁矿烧结，这是由 增大钒钛磁铁矿的垂直烧结速度：有利于增强布料 于钒钛磁铁矿的成分特点是低硅、高钛和高铝，熔融 的偏析度，减小下部料床的阻力损失：颗粒强度的增 液相的生成量较少，烧结工作者常通过提高混合料 大使得原始透气性得以保留，防止颗粒因温度升高 中的配碳量，以延长熔融时间、增加液相量和提高成 和压力增加而破碎，下部料床的烧结透气性得到进 品率.料层L,和L2处烧结料的熔融时间t分别 一步改善。另外，料床透气性的改善增加了废气带 为6.09min和7.67min,料层L3和L,处烧结料的熔 走的热量，缓解了因自动蓄热量过大导致的下层烧 融时间迅速增加为11.2min和14.1min,台车下部 结料过熔，避免了下部料床透气性的严重恶化.总 区域烧结料的液相量远高于上部烧结料，不均匀烧 之，强化制粒可以有效改善钒钛磁铁矿烧结料床的 结现象严重；t的增大有利于提高烧结矿强度，但 透气性，降低烧结过程的不均匀程度：减少原始混合 t太大不利于改善烧结矿还原性和烧结料床透气 料中的配碳量，可以降低下部料床的烧结温度，缩短 性，其值需控制在合理范围内。烧结料高温保持时 烧结料的熔融时间和高温保持时间，但需要提高点 间tek的变化规律与t一致，台车竖直方向上存在 火温度和增大烧结初期的保温段长度，避免配碳量 较大的差异，由1.85min增长至8.35min;在tmh可 降低导致的上部料床烧结温度偏低. 以保证生成足够液相量的条件下，要求t越小越 3矿相分析 好，以减少正硅酸钙和钙钛矿等高熔点矿物的生成. 烧结温度也随料层深度的增加而提高，由料层L的 3.1成分分析 1299℃增加至料层L,的1369℃；铁酸钙黏结相随 对此工艺条件下的烧结矿元素分析表明，不同 温度升高大量分解，更多的化学成分熔入液相中，冷 位置烧结矿的元素组成基本相同.其中，TFe质量 凝过程中生成更多高熔点化合物，不利于提高烧结 分数为55.52%，Ca0、Si02、Ti02、Al203、Mg0和 矿质量.总之，在现行的操作工艺下，钒钛磁铁矿烧 V,0,的质量分数分别为9.47%、4.93%、2.82%、 结过程的热制度不合理，烧结透气性较差，不均匀烧 2.31%、2.89%和0.34%.但是，由烧结料床的测温 结现象比较严重.因此，应以钒钛磁铁矿的原料特 结果得知，烧结台车上混合料自上而下进行烧结时， 点及其烧结工艺特点为基础，调整烧结矿的生产工 混合料的烧结温度、熔融时间和高温保持时间在不 艺参数，从而提高烧结矿的产量和质量. 断变化，由此推知不同深度烧结矿的矿物组成必然 表2不同料层处烧结料的fmele和Tt 存在较大的差异.表3列出了在四个测温料层上所 Table 2 and Tvalues of sintering feed at different layers 取烧结矿样的矿物组成，钒钛烧结矿主要由六种矿 熔融时间， 高温时间， 烧结温度， 物组成，包括磁铁矿、赤铁矿、复合铁酸钙(SFCA)、 料层 tmeht /min ‘eal/min Ta/℃ 正硅酸钙、钙钛矿和玻璃质，还有少量的残余熔剂和 6.09 1.85 1299 镁质浮氏体.与普通高碱度烧结矿相比，钒钛烧结 马 7.67 4.08 1329 矿含有一定数量的钙钛矿，SFCA含量相对较少，这 L 11.2 6.25 1358 是导致钒钛烧结矿低温还原粉化性能较差的重要原 14.1 8.35 1369 因.随着料层深度的增加，烧结矿中赤铁矿和SFCA 含量呈下降趋势，高温还原性会因此而变差；磁铁 2.3工艺优化 矿、正硅酸钙和钙钛矿含量增加，烧结矿的冷态机械 对图1和表2进行分析可知，钒钛烧结矿的火 强度变差：玻璃质矿物含量变化不大 焰迁移速度和烧结成矿速度明显偏小，即烧结料床 3.2矿物结构分析 的透气性较差，尤其是进入烧结过程的中后期，烧结 前文己经讨论过，虽然烧结原料的化学成分不 料床的烧结透气性更差，烧结过程的不均匀程度较 变，但是不同料层的烧结矿因烧结过程中温度变化 大.熔融时间的增加是烧结台车下部料床透气性变 曲线不同，必然会导致矿物组成的差异，笔者通过成 差的直接原因，而导致熔融时间增加的原因包括热 分分析证实了上述论断，并且发现了矿物组成的变 量生成量大和热量散失速度小两个方面，强化烧结 化规律.为了研究钒钛磁铁精矿粉的烧结成矿机 料制粒可以有效地解决以上问题.提高成球性较好 理，以及温度制度的变化对其成矿过程的影响，本文 的富矿粉的配比，可以增加核粒子的比例，从而增大 对四组烧结矿样的矿物结构进行了微观研究，得到 烧结料颗粒的平均粒径、提高颗粒的冷热强度.平 了不同温度制度下钒钛烧结矿的矿相结构特点，分第 6 期 白永强等: 钒钛烧结料床竖向不均匀烧结 5 min; 而由表 2 可见，钒钛磁铁矿烧结的熔融时间 达到了 6 ～ 14 min，远高于普通磁铁矿烧结，这是由 于钒钛磁铁矿的成分特点是低硅、高钛和高铝，熔融 液相的生成量较少，烧结工作者常通过提高混合料 中的配碳量，以延长熔融时间、增加液相量和提高成 品率． 料层 L1 和 L2 处烧结料的熔融时间 tmelt分别 为 6. 09 min 和 7. 67 min，料层 L3 和 L4处烧结料的熔 融时间迅速增加为 11. 2 min 和 14. 1 min，台车下部 区域烧结料的液相量远高于上部烧结料，不均匀烧 结现象严重; tmelt的增大有利于提高烧结矿强度，但 tmelt太大不利于改善烧结矿还原性和烧结料床透气 性，其值需控制在合理范围内． 烧结料高温保持时 间 tpeak的变化规律与 tmelt一致，台车竖直方向上存在 较大的差异，由 1. 85 min 增长至 8. 35 min; 在 tmelt可 以保证生成足够液相量的条件下，要求 tpeak越小越 好，以减少正硅酸钙和钙钛矿等高熔点矿物的生成． 烧结温度也随料层深度的增加而提高，由料层 L1 的 1 299 ℃增加至料层 L4的 1 369 ℃ ; 铁酸钙黏结相随 温度升高大量分解，更多的化学成分熔入液相中，冷 凝过程中生成更多高熔点化合物，不利于提高烧结 矿质量． 总之，在现行的操作工艺下，钒钛磁铁矿烧 结过程的热制度不合理，烧结透气性较差，不均匀烧 结现象比较严重． 因此，应以钒钛磁铁矿的原料特 点及其烧结工艺特点为基础，调整烧结矿的生产工 艺参数，从而提高烧结矿的产量和质量． 表 2 不同料层处烧结料的 tmelt、tpeak和 Tpeak Table 2 tmelt，tpeak and Tpeak values of sintering feed at different layers 料层 熔融时间， tmelt /min 高温时间， tpeak /min 烧结温度， Tpeak /℃ L1 6. 09 1. 85 1 299 L2 7. 67 4. 08 1 329 L3 11. 2 6. 25 1 358 L4 14. 1 8. 35 1 369 2. 3 工艺优化 对图 1 和表 2 进行分析可知，钒钛烧结矿的火 焰迁移速度和烧结成矿速度明显偏小，即烧结料床 的透气性较差，尤其是进入烧结过程的中后期，烧结 料床的烧结透气性更差，烧结过程的不均匀程度较 大． 熔融时间的增加是烧结台车下部料床透气性变 差的直接原因，而导致熔融时间增加的原因包括热 量生成量大和热量散失速度小两个方面，强化烧结 料制粒可以有效地解决以上问题． 提高成球性较好 的富矿粉的配比，可以增加核粒子的比例，从而增大 烧结料颗粒的平均粒径、提高颗粒的冷热强度． 平 均粒径的增大，有利于改善烧结料床的原始透气性， 增大钒钛磁铁矿的垂直烧结速度; 有利于增强布料 的偏析度，减小下部料床的阻力损失; 颗粒强度的增 大使得原始透气性得以保留，防止颗粒因温度升高 和压力增加而破碎，下部料床的烧结透气性得到进 一步改善． 另外，料床透气性的改善增加了废气带 走的热量，缓解了因自动蓄热量过大导致的下层烧 结料过熔，避免了下部料床透气性的严重恶化． 总 之，强化制粒可以有效改善钒钛磁铁矿烧结料床的 透气性，降低烧结过程的不均匀程度; 减少原始混合 料中的配碳量，可以降低下部料床的烧结温度，缩短 烧结料的熔融时间和高温保持时间，但需要提高点 火温度和增大烧结初期的保温段长度，避免配碳量 降低导致的上部料床烧结温度偏低． 3 矿相分析 3. 1 成分分析 对此工艺条件下的烧结矿元素分析表明，不同 位置烧结矿的元素组成基本相同． 其中，TFe 质量 分数 为 55. 52% ，CaO、SiO2、TiO2、Al2O3、MgO 和 V2O5的质量分数分别为 9. 47% 、4. 93% 、2. 82% 、 2. 31% 、2. 89% 和 0. 34% ． 但是，由烧结料床的测温 结果得知，烧结台车上混合料自上而下进行烧结时， 混合料的烧结温度、熔融时间和高温保持时间在不 断变化，由此推知不同深度烧结矿的矿物组成必然 存在较大的差异． 表 3 列出了在四个测温料层上所 取烧结矿样的矿物组成，钒钛烧结矿主要由六种矿 物组成，包括磁铁矿、赤铁矿、复合铁酸钙( SFCA) 、 正硅酸钙、钙钛矿和玻璃质，还有少量的残余熔剂和 镁质浮氏体． 与普通高碱度烧结矿相比，钒钛烧结 矿含有一定数量的钙钛矿，SFCA 含量相对较少，这 是导致钒钛烧结矿低温还原粉化性能较差的重要原 因． 随着料层深度的增加，烧结矿中赤铁矿和 SFCA 含量呈下降趋势，高温还原性会因此而变差; 磁铁 矿、正硅酸钙和钙钛矿含量增加，烧结矿的冷态机械 强度变差; 玻璃质矿物含量变化不大． 3. 2 矿物结构分析 前文已经讨论过，虽然烧结原料的化学成分不 变，但是不同料层的烧结矿因烧结过程中温度变化 曲线不同，必然会导致矿物组成的差异，笔者通过成 分分析证实了上述论断，并且发现了矿物组成的变 化规律． 为了研究钒钛磁铁精矿粉的烧结成矿机 理，以及温度制度的变化对其成矿过程的影响，本文 对四组烧结矿样的矿物结构进行了微观研究，得到 了不同温度制度下钒钛烧结矿的矿相结构特点，分 ·697·