安钢常用铁精矿粉液相流动性试验研究

安钢常用铁精矿粉液相流动性试验研究

秦华伟  郭军伟  龙防

（安钢集团公司  河南  安阳  455000）

摘  要：本文以安阳常用铁精矿粉为对象,研究了铁矿石的高温液相流动性,重点分析了SiO₂、Al₂O₃和MgO对铁精矿粉液相流动性影响，并依据不同铁精矿粉液相流动的特点，科学的指导国内精粉的相互替代和配加问题，为优化配矿提供科学的支撑和指导。

关键词：铁精矿粉; 烧结; 液相流动性; 配矿方法

Experimental study on liquid phase fluidity of iron concentrate commonly used in Anyang Iron

Qin Hua-wei  Guo jun-wei  Long Fang

（Anyang iron and steel  anyang, Henan  455000）

Abstract：This paper takes Anyang iron concentrate powder commonly used as the object, the liquidity of high temperature liquid phase of iron ore, focuses on the analysis of SiO2, Al2O3 and MgO effect on the fluidity of iron concentrate powder and liquid, and according to the different characteristics of iron concentrate powder and liquid phase flow, scientific guidance of domestic flour substitutes and adding. Provide scientific support and guidance for optimizing ore blending.

Key words：iron ores; sintering; Liquid phase fluidity;blending method

1 前言

铁矿石的液相流动性能是铁矿石高温基础特性之一,是指烧结过程中铁矿石与CaO生成液相的流动能力,表征的是粘结相的“有效粘结范围”和浸润性^【1】。一般液相流动性较高时，其粘结周围物料的范围也越大，烧结矿强度提高；反之，铁矿粉的液相流动性过低，容易导致液相量不足，使烧结矿强度降低。粘结相的流动性过大，对周围物料的粘结厚度会变薄，烧结矿易形成薄壁大孔结构，导致烧结矿强度下降^【2】。利用矿石高温状态下的液相流动性能的差异不仅可以快捷有效地分析铁矿石高温性能的差别，还可以利用铁矿石高温性能的互补性更高效地利用各种品级的铁矿资源，从而使低品质的铁矿资源得到利用。

为此本文根据安钢烧结原料的实际情况，对安钢在用铁精矿粉流动性进行基础研究，以充分认识各种铁精矿粉的流动性能特点，实现优势互补，达到改善烧结矿质量的目的，为安钢烧结配矿提供科学指导。

2 原料条件

本次试验选用安钢常用铁精矿粉作为原料，各种铁精矿粉的理化性质见表1。

表1 安钢常用的用铁精粉的理化性质

由表1可以看出,安钢在用铁精矿粉都属于磁铁矿,烧损表现为烧增;其中中船酸、中钢精粉和会保龄精粉品位较高，海南精粉品位最低；海南精粉、中钢精粉和会保龄精粉SiO₂含量较高，在7%左右，俄罗斯镁精含SiO₂最少，仅为0.89%；俄罗斯镁精、平顶山碱含MgO量较高，其次含MgO较高的为中船碱精和中船酸精。为保证试验结果的课对比性，本实验选用的精粉粒度都在100目以下。

3 液相流动性能试验方法

将配制成一定碱度的铁矿粉压制成圆柱形小饼试样，然后按照表2的条件进行烧结焙烧，测定小饼试样焙烧后于焙烧前的面积比，用流动性指数来表征该矿的液相流动性。流动性指数＝试样焙烧后面积/试样原始面积，试样按碱度为4.5进行配料，试验温度为1280℃。

表2 试验气氛和温度条件控制

4 试验结果

   通过矿石高温基础特性试验，测定9种安钢在用铁精矿粉的流动性试验数据如下图1。

图1 安钢常用铁精粉流动性柱形图

由图1可知，海南精粉的液相流动性最好，流动指数在10以上，其次为中钢精粉和会保龄精粉；邯邢镜铁金日盛和中船碱精的流动性也较好，流动指数介于4到5之间；平顶山碱和俄罗斯精粉流动性很差，俄罗斯精粉几乎不流动。

5 试验结果分析

5.1  SiO₂含量对液相流动性的影响

铁矿石中SiO₂是是液相生成的主要来源^【3】，因此对比分析了铁精矿粉中SiO₂含量与液相流动性的关系，试验结果如图2所示。

图2 SiO₂含量与矿石液相流动性关系图

由图 2 可知，随着SiO₂ 含量的增加铁精矿粉的流动性指数有增加的趋势，铁精矿粉液相流动性逐渐变好。这是因为SiO₂是液相生成的主要来源，在固定碱度的条件下，Si0₂越多所生成的低熔点化合物的量越多，越有利于提高铁矿粉的液相流动性。

5.2  Al₂O₃对液相流动性的影响

我国的铁矿石品位普遍较低，矿石成分复杂，随着铁矿石的开发利用，优质铁矿石资源越来越少，矿石品质开始进一步劣化，同类矿的Al₂O₃开始升高。因此，进行了Al₂O₃含量变化对矿石液相流动性的影响研究^【4】。

图3  A1₂0₃含量与矿石液相流动性关系图

由图3中可以看出，不同铁精粉之间的液相流动性较大差异，Al₂O₃含量不是决定矿石液相流动性的主要因素，在多种因素的交互影响下很难找出Al₂O₃含量和液相流动性的关系。因此，从安钢常用铁精矿粉中选择了3种Al₂O₃差异比较大的矿种中钢粉、邯邢镜铁和金日盛进行Al₂O₃工业纯添加对比分析，以研究Al₂O₃含量和液相流动性的关系。实验结果见表3。

表3  Al₂O₃对矿石流动性的影响/倍

由表3可知，配加Al₂O₃后中钢粉流动性变化不大，这与其自身流动性较好，在Al₂O₃含量仍然偏低的情况下对其影响很小；邯邢镜铁在配加Al₂O₃后，流动性变大，这与邯邢镜铁自身含Al₂O₃较低，增加Al₂O₃后SFCA烧成量增加，流动性得到改善；而金日盛在配加Al₂O₃流动性降低，这与其本身Al₂O₃较前两者高，配加Al₂O₃后增大了熔体粘度，从而影响了其流动性。

从试验结果来你看，Al₂O₃含量对液相流动性影响呈现双面性。一方面铁矿石中Al₂O₃ 的存在有利于增大液相总量，从而有利于提高铁矿石的液相流动性；另一方面，过多的Al₂O₃含量反而会降低铁矿石的液相流动性，它在增加液相总量的同时也会增加液相的黏度。这是因为Al₂O₃是高熔点物质，其含量提高会使液相熔点明显上升，并且增大熔体的粘度，不利于铁矿粉的液相流动性。

5.3  MgO对液相流动性的影响

MgO是铁精矿粉的重要化学组成部分，也是影响烧结质量的一个重要因素^【5】，因此研究了MgO含量对矿石流动性的影响，实验结果如图4。

图4 MgO含量与矿石液相流动性关系图

由图3可以看出，随着MgO含量的提高，这几种精粉的液相流动性有下降的趋势，尤其是MgO含量较高的平顶山碱精和俄罗斯镁精，流动性能很差。这是由于较多MgO 的存在在提高了液相的生成温度同时也印制了生成液相的流动，使得矿石的液相流动性变差。因此，铁精矿粉中较多MgO 的存在能够降低流动性指数。

6 液相流动性在配矿中的应用

6.1 国内精矿相互替代

烧结生产的各项技术经济指标和烧结矿性能不仅仅取决于铁矿石的常温性能，更大程度上依赖于高温状态下铁矿石的烧结基础特性^【6】，过去依据矿石常温性能评价铁矿石，进行国内精矿的相互搭配和替代，缺少矿石高温性的支撑。

矿石液相流动性能研究可以更科学的评价国内精粉的相互替代。依据表1邯邢镜铁和金日盛精粉化学成分可见，两种国内精矿成分除SiO₂外基本相近，替代时仅会影响品位，按照成分推算应该不会对烧结矿性能影响，但在实际生产中由邯邢镜铁替代金日盛精粉时却造成烧结生产困难得情况。

表4 两种国内精矿的基础特性

由表4可知，两种国内精矿流动性都较好，两者之间差别不大，但开始流动的起始温度两者有差别，金日盛精粉开始流动时温度为957℃，远低于邯刑镜铁的1050℃，相差将近100℃,这说明二者在与CaO的反应难易程度有差别。两者都为精矿粉，主要成分都是磁铁矿其烧损和密度相当，故两者性能的差异产生原因为化学成分和结构差异(邯刑是镜铁矿,层片状结构较多)造成的，如果两者相互替代，特别是较高比例替代时势必影响烧结生产,通过矿石基础特性结果对烧结配料进行了调整，改善了烧结生产。

6.2 海南精矿的配加

海南精粉是安钢在用的一种铁精矿粉，在烧结生产中配加海南精矿以后，造成1#烧结机透气性变差，产量降低；单从海南精矿成分看（见表1），该矿除SiO₂偏高外，其余成分均较好。为进一步找出原因，进行了海南精粉高温液相流动性的研究，试验结果见表5。

表5 两种国内精矿的基础特性

由表5可知，海南精矿熔化速度较快，流动性指数为10.9倍，具有较高流动性，两者叠加，会造成短时间内料层液相生成，造成料层透气性大幅降低^【7】。经过对海南精矿配比下调，配加小比例平顶山碱的调整好，烧结机透气性有了改善。

7 结论

1）安钢常用精粉铁矿石液相流动性指数与矿石中SiO₂含量呈正相关关系，随着铁精矿粉中SiO₂的增加液相流动性指数逐渐增大；

2）A1₂0₃含量对液相流动性影响呈现双面性。一方面矿石中Al₂O₃ 的存在有利于增大液相总量，从而有利于提高铁矿石的液相流动性。另一方面，过多的Al₂O₃含量反而会降低铁矿石的液相流动性，它在增加液相总量的同时也会增加液相的黏度；

3）适宜的MgO可以增加矿石的流动性；但过高MgO提高了液相生成温度，使得流动性变差；

4）利用矿石之间高温基础特性的差异可以达到优化配矿的效果；邯邢镜铁和金日盛精粉虽都为磁铁矿，化学成也相近，但不建议在烧结配矿中进行大比例相互替代，海南精粉流动相过好，建议与流动性稍差的矿种搭配使用。

参考文献

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