难处理赤铁精矿制备氧化球团的基础及技术研究

论文摘要

氧化球团矿是优质的高炉炼铁炉料。我国目前主要以磁铁矿为原料采用链箅机—回转窑工艺生产普通酸性氧化球团矿。但随着炼铁生产对球团矿质量和品种要求的不断提高以及我国铁矿资源日渐贫杂化、多样化,拓宽球团生产的原料范围、提高球团矿品质是成为氧化球团矿生产重要而紧迫的课题。与磁铁矿相比,全球赤铁矿资源储量丰富,且价格相对较低,但是由于其赤铁矿球团的焙烧温度高、高温固结温度区间窄等原因,目前还无法大量用于氧化球团矿的生产。本文以巴西产赤铁矿为主要原料,在系统研究氧化球团制备特性的基础上,从改善赤铁精矿表面性质、促进固相扩散、活化晶格、调控液相量等方面改善赤铁矿球团的造球、焙烧性能,并通过实验室试验研究和扩大试验,开发赤铁矿球团制备的工艺技术,实现以全赤铁矿为原料制备优质氧化球团矿。论文首先研究了赤铁矿制备氧化球团的基础特性。研究表明,虽然所用赤铁精矿的铁品位高,但微细粒含量少,比表面积仅为644cm2/g,成球性能很差；仅当预热温度达到1100℃、预热时间8-14min,焙烧温度1300-1320℃,焙烧时间10-18min,才能获得预热球强度400N/P、焙烧球强度2500N/P的产品,采用常规的链箅机—回转窑工艺难以生产出优质球团矿。研究了铁精矿预处理改善造球和球团焙烧性能的方法和机制。结果表明,采用高压辊磨和球磨对赤铁矿精矿进行预处理均可以降低铁精矿的粒度,提高铁精矿的比表面积。高压辊磨主要作用是改变了铁矿颗粒的形状和结构；而球磨后细颗粒明显增多,主要是起到了细磨的作用。采用球磨-高压辊磨预处理方式可显著改善赤铁精矿的成球性能。与不预处理相比,预处理后比表面积达1600cm2/g以上时,造球膨润土用量可降低0.75个百分点,适宜的预热温度可降低100℃,在焙烧温度相当的条件下,球团矿强度可提高500N/P以上。研究了内配适量的碳（无烟煤）改善赤铁矿的焙烧性能的可行性和作用机理。研究表明,与未配碳球团相比,内配少量无烟煤可降低焙烧温度20℃～50℃,缩短焙烧时间5min～10min,同时焙烧温度区间范围扩大了50℃。研究发现：①无烟煤在预热阶段会着火燃烧,释放热量,可降低赤铁矿球团的预热温度；②无烟煤中的碳燃烧产生的CO气体可使赤铁矿在预热阶段部分转化为磁铁矿,这部分磁铁矿在焙烧阶段再氧化放热,转化为活性较高的次生赤铁矿,从而降低赤铁矿球团的焙烧温度,改善球团矿固结强度。研究了添加剂对赤铁矿球团的影响和以赤铁矿为原料制备熔剂性球团矿的可行性。试验表明：石灰石和白云石在预热阶段由于分解吸热,降低了球团内部的温度,致使预热球强度降低。CaO在预热阶段与Fe2O3发生固相反应,生成铁酸钙等低熔点矿物,在焙烧阶段形成少量液相,促进了铁氧化物的微晶连接,提高了焙烧球团的强度。添加少量的白云石可降低球团矿的还原膨胀率。论文最后采用实验室扩大化试验装置研究了以全赤铁矿为原料生产氧化球团矿的工艺技术,获得了最佳的工艺参数。试验表明,内配适量无烟煤和熔剂,采用链箅机-回转窑工艺和带式焙烧机工艺,均可制备出质量优良的熔剂性球团矿。相比而言,链箅机-回转窑生产出的球团矿质量更均匀、转鼓强度高、耐磨性能好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 国内外氧化球团生产现状
• 1.1.1 国内氧化球团生产现状
• 1.1.2 国外氧化球团生产现状
• 1.2 球团原料特点
• 1.2.1 铁矿资源特点
• 1.2.2 球团原料资源情况
• 1.3 球团原料预处理研究现状
• 1.3.1 铁矿石磨矿技术
• 1.3.2 高压辊磨技术研究现状
• 1.4 内配煤球团技术的研究现状
• 1.4.1 国外内配煤球团技术的研究和应用
• 1.4.2 国内内配煤球团技术的研究和应用
• 1.5 熔剂性球团生产的研究与应用现状
• 1.6 本研究的目的和意义
• 第二章 试验流程与研究方法
• 2.1 试验工艺流程
• 2.2 原料的物化性能检测方法
• 2.3 铁精矿预处理方法
• 2.4 造球试验方法
• 2.5 管炉焙烧试验方法
• 2.6 扩大试验方法
• 2.7 球团矿物理指标检测方法
• 2.8 球团矿矿相鉴定及显微结构分析
• 2.9 球团矿冶金性能测定
• 第三章 赤铁矿氧化球团制备特性的研究
• 3.1 原料的物化性能
• 3.1.1 铁精矿的物化性能
• 3.1.2 膨润土和添加剂的物化性能
• 3.1.3 赤铁精矿的可磨性
• 3.2 赤铁精矿造球特性
• 3.3 赤铁矿球团焙烧特性
• 3.3.1 预热条件对预热球和焙烧球强度的影响
• 3.3.2 焙烧条件对焙烧球强度的影响
• 3.4 铁矿球团还原性能
• 3.5 本章小结
• 第四章 精矿预处理改善赤铁矿球团性能的研究
• 4.1 铁精矿预处理对其粒度组成的影响
• 4.1.1 高压辊磨对铁精矿粒度的影响
• 4.1.2 湿式球磨对铁精矿粒度的影响
• 4.1.3 球磨-高压辊磨对铁精矿粒度的影响
• 4.1.4 高压辊磨与球磨-高压辊磨对比
• 4.2 预处理后赤铁精矿造球性能研究
• 4.2.1 铁精矿粒度特性对生球质量的影响
• 4.2.2 膨润土用量对生球质量的影响
• 4.2.3 造球工艺参数对生球质量的影响
• 4.3 预处理赤铁精矿球团焙烧性能研究
• 4.3.1 铁精矿粒度对球团强度的影响
• 4.3.2 预热条件对预热球和焙烧球强度的影响
• 4.3.3 焙烧条件对焙烧球强度的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 内配煤改善赤铁矿球团焙烧性能的研究
• 5.1 内配煤对赤铁精矿球团焙烧性能的影响
• 5.1.1 煤配比对生球指标的影响
• 5.1.2 煤配比对焙烧球强度的影响
• 5.1.3 内配煤对球团焙烧条件的影响
• 5.2 内配煤赤铁矿球团固结机理的研究
• 5.2.1 内配煤赤铁矿球团焙烧过程分析
• 5.2.2 内配煤对赤铁矿球团焙烧产物的影响
• 5.2.3 氧分压对内配煤赤铁矿球团焙烧产物的影响
• 5.2.4 内配煤球团矿的显微结构
• 5.4 本章小结
• 第六章 碱性熔剂改善赤铁矿球团还原膨胀性能的研究
• 6.1 添加纯试剂对球团还原膨胀性能的影响
• 6.1.1 CaO的影响
• 6.1.2 MgO的影响
• 6.2 碱性熔剂对球团还原膨胀性能的影响
• 6.2.1 添加剂用量对球团指标的影响
• 6.2.2 热工条件对熔剂性球团强度的影响
• 6.2.3 添加白云石对球团还原膨胀率的影响
• 6.3 碱性熔剂在赤铁矿球团固结中的行为研究
• 6.3.1 碱性熔剂的热分解特性
• 6.3.2 碱性熔剂对球团固结的影响
• 6.4 白云石改善球团还原膨胀的机理研究
• 6.5 本章小结
• 第七章 内配煤熔剂性赤铁矿球团的制备工艺研究
• 7.1 模拟链算机-回转窑工艺试验
• 7.1.1 鼓风干燥条件对预热球指标的影响
• 7.1.2 抽风干燥条件对预热球指标的影响
• 7.1.3 料高对预热球指标的影响
• 7.1.4 预热条件对球团质量的影响
• 7.1.5 焙烧条件对球团质量的影响
• 7.2 模拟带式焙烧机工艺试验
• 7.2.1 料高对球团质量的影响
• 7.2.2 预热、焙烧条件对球团质量的影响
• 7.3 两种工艺球团质量对比
• 7.3.1 球团的化学成分
• 7.3.2 球团的还原性能
• 7.3.3 矿相分析
• 7.4 本章小结
• 第八章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间主要的研究成果