有机粘结剂铁矿球团微波干燥和预热研究

论文摘要

钢铁工业是国民经济的支柱产业之一,近年来我国钢铁产能的迅速扩大,球团矿需求持续快速增长,为满足旺盛的需求,全国各大钢铁企业都在大力新建扩建球团矿产能。目前国内球团厂大都采用膨润土作粘结剂,降低了球团矿的铁品位,因此用有机粘结剂取代膨润土是提高球团矿铁品位的有效途径。但有机粘结剂铁矿球团采用常规干燥预热,获得的球团强度差,采用微波加热技术有望解决有机粘结剂球团矿生产中干燥预热存在的问题。与热介质干燥热量逐层传导方式不同,采用微波干燥时,微波“选择性”的加热生球中的水分,在球团保持较低温度下,球团内外水分同时快速蒸发,而有机粘结剂保持了较完整的分子结构,干球强度良好。干燥试验结果表明:当生球质量为0.5kg,微波功率为0.7kW时,干燥时间为12min,干球抗压强度为38.65N/个。而采用鼓风干燥,当温度为300℃,风速为1.0m/s时,干燥时间为14min,干球抗压强度为10.92N/个,微波干燥所得球团抗压强度是该强度的3.5倍。在微波作用下,球团中极性介质随微波电场每秒钟数十亿次的转变而剧烈振动,能促进球团成矿过程中粒子扩散,并加快Fe3O4氧化反应。当微波功率为2.5 kW,干球质量为0.4kg,加热15min时,球团终点温度达到1060℃,抗压强度为1554 N/个,AC转鼓指数为0.52%。而采用马弗炉预热,当温度为1050℃,时间为15min时,球团AC转鼓指数为58.89%,微波预热球团AC转鼓指数与此相比降低了58.37个百分点。采用管炉预热,当温度为1050℃,时间为15min时,球团抗压强度为433 N/个,微波预热球团抗压强度是该强度的3.6倍。运用光学显微镜、扫描电镜对微波预热和管炉预热有机粘结剂铁矿球团的氧化机理进行了研究。结果表明,采用管炉预热,在温度不高于1100℃、加热时间为15min条件下,预热球团内部存在较多的磁铁矿未被氧化,新生成的Fe2O3量少,物质呈单独颗粒状,颗粒间距较大,细粒颗粒填充在大颗粒之间,呈松散状态,没形成连接,球团强度较差。采用微波预热,当微波功率为2.5kW、加热时间为15min时,球团终点温度为1060℃,磁铁矿大部分氧化成赤铁矿,预热球团内部矿物结构比较均匀,微波作用促进了细颗粒反应、聚集,并与大颗粒形成紧密的连接,球团强度较高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 铁矿球团发展与现状
• 1.1.1 国外铁矿球团发展与现状
• 1.1.2 国内铁矿球团发展与现状
• 1.2 有机粘结剂与球团矿生产
• 1.2.1 有机粘结剂在铁矿球团生产中的应用
• 1.2.2 有机粘结剂的应用特点及存在的问题
• 1.3 微波加热技术的应用
• 1.3.1 微波加热技术特点
• 1.3.2 微波加热技术的应用概况
• 1.4 本课题研究的目的和内容
• 第二章 原料性能与研究方法
• 2.1 含铁原料的物化性能
• 2.1.1 化学成分
• 2.1.2 粒度组成
• 2.2 粘结剂的物化性能
• 2.2.1 膨润土
• 2.2.2 有机粘结剂
• 2.3 试验研究方法
• 2.3.1 试验流程
• 2.3.2 研究方法及设备
• 第三章 有机粘结剂铁矿球团在微波场中的加热与升温性能研究
• 3.1 微波加热基本原理
• 3.1.1 微波与物料相互作用关系
• 3.1.2 物质的极化
• 3.1.3 微波能的吸收
• 3.2 微波与水、粘结剂和铁氧化物的作用原理分析
• 3.2.1 微波与水的作用
• 3.2.2 微波与粘结剂的作用
• 3.2.3 微波与铁氧化物的作用
• 3.3 有机粘结剂铁矿球团在微波场中的升温特性研究
• 3.3.1 微波加热时间的影响
• 3.3.2 微波功率的影响
• 3.3.3 球团质量的影响
• 3.3.4 铁矿种类的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 微波干燥有机粘结剂铁矿球团的研究
• 4.1 有机粘结剂铁矿球团常规热介质干燥与微波干燥特性研究
• 4.1.1 有机粘结剂铁矿球团常规热介质干燥特性研究
• 4.1.2 有机粘结剂铁矿球团微波干燥特性研究
• 4.1.3 微波干燥与常规热介质干燥对比研究
• 4.2 微波干燥有机粘结剂铁矿球团机理分析
• 4.2.1 微波干燥过程球团物质变化模型分析
• 4.2.2 微波干燥过程影响球团内水分迁移的主要因素分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 微波预热有机粘结剂铁矿球团的研究
• 5.1 微波预热对有机粘结剂铁矿球团强度的影响
• 5.1.1 微波功率
• 5.1.2 球团质量
• 5.1.3 微波加热时间
• 5.1.4 磁铁矿与赤铁矿的质量配比
• 5.1.5 粘结剂
• 5.2 常规预热对有机粘结剂铁矿球团强度的影响
• 5.2.1 预热时间
• 5.2.2 预热温度
• 5.2.3 不同粘结剂预热球团抗压强度变化规律
• 5.3 微波预热与常规预热干球质量对比
• 5.3.1 微波预热与管炉预热球团抗压强度对比
• 5.3.2 微波预热与马弗炉预热球团AC转鼓指数对比
• 5.4 本章小结
• 第六章 有机粘结剂铁矿球团微波预热氧化固结机理探讨
• 6.1 微波作用下有机粘结剂铁矿球团的氧化过程
• 6.1.1 球团氧化过程分析
• 6.1.2 微波预热与常规预热球团氧化过程模型对比分析
• 6.2 微波预热有机粘结剂铁矿球团的矿相分析
• 6.2.1 影响有机粘结剂铁矿球团氧化固结的因素
• 6.2.2 微波预热与管炉预热球团显微结构对比
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要成绩