烧结常用铁矿粉高温基础性能试验研究

0 引言

铁矿粉的烧结基础特性是指铁矿石在烧结过程中呈现出的自身特有的高温反应特性，是评价铁矿石对烧结矿各项冶金性能影响的基本指标，主要包括同化性、液相流动性、粘结相强度、连晶性能和铁酸钙生成能力。铁矿石的同化性是指铁矿石在烧结过程中的低熔点液相生成能力，即铁矿石矿物、脉石与CaO的反应能力[1-2]。铁矿石的液相流动性是指在烧结过程中铁矿石生成粘结相的流动能力。铁矿石的粘结相强度是指铁矿石在烧结过程中形成的液相粘结其周围的核矿石的能力。铁矿石的连晶强度是指铁矿石在烧结过程中靠晶键连接获得强度的能力。铁矿石的铁酸钙生成特性是指在烧结过程中复合铁酸钙的生成能力。铁矿粉烧结的理论和实践均表明，根据铁矿石各种性能的不同，可以对烧结生产配矿进行优化，以有效地改善烧结矿的强度和冶金性能[3-4]。

1 国内外研究现状

国内外科技工作者对矿石热态性能做了大量的研究，研究的基本思路和方法主要有以下几种：（1）Takayuki MAEDA，Yoichi ONO等将粉状的化学试剂按设定的成分混合，压制成直径45～47 mm的压块，然后放入镁质坩埚中加热到1 300 ℃，用来研究铁酸钙及孔洞的情况，该方法还对压块做了还原性测定；（2）日本的Fumio MATSLJN0等人将各种原料粉碎至0.125 mm以下，配料混匀后，把约15 g的混合料在钢模中压成直径15 mm的小饼，然后放到电炉中加热到所需温度，最后通过显微镜，X一衍射、EPMA进行观察并检查结果；（3）北京科技大学烧结球团研究室将各种原料粉碎至一定粒度后，利用自行设计的微型烧结装置(红外线加热炉)研究了它的同化性能、液相流动性能、粘结相强度性能、铁酸钙生成性能；（4）东北大学研究者将各种原料粉碎至一定粒度后，利用熔体物性综合仪主要研究了它的粘结相强度；（5）中南大学烧结球团研究所利用压团——管炉焙烧方法，将各种原料粉碎至一定粒度后，主要研究了铁酸钙开始大量生成的温度、铁酸钙最大生成温度、铁酸钙最大生成量、铁酸钙大量生成的温度区间等性能。

2 试验设备及研究方法

选部分铁矿粉进行烧结基础特性研究。研究的内容包括铁矿石的同化特性、液相流动特性、粒度变化对流动性影响、矿石之间交互反应、融化速度等，并对其进行分析评价。

2.1 试样制作

CaO为化学纯试剂、矿粉来源于安钢原料场。将试验所用的铁矿粉在110 ℃的烘箱内干燥2 h，冷却后研磨并筛分，取小于100 目的矿粉和小于100 目的CaO作为试验用样品，皆放入干燥皿保存。小饼试样的称重采用精确到万分之一的电子天平。小饼试样的压制采用“干粉压制法”。压制小饼的压力为10 MPa，并在此压力下保持2 min。

2.2 试验设备

本试验采用的主要试验设备有称量装置、压制强度装置、压样试验装置和微型烧结法试验装置。

2.3 研究方法

利用基础特性、烧结杯等设备研究不同类型铁矿粉的高温物理和化学特征及行为，研究铁矿粉的同化性、流动性以及矿石粒度、成分、矿石交互反应等对矿石同化性、流动性的影响。

3 基础试验研究

3.1 原料成分

矿石取自于安钢原料场，选取几种常用矿石作为研究对象，如俄罗斯碱精、邯刑精矿、巴卡、国王粉、杨迪粉、罗伊山粉、PB粉、南非粉、海南精矿，成分见表1。

表1 常用铁矿粉成分 %矿种 TFe SiO2 CaO MgO Al2O3 Lg国王粉 57.56 5.69 0.20 0.20 1.67 10.00俄罗斯碱精 64.20 0.89 0.47 4.71 1.29 -1.77南非粉 63.23 5.97 0.20 0.20 1.68 0.80巴卡 65.90 1.46 0.20 0.20 1.22 2.20邯邢精矿 64.29 4.93 0.21 0.80 0.75 -1.77 PB粉 61.46 3.87 0.20 0.20 2.34 2.30杨迪粉 57.56 5.69 0.20 0.20 1.67海南精粉 62.81 7.10 0.87 0.57 1.02

3.2 矿石基础特性试验

3.2.1 基础数据

根据矿石基础特性实验方法对原料进行基础特性试验，结果见表2。

表2 常用铁矿粉的同化温度和流动性矿种 同化温度/ 液相流动性/℃倍俄罗斯碱精 ＞1 350 未流动邯邢精矿 1 302 4.29巴卡粉 1 296 未流动南非粉 1 232 5.33国王粉 1 216 3.92 PB粉 1 228 2.20杨迪粉 1 166 4.93海南精粉 1 265 10.90

3.2.2 结果分析

（1）同化温度。铁矿的同化性是指其在烧结过程中与（CaO）的反应能力，它表征的是铁矿在烧结过程中生成液相的难易程度。一般而言，同化温度越高说明铁矿在烧结过程中生液相的温度越高，与（CaO）的反应能力越弱，反之，表示反应能力越强。根据烧结铁酸钙适宜生成温度理论（1 250～1 290 ℃）划分，结合表2的数据可以看出，同化温度较高的矿有：俄罗斯碱精、邯刑精矿等；同化温度较低的有：国王粉、杨迪粉；同化温度居中的有：南非粉、PB粉、海南精矿等。

文章来源：《烧结球团》 网址: http://www.sjqtzz.cn/qikandaodu/2021/0210/365.html