高磷铁矿球团气化脱磷影响因素研究(2)

2.2 焙烧温度对气化脱磷影响

配碳量8%,其他条件不变,焙烧温度对气化脱磷的影响如图4 所示。

图4 焙烧温度对脱磷率的影响

由图4 可知,在一定范围内升高温度,气化脱磷率增加明显,脱磷剂还原氟磷酸钙的反应为强吸热反应,升高温度有利于还原脱磷反应正向进行；但是温度过高,会导致球团矿产生过多的液相,阻塞气孔,影响PCl3气体的正常排出,另外,CaCl2的熔点为782 ℃,温度过高时,液态的CaCl2汽化严重,导致有一部分CaCl2蒸汽排出,不利于脱磷反应的进行,因而降低气化脱磷率。

对温度为1 230 ℃、1 250 ℃、1 270 ℃的焙烧产物分别进行XRD 分析,结果如图5 所示。

图5 不同焙烧温度焙烧产物XRD 衍射图谱

由图5 可知,随着温度升高,磷化物的衍射峰有明显变化,说明温度对气化脱磷的影响很大。 在1 250 ℃时,Ca5(PO4)3F 的衍射峰明显减弱,伴随着CaSiO3和CaF2的衍射峰增强,气化脱磷效果明显。温度继续增加到1 270 ℃,Ca5(PO4)3F 的衍射峰增强,气化脱磷反应减慢,与图4 分析结果一致。 因此,选择焙烧温度为1 250 ℃。

2.3 焦粉粒度对气化脱磷影响

焙烧温度1 250 ℃,其他条件不变,焦粉粒度对气化脱磷率的影响如图6 所示。

图6 焦粉粒度对脱磷率的影响

由图6 可以看出,随着焦粉粒度减小,高磷铁矿球团气化脱磷效果明显增强。 当焦粉粒度较细时,球团内部焦粉周围局部的还原性气氛强烈,同时还原剂与磷化物接触的面积也会增大,加快气化脱磷反应速率；实验焙烧温度较高,导致细粒度的焦粉会迅速气化,在球团矿内部产生较多孔隙,增大孔隙率,从而增大含磷气体的外排量,但是焦炭粒度过细影响球团性能,孔隙率过高会造成球团矿强度不够等问题。 因此综合考虑,在保证气化脱磷率的同时,使球团强度也可以达到入炉标准,焦粉粒度选用0.074 ～0.15 mm 粒级进行试验,此时脱磷率达到24.1%。

对不同焦炭粒度焙烧产物进行XRD 分析,结果如图7 所示。

图7 不同焦炭粒度焙烧产物XRD 衍射图谱

由图7 可以看出,随着焦粉粒度变化,磷化物的衍射峰有显著变化。 当焦炭粒度减小,Ca3(PO4)2F 的衍射峰逐渐减弱,生成物CaF2和CaSiO3衍射峰逐渐增强,说明粒度减小更利于气化脱磷反应进行,与图6 分析结果一致。

3 结 论

1) 随着球团中配碳量增加,高磷铁矿球团气化脱磷率先升高后降低,最佳配碳量为8%。

2) 随着球团焙烧温度升高,高磷铁矿球团气化脱磷率呈先升高后降低的趋势,最佳焙烧温度为1 250 ℃。

3) 高磷铁矿球团的气化脱磷率随着焦粉粒度减小逐渐升高,考虑到球团质量,最终选择0.074～0.15 mm的焦粉作为还原剂。

4) 选择SiO2和CaCl2配比为0.8%和1.6%的混合添加剂作为高磷铁矿球团焙烧过程的脱磷剂,在焙烧温度1 250 ℃、配碳量8%、焦粉粒度0.074～0.15 mm的条件下,可以达到较为理想的脱磷率,既可以使高磷铁矿得到有效利用,降低成本,又可以保证入炉球团的铁品位,为高磷铁矿的利用提供了理论基础。

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