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【技术文摘】浅析氧化钙对烧结液相生成的影响

2019-11-10来源:中国流体设备网

王洪余 匡祎 孟燎原 王斌 王涛 李荣玲 霍飞

(河钢宣钢炼铁厂)


摘要:采用固定碱度和固定氧化钙量两种方法做铁矿粉流动性指数实验,通过对两种实验结果的对比分析,浅析氧化钙对烧结液相生成的影响,指导烧结生产。

关键词:铁矿粉  氧化钙  流动性指数  烧结液相

 

前言  

烧结生产的基本原理是各种铁矿粉配入一定数量燃料和熔剂,均匀混合制粒,点火烧结,在燃料燃烧和一系列物理化学反应的作用下,混合料中部分易熔物质发生软化、熔化,产生一定数量的液相,并润湿其它未熔化的矿粉颗粒,冷却后,液相将矿粉颗粒粘结成块。整个烧结过程中,产生液相极其重要。液相是铁矿粉烧结造块的基础, 液态物质的性质和数量在很大程度上决定烧结矿的固结强度高低以及烧结矿冶金性能的优劣。液相流动性作为铁矿粉自身烧结基础特性之一, 它决定着烧结过程中液相固结周围未熔物料的“有效粘结相”。因此,开展对铁矿粉流动性指数基础性能研究具有十分重要意义。

宣钢炼铁厂铁前实验室采用固定碱度和固定氧化钙量两种方法开展铁矿粉流动性指数研究,两种实验方法得出的铁矿粉流动性指数差别很大,对两种实验进行对比分析,浅析氧化钙对烧结液相生成的影响,指导烧结生产。

1  铁矿粉流动性指数实验

1.1  宣钢铁矿粉流动性指数实验介绍

具体实验方法描述:计算铁矿粉和钙灰配比,根据铁矿粉和钙灰的化学成分和实验配料要求按20g混合料计算铁矿粉和钙灰需要量;用电子天平称出计算好的铁矿粉和钙灰放入干净容器中,摇晃使之充分混合均匀,制成混合料(20g);再用电子天平从混合料中称出3.5g的单样两个;利用电子万能试验机和专用模具(见图1)把两个单样压成直径15mm的圆柱体薄片(见图2);马弗炉(见图3)升温到1280℃后恒温,把压好的样片放入马弗炉内。为了避免打开炉盖马弗炉温度降低的影响,在15分钟左右使马弗炉温度再次升到1280℃,恒温5分钟,打开炉盖取出样片自然冷却至常温(见图4);采用割补法计算样片面积,画一个长方形套住样片,使长方形以外的样片面积和长方形以内的空隙面积相等,那么计算此长方形面积即为样片面积;用样片面积除以(3.14×15×15÷4)得出铁矿粉的流动性指数。

1.2  固定碱度(R=4倍)和固定氧化钙量(CaO=20%)做铁矿粉流动性指数实验

采取四种SiO2具有代表性的铁矿粉做实验:卡粉、PB粉、澳粉和FMG粉,分别用a、b、c和d表示,化学分析如表1,粒级组成见表2。

采取固定碱度(R=4倍)的方法实验,四种铁矿粉的流动性指数见表3。

采取固定氧化钙量(CaO=20%)的方法实验,四种铁矿粉的流动性指数见表4。

两次实验结果截然相反,固定碱度(R=4倍)时,铁矿粉含SiO2的量越大则流动性指数越大(见图5);固定氧化钙量(CaO=20%)时,铁矿粉含SiO2的量越小品位越大而流动性指数越大(见图6)。为什么会这样呢?这主要原因是决定于铁矿粉在高温下产生液相的限制性条件,即氧化钙对液相生成的影响。

2  浅析氧化钙对烧结液相生成的影响

在烧结生产条件下(R<2.2倍, 决定液相生成的限制性条件是什么?传统观念认为是SiO2FeO含量,SiO2FeO越高液相形成越多。其实这种传统观念具有一定的片面性,在烧结生产条件下(R<2.2倍, 决定液相生成的限制性条件主要是CaO含量,CaO含量的多少决定着生成液相的多少。分析上面两次实验,固定碱度时,SiO2多则CaO多,CaO多形成液相也多,所以流动性指数大;SiO2少则CaO少,形成液相也少,所以流动性指数小;固定氧化钙含量时,形成的液相分子量是一样的,SiO2的量多则形成的硅酸钙多铁酸钙少,液相重量少,所以流动性指数小;SiO2的量少则形成的硅酸钙少铁酸钙多,液相重量多,所以流动性指数大。

在实际烧结生产中,存在局部CaO偏析现象,容易造成局部碱度偏差,碱度的变化又会对生成硅酸钙(3CaO·SiO2)、正硅酸钙(2CaO·SiO2)、铁酸钙(CaO·Fe2O3)和钙铁橄榄石熔体产生一定影响。总之,烧结液相生成是一个较复杂过程。但在烧结生产条件下(R<2.2倍), 决定液相生成的限制性条件主要是CaO含量。

实际烧结生产中进行配料计算时一般都是固定碱度,而对CaO的波动没有足够重视,目前宣钢烧结SiO2控制在5.0~5.6%,以固定碱度2.0倍计算,CaO波动范围是SiO2的2倍,CaO在10~11.2%范围波动,CaO波动范围偏大,势必影响烧结液相的生成,进而影响烧结强度不稳定。我们必须改变传统观念,重视CaO对烧结液相生成的影响力,在烧结生产中既要重视碱度的稳定,又要重视CaO的稳定,固定碱度同时结合控制CaO稳定,这样才能稳定烧结液相和烧结矿强度,为高炉提供质量合格的烧结矿。

宣钢目前烧结SiO2控制范围为5.0~5.6%,高炉对SiO2低于5.0%的烧结矿非常敏感,炉况稳定性明显变差。表面上看这是高炉对烧结矿SiO2的敏感反应,实际上是对烧结矿CaO的敏感反应,烧结矿SiO2低对应的CaO低,CaO低造成烧结矿生成的液相偏少,烧结矿强度偏低,因此高炉不接受,表现炉况稳定性明显变差。

3  结语

采用固定碱度和固定氧化钙含量两种方法标定铁矿粉流动性指数,其结果截然相反,对比分析两个实验,得出氧化钙对烧结液相生成的影响力,在烧结生产条件下(R<2.2倍), 决定液相生成的限制性条件是CaO含量。

在烧结生产中既要重视碱度一定范围内的稳定,又要重视CaO的稳定,合理匹配好碱度、CaO和SiO2三者关系,在SiO2偏低时可适当提高碱度;在SiO2偏高时可适当降低碱度。这样保证CaO在较小范围内波动,从而稳定了烧结液相和烧结矿强度,提高烧结矿质量。这将是烧结生产值得研究的方向。

4  参考文献

[1]  吴胜利,铁矿粉烧结液相流动性评价,北京科技大学学报,2008,10:10。

[2]  刘竹林,烧结矿FeO含量的影响因素探讨,重庆科技学院学报:自然科学版,2005,7(1):8。

[3]  王华斌,烧结过程FeO现场控制技术的研究,烧结球团,1997,2(4):22。

[4]  庄剑鸣,烧结矿FeO含量的确定,烧结球团,1997,22(6):4。

[5]  周传典, 主编,高炉炼铁生产技术手册,北京冶金工业出版社。

[6]  由文泉,主编,实用高炉炼铁技术,冶金工业出版社。





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