论内配碳对双层球团还原膨胀率的影响

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2018-10-14

论内配碳对双层球团还原膨胀率的影响2013-05-2116:52来源:冶金工业论文实验1.实验原料所用原料是国内某钢厂的磁铁矿粉、赤铁矿粉和膨润土,其成份及粒度组成见表1。 配加燃料是1种低挥发分焦粉,其性能指标见表2。

2.实验方法造球时每批料的料量为4kg,水、焦粉、膨润土及铁精矿粉按一定比例配入,造球原料混匀后在圆盘造球机上造球,直至球团直径达到~时取出过筛作为球团内层;把筛选出的~的生球加入造球机中,再配加铁精矿粉继续造球,球团外层的厚度为~,球团内、外层所用铁精矿质量比为1:1,制备双层球团。

造完后过筛,取~的生球为合格球。 造球设备采用圆盘造球机,主要技术参数为直径=1000mm,边高h=200mm,倾角=45,转速为20r/min。

造球结束后,将合格生球放入鼓风干燥箱中干燥至质量不变,然后将干球置于卧式管式电阻炉中进行预热和焙烧实验。 焙烧制度为:预热温度950℃,预热时间15min;焙烧温度1250℃,焙烧时间15min。 待球团冷却后,取出10个球团放至FZY-1型抗压强度检测仪上进行抗压强度测量,其平均值作为球团的抗压强度。

球团膨胀率的测定是按照《铁矿球团相对自由膨胀指数的测定方法》GB/T132401991,将一定量粒度~的球团矿,在900℃下等温还原,球团发生体积变化,采用排水法测定还原前后球团体积,体积变化的相对值用体积分数表示,球团还原膨胀率(RSI)的计算公式为(略):式中:V0为还原前试样的体积,mL;V1为还原后试样的体积,mL。

球团的矿相显微结构采用奥林巴斯BX51M光学显微镜进行观测,利用显微镜自带的DT2000图像分析软件测定球团的赤铁矿再结晶固结率(%)和气孔率(%)。 3.实验方案实验中的铁精矿为磁铁矿和赤铁矿,分两组进行,每组配加一定量的焦粉和膨润土,混匀造球。 第一组造球原料为东北精矿(磁铁矿),内层配碳的质量分数依次为0%,%,%,%,%(即配加焦粉的质量分数为0%,%,%,%,%),外层不配碳,制备双层球团,焙烧后检测其焙烧球强度和还原膨胀率。 第二组造球原料为卡拉加斯粉(赤铁矿),内层配碳量依次为0%,%,%,%,%(即配加焦粉的质量分数为0%,%,%,%,%),外层不配碳,制备双层球团,焙烧后检测其焙烧球抗压强度和还原膨胀率。 球团内、外层所用铁精矿质量分别为2kg,焦粉的配比是以内层铁精矿的质量为标准的。

造球实验的实验方案如表3,4。

实验结果及分析1.配碳量对双层球团抗压强度的影响内层配碳量对双层球团抗压强度影响的测定结果见表5与图1。

由表5和图1可知:不同内配碳量的磁铁矿双层球团,经过高温焙烧后,其抗压强度发生明显变化,随着配碳量的增加,焙烧球的抗压强度一直呈下降趋势;在配碳的质量分数超过%,球团强度急剧下降,配碳的质量分数为%时,仅为836N/个;不同配碳量的赤铁矿双层球团,配碳的质量分数超过%后焙烧后球团抗压强度先增加后又降低,配碳的质量分数为%时最高,为3166N/个。 根据文献[8],球团内配碳质量分数为%~%的固体燃料,总燃耗可以降低%~%。 所以在赤铁矿球团内配适量的固体燃料,在满足生产需求的焙烧球团抗压强度(不小于2500N/个)的情况下起到节能降耗的作用。 2.配碳量对双层球团矿还原膨胀率的影响内层配碳量对双层球团的还原膨胀率影响的测定结果见表6与图2。

由表6与图2可知:双层球团内层配碳后,球团的还原膨胀率比普通球团有明显的降低;磁铁矿普通球团的膨胀率在20%以上,配碳后,还原膨胀率降低到10%左右,配碳质量分数为%时RSI最低,为%;赤铁矿普通球团的膨胀率在30%以上,配碳后,还原膨胀率明显降低,配碳质量分数为%时RSI最低,为%。

向双层球团内层添加适量焦粉对抑制球团膨胀具有明显的效果。

是由于焦粉的存在改变了球团内部的气氛,使渣相易于生成,渣相除了能改善球团矿固结形式以外,特别重要的是使碱金属以硅酸盐的形式进入渣相,从而克服了碱金属进入铁氧化物晶格而引起晶格畸变的现象发生;另外,焦粉在焙烧过程中以二氧化碳形式排出,改善了球团内部的组织结构。 3.双层球团显微结构特征内配碳双层球团的显微矿相结构见图3~5。 球团的气孔率、赤铁矿再结晶固结率测定结果见表7。

从矿相照片和表7可看出:以磁铁矿或赤铁矿为原料制得的双层球团,显微结构很有规律地分为两层,外层以Fe2O3的结晶长大固结为主,矿物由赤铁矿、脉石及少许硅酸盐粘结相组成,外层孔隙多呈细孔状,分布均匀;内层显微结构为Fe2O3的它形晶互相连接,在球核出现Fe3O4,随着配碳量增加,内核中Fe3O4含量增加。 磁铁矿内配碳双层球团中配碳质量分数低于%时,球团内部没有出现Fe3O4晶体,Fe2O3再结晶固结率较高,气孔率低,因此球团抗压强度大,还原膨胀率也大;当配碳质量分数为%时,球团内有少量大的空洞,球团外层是Fe2O3结晶,但球团内层出现了部分的Fe3O4结晶,说明由于碳的还原作用,一部分Fe2O3被还原成Fe3O4;当配碳质量分数为%时,球团内部出现大量的空洞,球团外层已经出现部分Fe3O4结晶,球团内层几乎都是Fe3O4结晶,说明球团外层形成1层致密的Fe2O3,阻止空气中的氧进入球团内层,进而生成大量的Fe3O4晶体。 赤铁矿内配碳双层球团随着配碳量的增大,球团内Fe2O3再结晶固结率先增后减,导致球团抗压强度先增后减;配碳质量分数为%时最大,此时球团抗压强度也最大。

当配碳质量分数为%时,球团内部出现少量的Fe3O4结晶,球团抗压强度降低。

随着配碳量的增加,赤铁矿双层球团的气孔率逐渐增大,所以还原膨胀率降低,但当配碳质量分数超过%后出现磁铁矿结晶,导致还原膨胀率又开始升高。

结论1)磁铁矿内配碳双层球团随着配碳量的增加,球团抗压强度是逐渐降低的,当配碳量(质量分数)超过%后,球团内出现磁铁矿结晶,球团抗压强度开始骤降。 赤铁矿内配碳双层球团随着配碳量的增加,球团抗压强度开始升高后又降低,配碳量(质量分数)超过%后,球团内出现磁铁矿结晶,球团抗压强度开始下降。

2)磁铁矿双层球团内层配碳量(质量分数)为%时,还原膨胀率最低,为%,此时球团强度亦可以达到2512N/个;赤铁矿双层球团内层配碳量(质量分数)为%时,还原膨胀率最低,为%,在配碳量小于%时球团抗压强度均大于2500N/个。 磁铁矿双层球团内层配碳量(质量分数)不大于%时,赤铁矿双层球团内层配碳量(质量分数)不大于%时,均可以满足生产需求的情况下,有效降低球团的还原膨胀率。

3)在球团内层添加适量的焦粉,可以增加成品球团的气孔率,改善其还原性,有效抑制球团的还原膨胀。

(本文图、表、公式略)。