烧结矿氧化亚铁与二氧化硅的关系铁矿粉种类主要化学成分及基础特性课件.ppt
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1、铁矿粉种类主要化学成分及基础特性与科学合理配矿铁矿粉种类主要化学成分及基础特性与科学合理配矿许满兴许满兴(北京科技大学)(北京科技大学)摘要摘要 本文阐述了烧结配矿的目标,铁矿粉种类及基础特本文阐述了烧结配矿的目标,铁矿粉种类及基础特性、主要化学成分、碱度和烧结工艺技术对成品矿质量的影响,性、主要化学成分、碱度和烧结工艺技术对成品矿质量的影响,论述了烧结配好矿的正确理念,在讨论的基础上得出科学合理论述了烧结配好矿的正确理念,在讨论的基础上得出科学合理配好矿的四点结论性意见配好矿的四点结论性意见 关键词关键词 铁矿粉种类铁矿粉种类 烧结基础特性烧结基础特性 科学合理配科学合理配 好矿好矿 本文主
2、要内容本文主要内容:1 1.烧结配好矿的目的和目标烧结配好矿的目的和目标2.2.铁矿粉种类特征及其对配矿的影响铁矿粉种类特征及其对配矿的影响3 3 铁矿粉的主要化学成分对配矿的作用和影响铁矿粉的主要化学成分对配矿的作用和影响4.4.科学合理配矿的理念和原则科学合理配矿的理念和原则1.烧结配好矿的目的和目标烧结配好矿的目的和目标搞好烧结生产,要把好五道关。第一道关便是科学合理配好矿,然后才是配搞好烧结生产,要把好五道关。第一道关便是科学合理配好矿,然后才是配好料,制好粒,布好料和点好火四道关。不仅如此,配矿还影响烧结的强度、产质量和好料,制好粒,布好料和点好火四道关。不仅如此,配矿还影响烧结的强
3、度、产质量和成本。烧结配好矿的目的在于(成本。烧结配好矿的目的在于(1)要有高的产量和强度;()要有高的产量和强度;(2)良好的成品矿化学成分;)良好的成品矿化学成分;(3)优良的冶金性能;()优良的冶金性能;(4)低能耗和低成本。)低能耗和低成本。目前,不少企业的配矿还停留在探索性的,凭经验配矿;近几年不少企业配矿追求低目前,不少企业的配矿还停留在探索性的,凭经验配矿;近几年不少企业配矿追求低成本,把低成本与高效益对立起来,或者把低成本与低能耗对立起来;还有企业配矿追求成本,把低成本与高效益对立起来,或者把低成本与低能耗对立起来;还有企业配矿追求产量,不讲究质量,特别不重视成品矿的冶金性能的
4、理念和方法。产量,不讲究质量,特别不重视成品矿的冶金性能的理念和方法。怎样才能科学合理配好矿呢?这就是本文要讨论的问题:认识和分析清楚铁矿粉种类怎样才能科学合理配好矿呢?这就是本文要讨论的问题:认识和分析清楚铁矿粉种类的特性及其对配矿的影响;铁矿粉主要化学成分的特征及其对配矿的影响;铁矿粉烧结基的特性及其对配矿的影响;铁矿粉主要化学成分的特征及其对配矿的影响;铁矿粉烧结基础特性对配矿的影响;还有烧结工艺技术对配矿的影响。烧结配好矿需建立和遵循一套完础特性对配矿的影响;还有烧结工艺技术对配矿的影响。烧结配好矿需建立和遵循一套完整的科学理论和原则整的科学理论和原则1。2.铁矿粉种类特征及其对配矿的
5、影响铁矿粉种类特征及其对配矿的影响 众所周知,烧结常用的铁矿粉有赤铁矿、褐铁矿和磁铁矿三种,这三种矿的不同特众所周知,烧结常用的铁矿粉有赤铁矿、褐铁矿和磁铁矿三种,这三种矿的不同特性列于表性列于表1。矿种矿种化学分化学分子式子式含铁含铁量量密度密度t/m3有害杂质含有害杂质含量量%强度强度还原性还原性同化性同化性液相流动性液相流动性(倍倍)黏结相强黏结相强度度N/cm2赤铁矿赤铁矿Fe2o355574.95.3S,P等低等低硬且易硬且易碎碎易还原易还原同化温度同化温度高高低低良好良好褐铁矿褐铁矿nFe2O3mH2O40603.05.0S,P等低等低Al2O3高高疏松疏松易还原易还原同化温度同化
6、温度高高良好良好低低磁铁矿磁铁矿Fe3O445705.2S、P高高坚硬致坚硬致密密易还原易还原 差差差差表表1铁矿粉不同矿种的烧结特性铁矿粉不同矿种的烧结特性注:磁铁矿的化学分子式也可以注:磁铁矿的化学分子式也可以FeOFe2O3表达,理论表达,理论FeO含量为含量为31%我国的铁矿石是以磁铁矿为主的国家,我国的铁矿石是以磁铁矿为主的国家,97.5%的原矿经过再磨再选,矿粉的粒的原矿经过再磨再选,矿粉的粒度细,适合用作球团的原料,不适合作烧结的原料,但我国却有大量的磁铁矿粉用度细,适合用作球团的原料,不适合作烧结的原料,但我国却有大量的磁铁矿粉用作烧结的原料。我国仅有品位在作烧结的原料。我国仅
7、有品位在55%左右可以直接入炉的富矿占储量的左右可以直接入炉的富矿占储量的2.5%。全国。全国11大矿区的铁矿粉由于地质条件和成矿机理的不同,在烧结特性方面存在着较大的大矿区的铁矿粉由于地质条件和成矿机理的不同,在烧结特性方面存在着较大的差异,我国几个矿区铁矿粉的烧结基础特性列于表差异,我国几个矿区铁矿粉的烧结基础特性列于表2。磁铁矿与赤铁矿和褐铁矿粉用。磁铁矿与赤铁矿和褐铁矿粉用于烧结的一个重要差别,不仅在于烧结基础特性的差别,还在于于烧结的一个重要差别,不仅在于烧结基础特性的差别,还在于FeO含量的差别,含量的差别,钱士刚、黄天正等学者把钱士刚、黄天正等学者把FeO(成品矿)(成品矿)/F
8、eO(原矿)的比值称为(原矿)的比值称为“烧结过程宏观烧结过程宏观气氛评定指数(气氛评定指数(P)”2,P值的大小一定程度影响成品矿的值的大小一定程度影响成品矿的FeO含量,因此含量,因此P值值是烧结配矿掌控成品矿是烧结配矿掌控成品矿FeO含量的一个重要参数,烧结配矿应掌握含量的一个重要参数,烧结配矿应掌握P值值1的范围,的范围,以获得烧结产质量的优化组合以获得烧结产质量的优化组合3。表表2 我国几种磁铁矿粉的烧结基础特性我国几种磁铁矿粉的烧结基础特性4地区及矿名地区及矿名同化温度同化温度液相流动性指液相流动性指数数黏结相强度黏结相强度CF生成能力生成能力固相连晶强固相连晶强度度LAT(LAT
9、()FI(倍倍)SBP(N/cm2)SFCA(%)CCS(N/cm2)东北东北齐大山精粉齐大山精粉13290.299220345 华北华北迁安矿粉迁安矿粉13580.792813490尖山精粉尖山精粉13350.231505475袁家村精粉袁家村精粉13250.182038149戴繁粉戴繁粉13200.701685400西北西北包头精粉包头精粉13302.108575304中南中南鄂精粉鄂精粉11300.803大磁精粉大磁精粉13220.455320300 南美的巴西矿和非洲的南非矿以赤铁矿为主,其矿粉的基本特点是含铁品位高,南美的巴西矿和非洲的南非矿以赤铁矿为主,其矿粉的基本特点是含铁品位高
10、,SiO2 低,低,Al2O3低,含低,含S,P等有害杂质少,多数属于优质赤铁矿粉,南非矿含等有害杂质少,多数属于优质赤铁矿粉,南非矿含KO2碱金属碱金属偏高,巴西矿(依塔比拉例外)和南非矿均具有良好的烧结性能,它们的烧结基础特性列偏高,巴西矿(依塔比拉例外)和南非矿均具有良好的烧结性能,它们的烧结基础特性列于表于表3。表表3 巴西、南非赤铁矿粉的烧结基础特性巴西、南非赤铁矿粉的烧结基础特性5矿名矿名同化温度同化温度液相流动性指数液相流动性指数黏结相强度黏结相强度CF生成能力生成能力固相连晶强度固相连晶强度 LAT(LAT()FI(倍倍)SBP(N/cm2)SFCA(%)CCS(N/cm2)卡
11、拉加斯粉卡拉加斯粉12880.1888624.0696巴西新粉巴西新粉13781.4122706.725413351.75010012.0100CVRD标准粉标准粉13350.141128.92.5-MBR粉粉13100.0444706.9264里奥多西粉里奥多西粉13230.55644113.2 59 澳大利亚的杨迪矿、罗布河矿、麦克和西安吉拉斯等矿都是水化程度不同的褐铁矿,它们的含铁品澳大利亚的杨迪矿、罗布河矿、麦克和西安吉拉斯等矿都是水化程度不同的褐铁矿,它们的含铁品位稍低,位稍低,P和和Al2O3含量有低有高,组织疏松、堆密度低、烧结性能有不同的差异,能按不同比例与高品含量有低有高,组
12、织疏松、堆密度低、烧结性能有不同的差异,能按不同比例与高品位、低硅低铝的赤铁矿搭配烧成质量较高的烧结成品矿,也可与一定比例的磁铁矿粉混合烧成一定质量位、低硅低铝的赤铁矿搭配烧成质量较高的烧结成品矿,也可与一定比例的磁铁矿粉混合烧成一定质量的烧结矿。它们的烧结基础特性列于表的烧结矿。它们的烧结基础特性列于表4。表表4 澳大利亚褐铁矿粉的烧结基础特性澳大利亚褐铁矿粉的烧结基础特性5矿名矿名同化温度同化温度液相流动性指数液相流动性指数黏结相强度黏结相强度CF生成能力生成能力固相连晶强度固相连晶强度LAT(LAT()FI(倍倍)SBP(N/cm2)SFCA(%)CCS(N/cm2)杨迪粉杨迪粉1135
13、3.12724575508罗布河粉罗布河粉11740.985333553872麦克粉麦克粉12171.76725524.5343西安吉拉斯粉西安吉拉斯粉12380.372314353HI12330.4030049.0365HI13230.498588450HI11353.12724575.0508哈默斯利粉哈默斯利粉12470.44428843.5144纽曼粉纽曼粉12330.649037.5325由表由表2表表4可见,用于烧结生产的国内外三种主要矿种有着不同的特征和烧结基础特性,按它们可见,用于烧结生产的国内外三种主要矿种有着不同的特征和烧结基础特性,按它们.的特性的特性合理搭配,才能烧出产
14、质量优良的成品烧结矿。合理搭配,才能烧出产质量优良的成品烧结矿。3.铁矿粉的主要化学成分对配矿的作用和影响铁矿粉的主要化学成分对配矿的作用和影响铁矿粉的化学成分主要含铁矿粉的化学成分主要含SiO2,Al2O3,CaO,MgO,FeO、CaO/SiO2,化学成分的差异将会导致其在,化学成分的差异将会导致其在烧结过程中熔化温度不同,影响液相的生成和流动性,对烧结的成品矿产生不同的结果;同时由于铁矿粉水烧结过程中熔化温度不同,影响液相的生成和流动性,对烧结的成品矿产生不同的结果;同时由于铁矿粉水化程度会影响烧结过程中液相的状态;烧结混合料的碱度是影响烧结过程液相生成状态的基本因素,因为化程度会影响烧
15、结过程中液相的状态;烧结混合料的碱度是影响烧结过程液相生成状态的基本因素,因为CaO配入的量变是影响同化反应和形成低熔点化合物的基础,也是烧结过程形成不同矿物组成的基础,因此配入的量变是影响同化反应和形成低熔点化合物的基础,也是烧结过程形成不同矿物组成的基础,因此碱度是影响烧结过程液相生成状态的主要影响因素。碱度是影响烧结过程液相生成状态的主要影响因素。3.1 SiO2含量的作用和影响含量的作用和影响 铁矿粉的酸性脉石铁矿粉的酸性脉石SiO2是烧结生成液相的主要组分,铁矿粉的是烧结生成液相的主要组分,铁矿粉的SiO2含量越高烧结过程生成的液相越多,含量越高烧结过程生成的液相越多,SiO2 的熔
16、化温度为的熔化温度为1713,它与,它与CaO 和铁氧化物反应时,生成液相的温度会显著降低(和铁氧化物反应时,生成液相的温度会显著降低(12051208),由),由于于SiO2为网络结构,其含量高时有可能使液相黏度升高,降低液相流动性为网络结构,其含量高时有可能使液相黏度升高,降低液相流动性6。在烧结过程中,合理的黏结。在烧结过程中,合理的黏结相及其强度常常离不开相及其强度常常离不开SiO2与与FeO的配合,为了满足成品烧结矿强度的需要,当的配合,为了满足成品烧结矿强度的需要,当SiO24.8%时,应适当提高时,应适当提高FeO至至7.0%的水平;当的水平;当SiO25.6%时,时,FeO的水
17、平可控制到低于的水平可控制到低于7%的水平。的水平。SiO2在烧结过程中的状态,很大程度上还与在烧结过程中的状态,很大程度上还与CaO的配入量相关,当的配入量相关,当CaO/SiO2处在最佳碱度範围(处在最佳碱度範围(1.92.4)内,烧结配矿内,烧结配矿SiO2取取4.8%5.3%是对烧结产质量最佳的是对烧结产质量最佳的7,当,当SiO2含量含量5.6%后,烧结指标会逐渐变差。后,烧结指标会逐渐变差。铁矿粉的质量可以从铁矿粉的质量可以从SiO2的含量在烧结过程中生成黏结相的状态反应出来,的含量在烧结过程中生成黏结相的状态反应出来,SiO2对对SFCA的形态有决定性的影的形态有决定性的影响响8
18、,当,当SiO23%3%时,只能生成片状的铁酸半钙,只有当时,只能生成片状的铁酸半钙,只有当SiO2含量含量3%后,后,SFCA才开始由片状向针状发展。才开始由片状向针状发展。烧结工艺参数对烧结工艺参数对SiO2在成品矿的矿物组成也有影响,这主要是配在成品矿的矿物组成也有影响,这主要是配C(直接影响烧结层成矿带的温度)和混合料(直接影响烧结层成矿带的温度)和混合料透气性的影响,温度和透气性对透气性的影响,温度和透气性对SiO2在黏结相中的分布有重要影响,温度对在黏结相中的分布有重要影响,温度对SiO2含量在铁酸钙中的分布变化列含量在铁酸钙中的分布变化列于表于表5 表表5 不同烧结温度下不同烧结
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