低温还原粉化特性.docx

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1、低温还原粉化性(reduction disintegration property)铁矿石（烧结矿及球团矿）在低温还原过程中发生碎裂粉化的特性。在高炉炼铁过程中，当铁矿石进入高炉后，炉料下降到400600C的区间，在这里受到来自高炉下部的煤气的还原作用，会发生不同程度的碎裂粉化。严峻时则影响高炉上部料柱的透气性，破坏炉况顺行。铁矿石这种性能的强弱以低温还原粉化指数（RDI）来表示，或称LTB（Low TemporaturoBreak-down）。粉化缘由及影响因素低温还原粉化的根本缘由是矿石中的F23o在低温（400600）还原时，由赤铁矿变成磁铁矿发生了晶格的变化，前者为三方晶系六方晶格,而

2、后者为等轴晶系立方晶格，还原造成了晶格的扭曲，产生极大的内应力，导致铁矿石在机械力作用下碎裂粉化。影响铁矿石（烧结矿及球团矿）低温还原粉化性能的因素有矿石的种类、F02O3的结晶形态、人造富矿的碱度、还原温度及铁矿石中的其他元素的含量。矿石的种类以赤铁矿粉为原料的烧结矿RDI,较高；以磁铁矿粉为原料的烧结矿RDL较低。例如：烧结原料中澳大利亚赤铁矿配加量由43.5%增加到60. 6%时,烧结矿的RDI值由31. 36%提高到38. 08%。德国K.格勒勃等讨论表明：在烧结矿中碱度、脉石含量及机械应力相同的条件下，烧结矿中Fo。0o （包括原始及次生Fc2O3）含量与RDI有亲密的关系,有2O3

3、含量愈高,则RDI愈高。F02O3的结晶形态Fe#3结晶形态的差异能引起RDI较大的变化。结晶良好的自然Fe2O3, RDI一般在30%以下（按日本钢铁厂方法检验，以下同）；自然 磁铁矿氧化焙烧成的Fa3的结晶，焙烧初期呈线状，1为22.4%,焙烧后期呈多晶状，RDI为10.3%；焙烧良好的球团矿，其中的Fe2O3大部分是斑状，RDI较低，酸性球团矿RDI为34. 1%,自熔性球团矿为3.1%；烧结矿中的Fc2O3,如斑状结晶体RDI较低，但当磁铁矿原料高温烧结后，在降温初期Fe：O快速再氧化成Fe2O3,内部尚包裹着FeQ、硅酸盐玻璃质、Ca0Fe203,它的晶体形状多为菱形的骸晶状F02O

4、3,具有最高的RDI。由于矿物内外还原速度和膨胀状况的不同，导致所生成的烧结矿产生很多裂纹，造成更大的碎裂粉化。烧结矿的碱度烧结矿的RD1 一般随着烧结矿碱度提高而降低，由于烧结矿碱度提高，烧结矿中Fe2O3含量下降，因之RDI也降低，由于烧结矿本身的强度随着烧结矿碱度而变化，一般在碱度1.5时消失强度衰弱区，因而也导致在该碱度条件下烧结矿的RDI消失低值。还原温度和还原时间烧结矿和球团矿的RD1随着还原温度变化而变化。一般在400600C有一个峰值,温度低于或高于此值,RDI都降低，由于在此温度范围内 Fe203很快还原为丫 Fe2O3,低于此温度生成的Fe2O3很少；高于此温度，Fe2O3

5、很快还原为F&0,使粉化减轻。此外，在40060（C温度范围内，碳素析出反应猛烈（2C0=C02+C）,促使粉化更加严峻。用出气体作还原剂时，烧结矿的RDI较低。矿石的RDI还随着还原时间延长而增加，但3040mln后增加速度开头缓慢。（图1）430 450 470 500 530550 580 600 630还原温度CB 1中国几个厂家使用的主要人造富计的KQ/（还原气流量15Lmin还原时间40min试样粒度1015mm）I一学枝花钢铁公司,2济南钢佚厂,3马鞍山铜佚公司,4一首部铜铁公司5 太原钢佚公司,6-杭州铜佚厂7酒泉铜铁厂j8一骏山 FeO、TiO2对烧结矿的RDI,都有肯定的影

6、响。烧结矿中CaO、MgO、F都含量高,则烧结矿RDI低;AI2O3、TiO2高则RDI提升。讨论表明：赤铁矿转变为磁铁矿的相变温度（Tm）对于次生赤铁矿的形成起重要作用。凡某种成分能提高之，则有助于次生赤铁矿的生成；凡能降低小的成分，则不利于次生赤铁矿生成。CaO. MgO能降低Thm,削减次生赤铁矿生成，降低烧结矿RDI；TiO?刚好相反，它使RDI提升。A1B可使烧结矿液相黏度增加，未还原的和残余的赤铁矿含量增加，烧结矿的RD1提升。烧结矿中FeO高，烧结温度高，烧结矿中残余赤铁矿降低，RDI降低。此外，碱金属对RDI有很不利的影响。检验方法铁矿石低温还原粉化性的强弱已有国际标准化组织（

7、ISO）制订的“铁矿石-低温粉化试验-静态还原后使用冷转鼓的方法”以及各国制订的方法进行检验，这些方法大同小异，可分为静态检验和动态检验法。静态检验法静态检验法主要有以下3种:(1)ISO检验方法。(1S046961984)检验设施与测定铁矿石还原性的设施相同。试样粒度为1012. 5mm、质量为500g。在还原煤气成分为C020%, C0220%,42%及258%,允许杂质含量。20. 1%、H200.2%,流量为201Lmin,温度为500C 10的条件下还原60min,在帅气中冷却。把还原后的试样全部装入小转鼓( 130mmX200mm)内进行检验，该转鼓内有两个高20mm的挡板，以30

8、rmin的速度旋转10min,将转后的试样进行筛分，以+6. 3m, +3. 15mm, -0.5mm级的质量与还原后入转鼓的试样总质量之百分比作为评价标准。分别以RDI+63, RDI3J5以及RDLo.5表示还原粉化指数。(2)日本钢铁厂的检验方法。先将试样在还原性检验装置(见铁矿石还原性)中进行还原试验。试样粒度：矿石、烧结矿为1922. 4mm,球团矿为1012. 5mm,质量500g,在还原煤气成分为C030%、N270%,流量为15Lmin,温度为500C的条件下还原30min然后把还原后的试样装入标准转鼓( 130mm200n),以30r / min速度转动30nin后对试样进行

9、筛分，以小于3mm粒级的质量与还原后入转鼓前试样总质量之比的百分数作为低温还原粉化率，以RDI(3mm)表示。(3)中国我国标准(GB/T1324291)检验方法所使用的装置及工艺参数，与铁矿石还原性检测方法基本相同。但还原温度为500C10C,还原时间为60min,还原气体成分为C020%, C0220%, N26O%；出的浓度 Q2%及用58%,允许杂质含量为。20.1%、00.2%,流量20Lmin,温度为500的条件下，以10rmin的转速回转，还原60min后，以用气冷却。将还原后的试样进行筛分，评价标准与静态法相同。COCO2N2图2动态依溢好原物化性岭验装置(ISODP 4697

10、)1 -热电偶12空封:3一送气口 4 电炉，5传动铤6冷却管7-气封8一去除尘国,9 一流量计,10一混合器,11-刊8&小dGQSOSO.COM(2)德国奥特弗莱森(Othfresen)讨论协会检验方法。使用非标准转鼓( 150mm 500m),内有4个挡板(高20mm),.转鼓速度10r / mln试样粒度:烧结矿12. 516mm,矿石和球团矿1012. 5mm；还原气体成分为C024%、C0J6%、N260%,流量15L / min,其他作业参数和粉化指数表示法，与ISO / DP4697相同。(3)前苏联我国标准检验方法(R0CT1957584)。使用非标准转鼓(小145nX500

11、),内有4个挡板(高20mm),置于长1100mm,内径240mm的电炉内,转鼓转速10r / min。试样粒度10-15mm,质量500g,还原气体成分为C05%及265%,允许杂质含量为0. 5%.0,0.1 %和1L00. 2%,流量15Lmin.采纳升温加热制度：开头以15 / min升温至600,共40min,以后以1. 43 / min升温至800,共2h20min0以小于10mm、50. 5mm和小于0. 5mm粒级的质量分别与试样总质量之百分比作为还原强度指数、还原粉化指数及还原磨损指数。静态与动态检验方法的比较静态法在设施上可与还原性检验方法使用同一装置，转鼓检验在常温条件下

12、进行，工作条件好，简洁密封；在操作上还原反应管温度分布匀称，温度测量点更接近实际，试验结果稳定误差较小。动态法的优点是还原与转鼓在同一装置内完成，操作简洁。两种方法的检验结果具有亲密相关关系，然而不论静态或动态法的检验结果只具有相对意义，与高炉内实际取样的结果有定性的相关关系，但肯定值相差甚大。1980年中国包头钢铁公司55n?高炉炉身取样表明：太原钢铁公司烧结矿的低温还原粉化率(65%,RDU515%o降低铁矿石低温还原粉化率的方法有：转变烧结原料配比以降低赤铁矿比例及降低含ALO：,、Ti。?、K2O+Na2O高的原料；提高烧结矿的碱度及MgO含量；实现低温烧结工艺防止骸晶状菱形赤铁矿的生成；使用卤化物处理烧结矿及球团矿等。2 3 4 5 6 7 8 9 1011月份图3日本广烟3号高炉1968年RDI(3mm)%对高炉产量及冶炼强度的患&小eGQSOSOCOM