MgO含量及来源对磁铁精矿球团固结行为的影响

对普通磁铁矿球团、高镁磁铁矿球团和普通磁铁矿配加MgO粉的球团固结行为进行研究,考察MgO含量(质量分数)及来源对球团固结行为的影响。研究结果表明:当焙烧温度低于1 210℃时,MgO来源对焙烧球团抗压强度影响显著,表现为普通磁铁矿焙烧球团抗压强度最高,高镁磁铁矿球团次之,普通磁铁矿配加MgO粉球团抗压强度最低。当焙烧温度高于1 240℃时,MgO含量对焙烧球团抗压强度影响较大,焙烧球团抗压强度随MgO含量的增加而降低;在MgO含量相同条件下,高镁磁铁矿球团强度高于配加MgO粉球团。来源不同的MgO均抑制磁铁矿球团氧化和新生物相的分布,从而影响了球团的固结强度。矿化是配加MgO粉球团固结的限制性环节,提高焙烧温度有助于强化外加MgO粉的矿化并减弱MgO来源的影响,进而提高焙烧球团强度。     

高镁球团焙烧特性及其固结强化机理

分别以蛇纹石、MgO粉和菱镁石作为含镁添加剂,研究高镁球团的焙烧特性。研究结果表明:随着球团中MgO质量分数的增加,磁铁矿球团和赤铁矿球团的预热球和焙烧球强度都降低,表明MgO质量分数的提高不利于球团的固结;通过添加含钙和含硼物质,改善了高镁球团的预热球和焙烧球强度;随着球团矿碱度的提高,球团矿预热球和焙烧球强度都是先升高后降低,碱度为0.4~0.5时达到最大值,而随着球团硼质量分数的增加,球团预热球和焙烧球强度都升高;添加含钙和含硼物质可促进低熔点物质的形成,使球团产生适宜的液相量,加快Mg2+和Fe3+的扩散,促进含镁熔剂的矿化和Fe2O3再结晶,从而改善含镁球团的固结强度。     

高压辊磨强化高镁磁铁矿球团工艺及机理

采用高压辊磨预处理技术对MgO以类质同象形式存在的高镁磁铁矿进行研究。研究结果表明:经过3次开路高压辊磨预处理,原料比表面积由669 cm~2/g提高到1 560 cm~2/g,膨润土用量由1.5%降低到0.7%。生球指标与未经高压辊磨预处理的相比均有大幅度提高,抗压强度达26.06 N,落下强度达10.5次,但是,生球爆裂温度降低至405℃,同时,焙烧球抗压强度由1 899 N提高到3 035 N。在高镁磁铁矿球团焙烧过程中,内部出现大量镁质浮士体,在晶格连接处产生骸晶,导致球团强度较低。高压辊磨预处理技术能促进高镁磁铁矿球团中Fe_2O_3晶体发育和再结晶,球团内部晶粒粗大,互联成片,逐渐将镁质浮士体包裹起来,克服含镁浮士体导致的结构缺陷,强化球团内部结构之间的连接,从而提高球团强度。     

钙和镁添加剂在氧化球团中的应用

对石灰石、菱镁石和白云石3种钙、镁添加剂对球团性能、TFe品位以及生产工艺的影响进行研究。研究结果表明:添加剂降低了生球落下强度和预热球抗压强度,但提高了生球爆裂温度;添加剂中的CaO使焙烧球抗压强度先升高后降低,MgO使得焙烧球抗压强度降低;加入钙、镁添加剂会降低球团矿TFe品位,通过添加生石灰或有机黏结剂取代膨润土,可以提高球团的TFe品位;钙、镁添加剂在干燥预热段分解吸热会影响链篦机的热平衡,通过在球团中内配无烟煤,由无烟煤燃烧放热来提供钙、镁添加剂热分解所需的热量,可以维持链篦机的热平衡制度;通过添加生石灰或有机黏结剂和内配适量的无烟煤,可解决钙、镁添加剂在氧化球团中应用的难题。     

钒钛磁铁矿球团氧化焙烧行为和固结特性

研究原料粒度、预热条件和焙烧条件对钒钛磁铁精矿球团预热、焙烧特性的影响。研究结果表明:钒钛磁铁精矿球团难氧化,其预热所需时间长且焙烧温度高;预热时间比普通磁铁精矿球团长10 min、焙烧温度高30℃。在920℃下需预热20 min并在1 250℃下焙烧,预热球和焙烧球强度分别达到400 N/个和2 500 N/个以上。钒钛磁铁精矿中的磁铁矿与钛、镁固熔,导致其氧化速率慢、预热球氧化程度低,不利于球团固结过程的Fe_2O_3结晶长大,使得焙烧球中Fe_2O_3主要以粒状为主、固结强度差。     

含钛精矿用于鞍钢球团的试验研究

为探索将含钛精矿配加到鞍钢卡拉拉精矿中进行球团生产的可行性,考察了膨润土配比、含钛精矿配比和焙烧温度对含钛球团性能的影响。结果表明：在含钛磁铁矿配比为5%~25%条件下,添加1.3%~1.5%的膨润土,可制得满足生产要求的生球;焙烧温度与含钛磁铁矿配比对成品球的抗压强度具有重要的影响,随着焙烧温度升高,抗压强度先增大后减小,在1 200℃左右达到最大值,同时增加含钛磁铁矿的配比可提高抗压强度上升幅度。从球团矿相的角度出发,采用偏光显微镜、扫描电镜（SEM+EDS）和电子探针（EPMA）等分析测试方法,分析了添加含钛磁铁矿降低球团适宜焙烧温度及含钛球团与普通球团强度差异的内在机理,发现在1 150℃时生成了钛赤铁矿,球团获得了强度来源,而高温下TFe （全铁）的氧化再结晶能力差,球团抗压强度降低,因此含钛球团的适宜焙烧温度较低;而含钛球团中钛赤铁矿较粗大,氧化再结晶能力较弱,相反普通球团具有大量细而均匀的磁铁矿晶粒,因此强度较普通球团低。     

含硼磁铁矿强化巴西赤铁矿球团的制备

研究含硼磁铁矿配比对巴西赤铁矿球团生球质量、预热焙烧性能和成品球团冶金性能的影响。结果表明:配加30%和50%(质量分数)含硼磁铁矿后,生球的落下强度增加,爆裂温度显著提高;球团预热温度降低50℃左右,焙烧温度降低120℃以上;成品球团矿还原度从72.40%分别提高到87.95%和78.71%,低温还原粉化指数RDI+3.15从87.79%分别提高到97.38%和99.62%,还原膨胀率从36.25%分别降到12.50%和4.00%;焙烧性能得到提高的原因是Fe3O4氧化生成的新生Fe2O3晶体具有较大的活性,B2O3有利于含硼的镁铁橄榄石液相生成,这两者能够促进球团再结晶和晶粒长大;还原度提高的原因是B3+半径很小,易扩散进入Fe2O3晶格中,产生晶格畸变,使得Fe2O3易于还原;铁酸镁和含硼的镁铁橄榄石液相的生成,有利于还原膨胀和低温还原粉化性能的提高。     

以高铬型钒钛磁铁矿制备氧化球团

研究了高铬型钒钛磁铁矿的基础特性,在此基础上考察了该矿对氧化球团制备工艺和冶金性能的影响规律,探索了获得优质氧化球团的高铬型钒钛磁铁矿的最大质量分数.结果表明:高铬型钒钛磁铁矿主要由磁铁矿、镁铁矿、铬铁矿、镁钛矿、钒磁铁矿、钛磁铁矿等组成,其粒度粗,连晶强度较差;随球团原料中高铬型钒钛磁铁矿质量分数的增加,生球性能无显著变化,成品球团抗压强度降低,当其质量分数高于20%时,不能满足高炉生产要求.增大高铬型钒钛磁铁矿的质量分数有助于降低球团矿的还原膨胀率,当其质量分数由0增加到20%时,球团的还原膨胀率由321%降低到211%.     

太钢峨口球团焙烧特性的研究

采用二次回归通用旋转设计对太钢峨口球团的焙烧特性进行了研究．研究表明,磁铁矿球团焙烧时,预热温度和焙烧温度之间有明显的交互作用,在１２５０℃左右焙烧时,预热温度对成品球强度影响较小;＞１２５０℃焙烧时,成品球强度随着预热温度的提高而提高;＜１２５０℃焙烧时,则随着预热温度的提高而降低．在竖炉生产中,不能获得很高的焙烧温度,因此,宜采用较低的预热温度,这样可在较宽的操作范围内获得高强度的球团．     

新生Fe2O3对磁铁精矿预热球团强度的影响

据磁铁精矿在空气及氮气气氛中预热的质量损失计算新生Fe2O3质量分数,研究预热温度、预热时间对新生Fe2O3质量分数的影响和新生Fe2O3质量分数对磁铁精矿预热球团抗压强度及转鼓强度的影响.研究结果表明:提高预热温度,预热球新生Fe2O3质量分数迅速增加,当Fe2O3质量分数超过50%后,其抗压强度迅速提高(大于400 N/个):同时,预热球中新生Fe2O3由邻近矿粒结晶向毗邻的氧化物体问扩散迁移并形成Fe2O3连接桥,球团强度迅速提高.     

微波加热提高有机粘结剂铁矿球团的强度

对微波功率、加热时间、反应温度对预热球团强度的影响进行研究,并将微波加热与传统管炉加热进行对比.研究结果表明:有机粘结剂铁矿球团对微波具有良好的吸收性能,当微波功率为2.5kW,球团质量为0.4kg时,球团平均升温速率为76.1℃/min:微波加热能明显提高预热球团抗压强度;在微波功率为2.5 kW,加热时间为8 min,球团终点温度为830℃时,预热球团抗压强度为454 N/个;当加热时间为11 min,球团终点温度上升至1 000℃时,预热球团抗压强度为1 038 N/个;采用微波加热,预热球团内部矿物结构较均匀、紧密,细粒磁铁矿氧化成赤铁矿,并在大颗粒之间连接成片,球团强度明显提高.     

高钛球团焙烧行为及其强化技术

研究了高钛球团的焙烧特征和固结行为.随着TiO2含量的增加,球团焙烧难度增大,当TiO2质量分数由10%增加至21%时,高钛球团所需预热时间由12 min延长至26 min以上,焙烧球强度由每个2486 N降低至每个1728 N.高钛球团由于FeTiO3含量高,导致氧化速度慢、预热球氧化程度低,不利于焙烧固结时钛赤铁矿固溶体晶粒的长大,使得球团固结强度差.通过添加NaOH结合润磨工艺增大颗粒表面能和反应活性,促进了固相扩散,并生成少量低熔点化合物,有利于再结晶过程的扩散迁移,使Ti富集在Fe2 TiO5中并促进钛赤铁矿晶粒长大,强化了高钛球团焙烧固结,可使预热时间缩短至16 min,球团强度提高至每个2141 N.     

混合料润磨预处理对氧化球团矿质量的影响

研究了润磨预处理对生球强度、生球爆裂温度、预热球强度和成品球质量的影响.研究结果表明:采用润磨工艺减少了膨润土用量,提高了生球强度,但降低了生球爆裂温度;经润磨后所制备的预热球及焙烧球的强度得到了显著增强.研究结果表明:通过润磨的搓揉和挤压作用使粘结剂与矿粒紧密接触,球团内部结构更致密,从而使生球强度增强,爆裂温度降低;润磨产生新表面使矿粒比表面积增大,在预热过程中加快了磁铁矿的氧化,球团矿强度明显增强.     

磁铁矿球团煤基直接还原工艺中润磨的强化

以铁品位为69.21%(质量分数)的磁铁精矿为原料,采用预热球团"一步法"煤基直接还原工艺制取直接还原铁。为了降低该精矿成球时产生过多粉末,采用润磨工艺来预处理混合料,并在最优条件下进行了扩大型全流程试验。研究结果表明:在磁铁精矿配加1.0%复合粘结剂及润磨4 min的条件下,生球落下强度由未润磨时的3.8次/(0.5 m)提高到13.7次/(0.5 m);润磨后干球(<1 mm=粉末率由未润磨时的10.98%降低到2.98%;在预热温度为800℃和预热时间为10 min时,预热球团抗压强度由未润磨时的466 N/个提高到581 N/个。预热球团直接还原时,采用润磨预处理方案球团的金属化率与无润磨工艺球团的金属化率相差不大,但金属化球团抗压强度远远大于未润磨时的金属化球团抗压强度,且几乎不产生磁性粉末。通过链箅机-回转窑直接还原扩大试验,所得直接还原球团铁品位达93.43%,金属化率达95.88%,含硫量低于0.01%,磁性粉率为0.75%~0.96%,每吨直接还原铁所耗还原煤为808.5~859.3 kg。     

菱铁矿和褐铁矿球团制备技术研究

对菱铁矿和褐铁矿精矿进行了造球、焙烧试验研究,结果表明：在菱铁精矿中配加褐铁矿的同时配加磁铁矿,既可提高生球强度,又可提高爆裂温度;链篦机—回转窑焙烧该球团时,操作难度大,球团矿质量差;采用烧结法焙烧菱铁矿和褐铁矿球团时,因高温保持时间短而导致球团强度低,配入磁铁矿后,既延长了高温保持时间,又提高了成品率、转鼓强度和抗压强度,增加预热段可改善烧结指标;用带式焙烧法焙烧菱铁矿和褐铁矿球团时,获得了成品率为98.26%,利用系数为0.654t/（m^2·h）,转鼓强度为80.65%和抗压强度为1762N/个的球团矿。该研究为我国储量丰富,但难焙烧的菱铁矿和褐铁矿的开发利用提供了新思路。     

有机粘结剂氧化球团固结特性及强化措施

研究有机粘结剂球团和膨润土球团的矿相结构、矿物组成,并比较这2种粘结剂在成球过程中的作用机理.认为有机粘结剂球团比膨润土球团固结强度低的原因主要有2个:一是与膨润土球团相比,有机粘结剂球团中颗粒接触不够紧密、球团孔隙率高,二是起粘结作用的低熔点物质含量少.通过磨矿降低铁精矿原料粒度,采用润磨工艺,可增大有机粘结剂球团颗粒之间的接触,在950℃预热10 min以及在1250℃焙烧10 min的条件下,使有机粘结剂球团的预热球强度从159 N/个提高到488 N/个,焙烧球强度从1 405 N/个提高到2 534 N/个;另外,添加1.25%的石灰石有利于球团中低熔点物质的生成,在1 010℃预热10 min以及在1 250℃焙烧10 min的条件下,可以使有机粘结剂球团的预热球强度从245 N/个提高到426 N/个,焙烧球强度从1 477 N/个提高到3 051 N/个.     

高压辊磨预处理强化巴西镜铁矿球团

采用高压辊磨技术预处理镜铁矿,对强化其球团工艺及机理进行了研究.扫描电镜观测证实,通过优化高压辊磨闭路流程的循环负荷,巴西镜铁矿的表面形状及比表面积得到改善,成球性得到明显提高.以70%镜铁矿配加30%磁铁矿为原料,采用71%高压辊磨产品返回方式处理后,在添加2.4%的膨润土、造球时间15 min及造球水分8%的条件下,生球各指标与同配比未经高压辊磨处理的相比均有大幅度提高,其0.5 m落下强度达到4.5次,单球抗压强度10.25 N,爆裂温度455℃;生球在预热温度1 050℃、预热时间10 min,焙烧温度1 280℃、焙烧时间12 min的条件下焙烧,成品球单球抗压强度达到2 690.88 N,满足球团生产的要求.     

有机粘结剂替代膨润土制备氧化球团

为了提高球团矿铁品位,研究新型有机粘结剂D替代膨润土对球团制备的影响。研究结果表明:采用有机粘结剂D完全替代膨润土,当其用量为0.25%~0.30%(质量分数)时,即可获得满足要求的生球性能及成品球强度,但预热球强度很低,只有100 N/个左右,只能用于对预热球强度要求不高的球团生产工艺;而有机粘结剂D部分替代膨润土时,不仅可以获得良好的生球性能及成品球强度,预热球强度也可满足生产要求;在0.10%有机粘结剂D和0.50%膨润土的条件下,生球落下强度大于3次/(0.5 m),且爆裂温度大于600℃,成品球强度达到2.6~2.9 kN/个,预热球强度大于400 N/个;有机粘结剂D的应用使球团铁品位明显提高,用0.30%有机粘结剂D完全替代膨润土时,球团铁品位为64.07%,比1.0%膨润土的球团提高0.76%;采用0.10%有机粘结剂D和0.50%膨润土时,球团铁品位为63.74%,比1.0%膨润土球团提高0.43%。     

还原气氛和脉石成分对氧化球团还原膨胀的影响

以Fe2O3粉为原料,分别配加SiO2,CaO及MgO制备氧化球团,系统研究了H2和CO两种还原气氛及不同脉石成分对氧化球团还原膨胀的影响,并进行了理论分析.研究表明,还原气氛中H2含量的增加,有利于降低球团的还原膨胀率,还原后球团晶体结构完整,品质较好;Fe2O3球团中配加少量CaO,有利于焙烧时产生少量液相而改善球团的冶金性能,但CaO含量不宜过大;在保证产品质量前提下,适当控制球团矿品位,含有少量SiO2等脉石杂质,有利于焙烧时产生渣相连接,提高球团的强度,降低还原膨胀率;球团中添加MgO有利于形成稳定的晶体结构,从而改善球团的性能.     

MHA黏结剂在钒钛磁铁矿氧化球团制备中的应用

应用已发明的MHA黏结剂替代膨润土制备钒钛磁铁矿氧化球团,获得质量优良的高炉冶炼原料。研究表明:当MHA用量为0.25%,在预热温度950℃,预热时间10 min,焙烧温度1 250℃,焙烧时间10 min的条件下,获得的预热球团抗压强度为522 N/个,焙烧球团抗压强度为3 702 N/个。与2.0%膨润土球团矿比较,MHA成品球团的抗压强度略低,而TFe品位明显提高1.11%。2种黏结剂球团矿的还原性能指标接近。MHA球团黏结剂在氧化球团矿生产中具有良好的应用前景。