caf2含量對復(fù)合鐵酸鈣生成的影響畢業(yè)論文

1、<p>　　CaF2含量對復(fù)合鐵酸鈣生成的影響</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文從燒結(jié)自身精料的角度出發(fā)，研究氟對包鋼鐵礦粉液相流動性、粘度、孔隙率、鐵酸鈣生成特性等燒結(jié)基礎(chǔ)特性的影響。對實(shí)驗(yàn)中沒有生成鐵酸鈣、如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)和鐵酸鈣生成的條件進(jìn)行討論。</p><p>　　采用微型燒結(jié)裝置在溫度1

2、240℃，堿度2.0的條件下對4種不同氟含量的白云鄂博混合鐵精礦進(jìn)行了燒結(jié)基礎(chǔ)特性的實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明：氟能使燒結(jié)液相的表面張力減小，明顯降低液相的粘度；白云鄂博鐵精礦的鐵酸鈣生成能力低；</p><p>　　隨著氟含量的增加，赤鐵礦含量逐漸降低，磁鐵礦含量有所增加，沒有生成槍晶石；燒結(jié)礦宏觀上呈現(xiàn)薄壁多孔結(jié)構(gòu)，且隨著氟含量的增加，薄壁大氣孔的結(jié)構(gòu)更加顯著。白云鄂博鐵精礦的特殊性表明，如果要生成更多的復(fù)合鐵酸鈣粘

3、結(jié)相，應(yīng)進(jìn)一步提高燒結(jié)礦堿度，或者減少鉀長石、鈉輝石等復(fù)合脈石含量，則可促進(jìn)復(fù)合鐵酸鈣的生成。</p><p>　　本課題研究結(jié)果有助于完善包鋼特殊礦的燒結(jié)理論，改善燒結(jié)質(zhì)量，優(yōu)化燒結(jié)工藝過程，可為改善高爐原料條件及高爐的透氣性，為開發(fā)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本的燒結(jié)礦生產(chǎn)技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 燒結(jié)礦；氟；燒結(jié)基礎(chǔ)特性；鐵酸鈣</p><p>&

4、lt;b>　　Abstract</b></p><p>　　From the aspect of beneficiated burden material in course of sintering,the influence of F on sintering basic characteristics of Baogang iron ore were studied in this pap

5、er,which included liquid phase fluidity ,viscosity,porosity and gennaratian of SFCA.Make a discussion of the experiment did not produce SFCA;how to improve the experimental and the condition of SFCA generated.</p>

6、<p>　　The sintering basic characteristics of four kinds of Baiyunebo rion ores with different F content are investigated by a mini-sinstering test device in basicity 2.0 temperature 1240℃. It was found that F can l

7、ower surface tension and viscosity of liquid phase obviously .The generation of SFCA of Baiyunebo iron ore is poor. With increase of F content, hematite content decreased slowly, magnetite content increased slowly too, n

8、o generation of cuspidine. The sinter shows Thin –walled porous on the m</p><p>　　This paper is favor of completing sintering basic theory of Baogang iron ore , improving sinter quality and optimazing sinter

9、ing technology process. To improve the material conditions of blast furnace, It offers a science method of producing high quality,high-yielding and low-cost sinter. And will play a role in enrich and develop the special

10、ore sintering theory, more effective,high-quality,high yield intergrated the Baiyunebo iron ore.</p><p>　　Key words: sinter; F; sintering basic characteristic; SFCA</p><p><b>　　目錄</b>

11、;</p><p>　　摘要…………………………………………………………………………………….I</p><p>　　Abstract………………………………………………………………………………..II</p><p>　　目錄…………………………………………………………………………………..III</p><p>　　第一章 文獻(xiàn)綜述………

12、………………………………………………………….- 1 -</p><p>　　1.1 概述- 1 -</p><p>　　1.2 燒結(jié)生產(chǎn)工藝過程介紹- 2 -</p><p>　　1.3 燒結(jié)過程及鐵酸鈣形成及影響- 3 -</p><p>　　1.3.1 燒結(jié)料的固結(jié)經(jīng)歷了固相反應(yīng)、液相生成和冷凝固結(jié)- 3 -</p>

13、<p>　　1.3.2 鐵酸鈣的形成機(jī)理和影響因素- 4 -</p><p>　　1.3.3 氟對燒結(jié)過程復(fù)合鐵酸鈣形成的影響- 9 -</p><p>　　1.3.4 氟含量對自身粘結(jié)相強(qiáng)度的影響- 10 -</p><p>　　1.4 國內(nèi)鋼鐵企業(yè)燒結(jié)現(xiàn)狀、比較及新工藝- 11 -</p><p>　　1.4.1 發(fā)

14、展概況- 11 -</p><p>　　1.4.2 技術(shù)進(jìn)步- 13 -</p><p>　　第二章 改變F含量燒結(jié)基礎(chǔ)特性的實(shí)驗(yàn)研究…………………………………- 18 -</p><p>　　2.1 實(shí)驗(yàn)原料- 18 -</p><p>　　2.2 實(shí)驗(yàn)方法及設(shè)備- 19 -</p><p>　　2.2.1

15、微型燒結(jié)法簡介- 19 -</p><p>　　2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備- 21 -</p><p>　　2.3 鐵礦粉鐵酸鈣生成特性的實(shí)驗(yàn)研究- 22 -</p><p>　　2.3.1 試驗(yàn)方法及過程- 22 -</p><p>　　2.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析- 23 -</p><p>　　結(jié) 論………

16、…………………………………………………………………...- 29 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………….- 30 -</p><p>　　致 謝……………………………………………………………………………...- 32 -</p><p><b>　　第一章 文獻(xiàn)綜述</b></p>

17、<p><b>　　概述</b></p><p>　　為了保證供給高爐的鐵礦石中鐵含量均勻，并且保證高爐的透氣性，需要把選礦工藝產(chǎn)出的鐵精礦制成10-25mm的塊狀原料。鐵礦粉造塊目前主要有兩種方法：燒結(jié)法和球團(tuán)法。兩種方法所獲得的塊礦分別為燒結(jié)礦和球團(tuán)礦。由于大量鐵礦粉是在開采中產(chǎn)生的。特別是貧鐵礦復(fù)選為鐵精礦粉的生產(chǎn)發(fā)展，使鐵礦粉的燒結(jié)及球團(tuán)成為規(guī)模最大的造塊作業(yè)。由于現(xiàn)代

18、煉鐵是大型作業(yè)，爐料倒翻次數(shù)多，落差大，制成塊礦要有高的冷強(qiáng)度，如耐壓強(qiáng)度每個(gè)料塊要達(dá)到幾千牛;一定熱強(qiáng)度；即在高溫還原氣氛下具有耐壓、耐磨及耐急熱爆裂性能。爐料在高爐內(nèi)經(jīng)歷物理化學(xué)反應(yīng)，要求他具有良好的冶金性能，因此鐵礦粉造塊是一門技術(shù)很復(fù)雜的專門學(xué)科[1]。本次的研究方向是燒結(jié)工藝，燒結(jié)生產(chǎn)的產(chǎn)品是燒結(jié)礦。高爐精料是支撐我國鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展的重要基礎(chǔ)。入爐鐵品位的提高是改善高爐精料中原料的主要方面。它雖然促進(jìn)了高爐的技術(shù)進(jìn)步，但也給

19、優(yōu)質(zhì)爐料的生產(chǎn)帶來了新的問題。我國燒結(jié)礦占入爐礦的80%左右，因此，提高入爐鐵品位主要是提高燒結(jié)礦品位。但是，隨著燒結(jié)礦鐵品位提高和SiO2 含量下降，燒結(jié)礦中粘結(jié)相量減少，導(dǎo)致燒結(jié)礦強(qiáng)度降低，成品率下降，這不僅影響爐料的質(zhì)量，還會影</p><p>　　燒結(jié)生產(chǎn)工藝過程介紹</p><p>　　燒結(jié)是鋼鐵生產(chǎn)工藝中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它是將鐵礦粉、粉（無煙煤）和石灰、高爐爐塵、軋鋼皮、鋼渣按

20、一定配比混勻。經(jīng)燒結(jié)而成的有足夠強(qiáng)度和粒度的燒結(jié)礦可作為煉鐵的熟料。利用燒結(jié)熟料煉鐵對于提高高爐利用系數(shù)、降低焦比、提高高爐透氣性保證高爐運(yùn)行均有一定意義。</p><p>　　燒結(jié)的原材料準(zhǔn)備:　 含鐵原料：含鐵量較高、粒度<5mm的礦粉，鐵精礦，高爐爐塵，軋鋼皮，鋼渣等。一般要求含鐵原料品位高，成分穩(wěn)定，雜質(zhì)少。</p><p>　　熔劑：要求熔劑中有效CaO含量高，雜質(zhì)少，

21、成分穩(wěn)定，含水3％左右，粒度小于3mm的占90％以上。在燒結(jié)料中加入一定量的白云石，使燒結(jié)礦含有適當(dāng)?shù)腗gO，對燒結(jié)過程有良好的作用，可以提高燒結(jié)礦的質(zhì)量。 燃料： 主要為焦粉和無煙煤。對燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，揮發(fā)分低，含硫低，成分穩(wěn)定，含水小于10％，粒度小于3mm的占95％以上。</p><p>　　目前生產(chǎn)上廣泛采用帶式抽風(fēng)燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)燒結(jié)礦。燒結(jié)生產(chǎn)的工藝流程如圖下所示。主要包括燒結(jié)料的

22、準(zhǔn)備，配料與混合，燒結(jié)和產(chǎn)品處理等工序。</p><p>　　燒結(jié)礦燒結(jié)生產(chǎn)流程圖</p><p>　　燒結(jié)過程及鐵酸鈣形成及影響</p><p>　　燒結(jié)料的固結(jié)經(jīng)歷了固相反應(yīng)、液相生成和冷凝固結(jié)</p><p>　　1）固相反應(yīng) 顆粒之間的固相反應(yīng)是在一定的溫度條件下這種或那種離子克服晶格中的結(jié)合力，在晶格內(nèi)部進(jìn)行位置交換，并擴(kuò)散到與

23、之相接觸的臨近的其他晶格內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)。這種反應(yīng)能夠進(jìn)行的重要因素是溫度，而且固相下只能進(jìn)行放熱的化學(xué)反應(yīng)。在燒結(jié)過程中，由于燃料的燃燒產(chǎn)生高溫廢氣加熱了燒結(jié)料，這為固相反應(yīng)的進(jìn)行創(chuàng)造了條件。</p><p>　　2）液相生成 燒結(jié)過程中一些低熔點(diǎn)物質(zhì)在高溫作用下，熔化成液態(tài)物質(zhì)，在冷卻過程中，液體物質(zhì)凝固而成那些尚未熔化和溶入液相的顆粒的堅(jiān)固連接橋。因此，液相生成是燒結(jié)成型的基礎(chǔ)，液態(tài)物質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)是影響燒

24、結(jié)固相好壞，乃至燒結(jié)礦冶金性能優(yōu)劣的最重要因素。</p><p>　?、貴eO-SiO2 系。本系有一個(gè)穩(wěn)定的低熔點(diǎn)化合物--鐵橄欖石，熔點(diǎn)為1205℃</p><p>　　它是非熔劑性燒結(jié)礦的主要固結(jié)相。</p><p>　?、贑aO-SiO2 系。本系形成的化合物有：硅灰石（CaO?SiO2），熔點(diǎn)為1540℃，</p><p>　　它與

25、SiO2和3CaO?2SiO2形成兩個(gè)熔化溫度稍低的共熔體，熔點(diǎn)分別為1450℃、1460℃。</p><p>　　③CaO-Fe2O3系。本系中有一個(gè)穩(wěn)定化合物2CaO?Fe2O3，熔點(diǎn)為1449℃，兩個(gè)不穩(wěn)定化合物：CaO-Fe2O3 和CaO-2Fe2O3，前者熔點(diǎn)為1215℃，后者在1155-1225℃時(shí)穩(wěn)定，在1155℃時(shí)分解為CaO-Fe2O3和Fe2O3 。</p><p>

26、　?、蹸aO-SiO2-FeO系。屬于這個(gè)體系的化合物有鐵鈣橄欖石（CaO?SiO2?FeO ，熔點(diǎn)為1093℃），鐵鈣方柱石（2CaO?FeO?2SiO2 熔點(diǎn)1200℃）和鐵鈣輝石（2CaO?FeO?2SiO2 熔點(diǎn)1217℃），再生產(chǎn)一般自溶性燒結(jié)礦時(shí)，本系可構(gòu)成主要的液相。</p><p>　　3）冷凝固結(jié) 燃燒層移動后，被熔化的物質(zhì)溫度下降，液相放出能量而結(jié)晶或變成玻璃體。在用包頭磁精粉燒結(jié)溶劑性燒

27、結(jié)礦時(shí)，液相中含有CaF2，因此燒結(jié)礦的粘結(jié)相主要為槍晶石（3CaO?2SiO2?2CaF2）、玻璃質(zhì)及少量螢石、鐵酸一鈣、鐵酸半鈣和稀土礦物[1]。</p><p>　　鐵酸鈣的形成機(jī)理和影響因素</p><p>　　1）鐵酸鈣的生成 鐵燒結(jié)礦中鐵酸鈣主要是三元系、四元系及其固溶體, 這是由于原料中存在的SiO2 及Al2O3 在燒結(jié)過程中溶入鐵酸鈣。因此, 人們稱其為復(fù)合鐵酸鈣或硅鋁

28、鐵酸鈣, 簡稱SFCA[3]。鐵酸鈣的生成反應(yīng)是從固相反應(yīng)開始的, 固相反應(yīng)的發(fā)生, 是固相反應(yīng)物的離子或原子團(tuán)在獲得外界一定能量時(shí)才可以向固體表面進(jìn)行擴(kuò)散, 這種擴(kuò)散過程是隨體系中的溫度呈指數(shù)關(guān)系迅速增長。燒結(jié)過程是復(fù)雜的多相反應(yīng), 它從固相反應(yīng)開始。而固相反應(yīng)的產(chǎn)物, 則是粘結(jié)相形成的基礎(chǔ)。在磁鐵精礦燒結(jié)中, 生成的鐵酸鈣, 首先是必須氧化。在預(yù)熱帶的廢氣中氧含量很少,燒結(jié)料基本保持原始混合料松散狀態(tài)。在燃燒帶, 碳激烈燃燒奪氧,

29、燃料也基本消失, 自由固態(tài)脈石消失, 鐵氧化物仍主要以磁鐵礦存在, 鐵酸鈣少量, 一部分固溶進(jìn)入磁鐵礦中, 一部分生成硅酸二鈣, 一部分生成鐵酸鈣, 另一部分進(jìn)入玻璃相中。燃燒帶過后進(jìn)入冷卻帶, 高溫與氧化條件具備, 稱為高溫冷卻帶。高堿度燒結(jié)礦主要粘結(jié)相的鐵酸鈣在燃燒帶后的高溫冷卻帶高溫氧化帶形成的。從試驗(yàn)表明鐵酸鈣明顯逐層增加。并普遍為針狀。磁鐵礦與硅酸二鈣則明顯減少。同時(shí)再氧化赤</p><p>　　2）針

30、狀鐵酸鈣的形成機(jī)理</p><p>　　以針狀鐵酸鈣為主要粘結(jié)相的高堿度燒結(jié)礦是高還原性、高強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦，發(fā)展這種燒結(jié)礦是進(jìn)一步改善高堿度燒結(jié)礦質(zhì)量的根本途徑，也是當(dāng)前進(jìn)一步降低煉鐵能耗的一項(xiàng)十分有效的技術(shù)措施。</p><p>　　A 針狀鐵酸鈣的形成機(jī)理</p><p>　　對1150-1300℃不同燒結(jié)溫度下的燒結(jié)小餅的試驗(yàn)表明, 針狀SFCA形成是一個(gè)&

31、lt;/p><p>　　固一液反應(yīng)過程。以CaO/SiO2=2.0.SiO2含量6%,Al2O3/SiO2=0.2 的磁鐵礦小餅</p><p>　　燒結(jié)為例, 1190℃時(shí)小餅中Fe3O4已全部氧化為Fe2O3, 部分顆粒的邊部形成</p><p>　　固相片狀鐵酸鈣, 其化學(xué)構(gòu)成為不含Si、Al的鐵酸一鈣。同時(shí)在赤鐵礦、石英及鐵酸一鈣之間有熔渣生成, 為含SiO2、

32、Fe2O3、Al2O3和CaO的高硅或高鐵液相渣[5]。1200-1220℃下, 熔渣不斷進(jìn)人鐵酸鈣中, 鐵酸鈣由鐵酸一鈣, 變?yōu)殍F酸半鈣, 并含有SiO2和Al2O3,SiO2含量達(dá)到6.81%, 鐵酸鈣含量明顯增加, 并向針狀發(fā)展。溫度升到1250℃, 鐵酸鈣含量在燒結(jié)礦中達(dá)到75-80%, 基本都形成針狀, 這時(shí)低溫熔渣消失, 鐵酸鈣中SiO含量達(dá)到8.49%, 針狀SFCA充分形成。燒結(jié)小餅的強(qiáng)度由1200℃時(shí)的294N/個(gè)提高

33、到980N/個(gè)。</p><p>　　B 影響針狀鐵酸鈣形成的因素</p><p>　?、賶A度 SFCA的形態(tài)與堿度也有一定的關(guān)系，在1.5較低堿度時(shí)，SFCA多為片狀和柱狀，堿度提高到1.8-2.2時(shí)，普遍為針狀。堿度進(jìn)一步提高SFCA仍未針狀，但是趨于細(xì)化。</p><p>　?、赟iO2配入量 結(jié)果表明, 在CaO含量一定、堿度足夠高的情況下, S

34、iO2對鐵酸鈣的生成量無明顯影響, 但對鐵酸鈣的形態(tài)起著決定性作用。在SiO2含量很低</p><p>　　時(shí)只能形成塊狀鐵酸鈣, X射線衍射分析其化學(xué)式為CaO·2Fe2O3 。SiO2配入量達(dá)到3%時(shí), 鐵酸鈣明顯由塊狀向針摘發(fā)展, 其化學(xué)式逐漸變?yōu)镾FCA。</p><p>　　③ Al2O3 Al2O3是SFCA生成的必要成分，但含量偏高時(shí)SFCA將向片狀發(fā)展，燒結(jié)礦

35、中最佳的Al2O3/SiO2比值應(yīng)控制在0.1-0.2為宜，Al2O3起著提高SFCA異分熔點(diǎn)的作用。能譜分析表明Al2O3不僅進(jìn)入了SFCA,而且固溶量隨燒結(jié)礦中的Al2O3的增加而增加。</p><p>　　④ 磁鐵礦與赤鐵礦 磁鐵礦和赤鐵礦均</p><p>　　可生產(chǎn)出以針狀SFCA為粘結(jié)相的高質(zhì)量燒結(jié)礦, 二者形成的SFCA形態(tài)和化學(xué)構(gòu)成相同。采用磁鐵礦的關(guān)鍵是需要一個(gè)

36、Fe3O4氧化為Fe2O3的過程。</p><p>　?、?溫度 SFCA的形成溫度清楚表明, SFCA本身形成要求溫度較低, 且區(qū)間相當(dāng)窄, 這是發(fā)展以針狀鐵酸鈣為粘結(jié)相的高堿度燒結(jié)礦需要和允許低溫度燒結(jié)的根本依據(jù)。</p><p>　?、?氣氛 SFCA的形成需要氧化氣氛</p><p>　?、?燒結(jié)時(shí)間 隨燒結(jié)時(shí)間延長, 燒結(jié)小餅強(qiáng)度稍

37、有提高。顯微鏡下觀察, 恒溫2min針狀SFCA已充分形成, 繼續(xù)延長時(shí)間, SFCA無明顯增加, ‘只是晶粒有所長大, 因此在燒結(jié)溫度下保持2-3min即可滿足燒結(jié)要求[5]。</p><p>　　因此,燒結(jié)生產(chǎn)中應(yīng)采取低溫、低碳燒結(jié),以有利于針狀鐵酸鈣的生成,從而提高燒結(jié)礦的抗斷裂性能,為進(jìn)一步降低燒結(jié)礦中SiO2 的含量,提高其品位提供有利的保障[7]。</p><p>　　3）包鋼

38、燒結(jié)礦礦物組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 包鋼燒結(jié)礦礦物組成中鐵氧化物為四氧化三鐵, 少量三氧化二鐵, 膠結(jié)相由含氟硅酸鹽渣相和鐵酸鈣兩種粘結(jié)相共同起作用, 渣相中槍晶石占多數(shù)其次為玻璃相, 近幾年由于包頭精礦品位大幅度提高, 氟含量降低, 致使燒結(jié)礦化學(xué)成分與微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。</p><p>　　A 礦物組成的變化</p><p>　　包鋼燒結(jié)礦的礦物組成已由過去的以槍晶石和鐵酸鈣為主要粘結(jié)

39、相變?yōu)橛设F酸鈣和玻璃質(zhì)為主的硅酸鹽粘結(jié)相.白云鄂博鐵精礦作為包鋼主要的含鐵原料,是一種高品位的低硅特殊礦粉,其含氟量較高并含有堿金屬鉀和鈉1 生產(chǎn)實(shí)踐表明,含氟燒結(jié)礦強(qiáng)度低,并具有熔、易凝、難重熔、高爐軟熔帶較厚、透氣性差的特點(diǎn),限制了高爐冶煉的強(qiáng)化,高爐利用系數(shù)一般低于普通燒結(jié)礦冶煉的情況[5]</p><p>　　玻璃相： 由原來粘結(jié)相中8-10％左右的槍晶石被玻璃相取代, 槍晶石的含量只有2-3％, 玻璃相

40、增加到10-15％, 玻璃相的生成量高于普通燒結(jié)礦(高堿度, 高F時(shí)),以及顯微硬度低于其它燒結(jié)廠燒結(jié)礦中的玻璃相如表1, 通過掃描電鏡一能譜分析結(jié)果說明, 包鋼燒結(jié)礦中的玻璃相中堿金屬Na2O、K2O含量明顯高于外地。這主要?dú)w于包頭精礦的特殊性, 含有較多霓石和鈉閃石,總量為0.4-0.6％, 在冷卻過程中產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力, 易產(chǎn)生裂紋, 致使燒結(jié)礦強(qiáng)度低。 </p><p>　　表1.1 玻璃相的顯微硬

41、度</p><p>　　槍晶石(3CaO?2SiO2?2CaF2)： 含氟高鈣型硅酸礦物, 強(qiáng)度很低, 顯微硬度為6.728kg/mm2 鈣鐵橄柑石為19.444 kg/mm2, 僅為鈣鐵橄柑石的1/3, 而槍晶石的特點(diǎn)在900℃時(shí)即可形成固相, 它較早的形成, 奪取了較多的CaO。, 包頭精礦中的F含量雖已降到1％以下, 按理論計(jì)算, 1％氟含量可以生成約10％的槍晶石, 而它的生成要奪取一定量CaO, 因此

42、造成同堿度下, 目前包鋼低氟燒結(jié)礦鐵酸鈣含量較低。</p><p>　　鐵酸鈣： 包鋼燒結(jié)礦中的鐵酸鈣與普通燒結(jié)礦不同, 在同堿度下, 鐵酸鈣的含量由于槍晶石奪取了一部分CaO, 比普通燒結(jié)礦低。</p><p>　　鐵酸鈣有兩種類型一種普遍燒結(jié)礦通有的SFCA主要為四元素復(fù)合鐵酸鈣(CaO-Fe2O3-Al2O3-SiO2), 人們通常習(xí)慣把燒結(jié)礦中的鐵酸鈣化學(xué)式寫為CaO·

43、;Fe2O3 , 近年來, 國內(nèi)外做了大量試驗(yàn), 經(jīng)掃描電鏡--能譜分析研究表明, 在燒結(jié)礦中的鐵酸鈣很少有單純的CaO-Fe2O3二元系鐵酸鈣。四元素鐵酸鈣的分子式的構(gòu)成5CaO·2SiO2·9（Fe·Al）2O3 Fe2O3與CaO的比例為2：1另一種鐵酸鈣的類型為包鋼燒結(jié)礦中所特有的, 它們大多數(shù)為細(xì)針狀, 部分為柱狀,經(jīng)掃描電鏡一能譜分析, 化學(xué)組成與分子式構(gòu)成如表2所示, Fe2O3與CaO的比

44、例為5：1，稱為低鈣型鐵酸鈣它的形成是槍晶石奪取CaO的結(jié)果。</p><p>　　表1.2 包鋼燒結(jié)礦中鐵酸鈣的組成</p><p>　　包鋼燒結(jié)礦中鐵酸鈣存在方式與普通燒結(jié)礦不同, 普通燒結(jié)礦鐵酸鈣的存在方式主要以針狀、柱狀、片狀三種狀態(tài)與鐵氧化物形成交織熔蝕結(jié)構(gòu), 對鐵氧花物起著重要的粘結(jié)作用與槍晶石, 玻璃相共存。而低氟燒結(jié)礦中的鐵酸鈣以細(xì)針狀分布于槍晶石渣相中, 少部分以柱狀存在

45、, 并以單顆粒存在于渣相和磁鐵之間, 對鐵氧化物粘結(jié)作用減小[3]。</p><p>　　B 礦物結(jié)構(gòu)的變化</p><p>　　普通燒結(jié)礦強(qiáng)度好是由于鐵酸鈣與鐵氧化物, 槍晶石形成交織熔蝕結(jié)構(gòu), 鐵酸鈣與槍晶石形成相互交替條帶結(jié)構(gòu), 發(fā)狀結(jié)構(gòu), 起到加固槍晶石的作用，而低氟燒結(jié)礦與普通燒結(jié)礦相比結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。交織熔蝕結(jié)構(gòu)現(xiàn)象減少, 只有在鐵酸鈣富集區(qū)出現(xiàn), 而以單顆粒獨(dú)立存在渣相中,

46、 對鐵氧化物基本沒有起到粘結(jié)作用, 對槍晶石使去保護(hù)作用, 這是低氟燒結(jié)礦比普通燒結(jié)礦強(qiáng)度低的其中一個(gè)原因。包鋼高堿度低氟燒結(jié)礦, 鐵酸鈣粘結(jié)相的發(fā)展除與普通燒結(jié)礦一樣受著堿度和溫度氣氛的制約外, 還受F含量的制約。由于槍晶石奪取了CaO, 使鐵酸鈣生成量較低出現(xiàn)了低鈣型鐵酸鈣[3]。</p><p>　　4）鐵酸鈣形成的影響因素</p><p>　?、偃剂吓浔葘﹁F酸鈣生成量的影響<

47、/p><p>　　燒結(jié)料中燃料配比(即燃料(焦粉)與礦物小餅原料的質(zhì)量比)對燒結(jié)礦的礦物組成和結(jié)構(gòu)有很大影響。隨著燃料配比的增加，鐵酸鈣的生成含量先增大后減小。</p><p>　?、跓Y(jié)時(shí)間對生成鐵酸鈣的影響</p><p>　　鐵礦與CaO量隨燒結(jié)時(shí)間的延長先增大后減小</p><p>　?、郾簾郎囟葘﹁F酸鈣含量的影響。</p>

48、<p>　　由于各種鐵礦的化學(xué)成分和粒度不同，鐵酸鈣的生成含量也不相同。鐵酸鈣生成含量隨著溫度的升高先增大后減小。</p><p>　　一④礦性能對鐵酸鈣含量的影響</p><p>　　A 化學(xué)成分對鐵酸鈣生成含量的影響</p><p>　　對于同一礦種，在粒度相同、Al2O3 和 TFe 含量相近的條件下，SiO2 含量對鐵酸鈣生成量的影響比較大；；在

49、礦種粒度為1-3 mm 時(shí)，SiO2 含量越高，鐵酸鈣的含量就越多；當(dāng)?shù)V種粒度低于0.5 mm 時(shí)，SiO2 含量越高，鐵酸鈣的含量就越少。</p><p>　　B 粒度對鐵酸鈣生成量的影響</p><p>　　在化學(xué)成分一定的條件下，鐵礦與CaO 生成鐵酸鈣的含量隨鐵礦粒度的增大而增大；粒度范圍越寬，與CaO 反應(yīng)生成鐵酸鈣的含量越大[2]。鐵酸鈣在高堿度燒結(jié)礦和溶劑型球團(tuán)礦中是僅次于鐵

50、氧化物的礦相，用它做粘結(jié)相的人造富礦還原性好、強(qiáng)度高，還具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)[8]</p><p>　　綜合考慮鐵酸鈣對強(qiáng)度和還原性兩方面的影響,在燒結(jié)過程中要盡可能地創(chuàng)造條件促進(jìn)CF 生成。在實(shí)際操作上要控制好配料、混合、燒結(jié)、冷卻等工序。配料要嚴(yán)格控制燃料用量,減少燒結(jié)過程的局部還原性氣氛,并要控制好生石灰粒度及活性度,為CaO 與Fe2O3 的反應(yīng)創(chuàng)造條件。在混合工序要保證含鐵料與熔劑的</p>&

51、lt;p>　　充分混勻。看火工序要控制好臺車速度,盡量做到厚料層、低溫?zé)Y(jié)。在冷卻工序控制好冷卻強(qiáng)度,使燒結(jié)礦的冷卻速度適中[9]。</p><p>　　氟對燒結(jié)過程復(fù)合鐵酸鈣形成的影響</p><p>　　鐵酸鈣生成特性是指鐵礦粉在燒結(jié)過程中生成復(fù)合鐵酸鈣SFCA 的能力,以“鐵酸鈣生成數(shù)量”表示.在燒結(jié)粘結(jié)相中復(fù)合鐵酸鈣粘結(jié)相的性能是最優(yōu)的,增加復(fù)合鐵酸鈣含量有利于提高燒結(jié)礦的強(qiáng)

52、度和還原性. 實(shí)驗(yàn)通過對燒結(jié)試樣進(jìn)行顯微礦相觀察,鑒定了燒結(jié)試樣的礦物組成和顯微結(jié)構(gòu). 生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦過程中,在較低溫度時(shí)CaO和Fe2O3 先發(fā)生固相反應(yīng),生成少量鐵酸鈣,作為低熔點(diǎn)化合物,構(gòu)成了粘結(jié)相形成的起點(diǎn),然后這少量鐵酸鈣與CaO 及Fe2O3 發(fā)生擴(kuò)散和間接反應(yīng),隨著各鐵酸鈣層的生成與長大,最終形成燒結(jié)礦中的復(fù)合鐵酸鈣白云鄂博鐵精礦的含鐵礦物是磁精礦,它的鐵酸鈣的生成是建立在磁鐵礦被氧化生成赤鐵礦的基礎(chǔ)之上,故生成鐵酸鈣要

53、相對困難.此外白云鄂博鐵精礦中含有CaF2 ,在燒結(jié)過程中,CaF2 可吸收CaO ,SiO2 生成槍晶石(3CaO·2SiO2·CaF2) ,減少了形成鐵酸鈣的有效CaO 數(shù)量,顯著降低了鐵酸鈣的生成量.F 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15 %時(shí),主要含鐵礦物為磁鐵礦,粘結(jié)相主要為鐵酸鈣和硅酸二鈣,槍晶石和玻璃體數(shù)量極少. 礦物結(jié)構(gòu)以磁鐵礦連晶為主,局部可見磁鐵礦和鐵酸鈣構(gòu)成的熔蝕結(jié)構(gòu),孔</p><p&g

54、t;　　張力顯著降低,孔隙含量顯著增大且保持穩(wěn)定,燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)以赤鐵礦連晶為主,渣相連接為輔,孔洞隨F含量的增加而縮小.與普通高堿度燒結(jié)礦比較,含F(xiàn) 特殊礦粉燒結(jié)礦的礦物組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為: 液相含量不足,低于20%;粘結(jié)相中鐵酸鈣含量很少,槍晶石含量較多;液相粘度和表面張力低,燒結(jié)礦孔隙含量較高;燒結(jié)</p><p>　　礦結(jié)構(gòu)以含鐵礦物的連晶為主,渣相連接為輔[4].</p><p>　　

55、氟含量對自身粘結(jié)相強(qiáng)度的影響</p><p>　　燒結(jié)礦由粘結(jié)相與未熔含鐵礦物固結(jié)而成,粘結(jié)相與含鐵礦物自身的強(qiáng)度對燒結(jié)礦強(qiáng)度有重要影響.由于含鐵礦物自身強(qiáng)度要高于粘結(jié)相,故粘結(jié)相自身強(qiáng)度就成了制約繞結(jié)礦強(qiáng)度的主要因素.隨著F 含量的增加,燒結(jié)礦粘結(jié)相自身強(qiáng)度下降,燒結(jié)溫度越高,下降速度越快,F 含量降低粘結(jié)相自身強(qiáng)度的影響越大,大約在F 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高到0.9%～1.1%時(shí),粘結(jié)相強(qiáng)度降低到了最小值.當(dāng)燒結(jié)溫度

56、為250℃時(shí),F 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.15%～0.5%范圍變化時(shí),粘結(jié)相強(qiáng)度隨F 含量增加呈線性降低趨勢,其后變化緩慢;溫度上升為1300 ℃,F 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.15%～0.3%范圍變化時(shí),粘結(jié)相強(qiáng)度呈線性降低趨勢,其后變化緩慢.可見,溫度越高,F含量降低對粘結(jié)相強(qiáng)度的影響越大.在原礦中F 以CaF2 形態(tài)存在,在燒結(jié)過程中吸收CaO 和SiO2 形成槍晶石(3CaO·2SiO2·CaF2) ,賦存于粘結(jié)相中1F 含量增

57、加使槍晶石生成數(shù)量增多,與Fe2O3 ,FeO 反應(yīng)的有效CaO ,SiO2 數(shù)量減少,燒結(jié)過程中鐵酸鈣、硅酸二鈣、鈣鐵橄欖石等高強(qiáng)度粘結(jié)相的生成數(shù)量降低. 槍晶石的礦物強(qiáng)度僅為鐵酸鈣的1/ 3 ,槍晶石數(shù)量的增加</p><p>　　F的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.9%～1.1%時(shí),燒結(jié)礦中槍晶石粘結(jié)相含量幾乎達(dá)到最大值,鐵酸鈣粘結(jié)相幾乎消失,燒結(jié)液相粘度和表面張力顯著降低,流動性指數(shù)達(dá)到最大,孔隙含量顯著增大,燒結(jié)礦宏觀

58、上呈現(xiàn)薄壁多孔結(jié)構(gòu),微觀上形成以槍晶石為主粘結(jié)相,多種礦物共存結(jié)構(gòu),使粘結(jié)相自身強(qiáng)度達(dá)到最低值.F 含量繼續(xù)增加,由于堿度一定,CaO大多消耗于生成槍晶石,粘結(jié)相主要由槍晶石和玻璃體組成,</p><p>　　槍晶石和玻璃體總量相對穩(wěn)定,粘結(jié)相組成及液相性質(zhì)變化不大,粘結(jié)相自身強(qiáng)度變化不大[4].</p><p>　　國內(nèi)鋼鐵企業(yè)燒結(jié)現(xiàn)狀、比較及新工藝</p><p&g

59、t;<b>　　發(fā)展概況</b></p><p>　　1） 　產(chǎn)量高速增長</p><p>　　21 世紀(jì)初期,隨著我國生鐵產(chǎn)量的高速增長,我國燒結(jié)礦產(chǎn)量也迅猛增長，2000 年我國生鐵產(chǎn)量13101萬t ,燒結(jié)礦產(chǎn)量只有16844萬t ;2005 年生鐵產(chǎn)量34375 萬t ,燒結(jié)礦產(chǎn)量達(dá)到36923萬t ; 而2006 年生鐵產(chǎn)量達(dá)到40417萬t ,燒結(jié)礦產(chǎn)量約

60、45000萬t ,6 年來,我國燒結(jié)礦共增產(chǎn)28156萬t , 平均每年增長高達(dá)469217萬t ,這樣的增長速度在世界燒結(jié)發(fā)展進(jìn)程中也是史無前例的[10]。</p><p>　　2） 設(shè)備大型化</p><p>　　我國燒結(jié)礦產(chǎn)量不僅在數(shù)量上增長迅猛,在技術(shù)裝備水平上也有一個(gè)大飛躍。1985 年寶鋼從日本引進(jìn)的450 m2 燒結(jié)機(jī)投產(chǎn),顯示了諸多的優(yōu)勢,燒結(jié)礦質(zhì)量好、能耗低,技術(shù)經(jīng)濟(jì)

61、指標(biāo)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。從1985 年到2006年的21 年間,我國新建和改造了一大批大型燒結(jié)機(jī),截至目前我國已投產(chǎn)的燒結(jié)機(jī)中,有28 臺300～495 m2 大型燒結(jié)機(jī),總面積達(dá)10616m2 ,平均單機(jī)面積379m2 ,如表1 所示。其中2000年以后共增加了22 臺[10]。</p><p>　　表1.3 我國已投產(chǎn)的面積大于300 m2 燒結(jié)機(jī)</p><p>　　表1.4　200

62、0-2005 年重點(diǎn)企業(yè)燒結(jié)機(jī)的構(gòu)成</p><p>　　從表1 和表2 可以看出,我國大、中型燒結(jié)機(jī)所占的比重逐漸增加,相反,小型燒結(jié)機(jī)所占比重逐漸減小,但由于小型燒結(jié)機(jī)數(shù)量還相當(dāng)大,造成我國燒結(jié)機(jī)的單機(jī)面積仍然偏小。對燒結(jié)面積來說,我國大中型燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)面積約占整個(gè)燒結(jié)面積的2/3 ,已占明顯優(yōu)勢,這說明燒結(jié)機(jī)大型化的發(fā)展速度非?？臁?lt;/p><p>　　燒結(jié)礦質(zhì)量提高,技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)改

63、善</p><p>　　表1.5 　我國大中型鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)</p><p>　　2001-006 年我國大中型企業(yè)的燒結(jié)主要技術(shù)指標(biāo)如表3 所示。</p><p>　　從表3可以看出,我國燒結(jié)機(jī)的日歷作業(yè)率和從業(yè)人員勞動生產(chǎn)率逐年提升,燒結(jié)礦強(qiáng)度和合格率越來越高,固體燃料消耗和工序能耗逐年下降,燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)和堿度趨于穩(wěn)定,這說明我國燒結(jié)礦的質(zhì)

64、量變好,而能耗指標(biāo)逐年下降[10]。</p><p><b>　　技術(shù)進(jìn)步</b></p><p>　　我國已經(jīng)能夠自主設(shè)計(jì)、制造具有國際先進(jìn)水平的300～500 m2 級的大型燒結(jié)機(jī),這些燒結(jié)機(jī)采用了完善的工藝流程,具有原料準(zhǔn)備、配料混合、燒結(jié)、冷卻、成品整粒和鋪底料和返礦受料系統(tǒng),在原料混勻技術(shù)、厚料層工藝、節(jié)能和環(huán)保等技術(shù)上取得一系列突破。關(guān)于用針鐵礦或褐鐵礦進(jìn)

65、行燒結(jié)生產(chǎn), 其他國家和國內(nèi)的一些生產(chǎn)廠家也總結(jié)了許多可貴的經(jīng)驗(yàn)。法國鋼鐵研究院曾對法國洛林地區(qū)的褐鐵礦進(jìn)行了詳細(xì)研究。試驗(yàn)結(jié)果如下。</p><p>　　A 提高料層厚度, 返礦量增加, 則產(chǎn)量下降, 但在不同料層厚度的情況下, 隨著返礦量的增加, 產(chǎn)量下降幅度相同。</p><p>　　B 料層厚度提高, 返礦量增加, 使固體燃料消耗升高。試驗(yàn)結(jié)果, 最佳的料層厚度為450mm,此時(shí)返

66、礦量500kg/t,固體燃料用量83kg/t。</p><p>　　C 采用高供熱強(qiáng)度點(diǎn)火器有助于降低固體燃料用量。</p><p>　　D 利用燒結(jié)過程中的余熱進(jìn)行燒結(jié)混合料預(yù)熱, 有利于降低固體燃料用量, 并可提高產(chǎn)量和改善[11]。</p><p><b>　　冷強(qiáng)度。</b></p><p><b>　

67、　原料混勻技術(shù)</b></p><p>　　目前，世界上除中國外已建成燒結(jié)機(jī)近600臺，總燒結(jié)面積約71000M2，年產(chǎn)燒結(jié)礦7億噸[12]。近年來,我國鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展造成我國自產(chǎn)鐵礦石嚴(yán)重不足,進(jìn)口的鐵礦石量逐年大幅度增加,見表4 。</p><p>　　表1.6 　2000-2006 年我國進(jìn)口、自產(chǎn)鐵礦石量和消耗量</p><p>　　由于鐵礦石

68、來源廣,品位波動大,導(dǎo)致燒結(jié)礦品位波動大,影響高爐冶煉指標(biāo)。建設(shè)原料混勻料場是實(shí)現(xiàn)原料成分穩(wěn)定的有效辦法。一般燒結(jié)用的含鐵原料來源廣泛,品種較多,品位波動在±1.5 %～±3 % ,建設(shè)原料場后,含鐵原料經(jīng)過分堆堆存、混勻工藝處理后,品位波動可以穩(wěn)定在±0.5 %以下。國內(nèi)外有關(guān)廠的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,當(dāng)含鐵原料品位波動每減少0.1%時(shí),可使焦比降低0.20%～0.46 %,煉鐵產(chǎn)量增加0.3%～0.6% , 燒

69、結(jié)燃料消耗降低0.6%～1.2%。現(xiàn)在,國外一些鋼鐵企業(yè)混勻礦品位波動可達(dá)到±0.3%以下,國內(nèi)企業(yè)2000—2006年間建設(shè)了一批現(xiàn)代化的混勻料場,有效克服了礦石成分波動大的問題。部分先進(jìn)鋼鐵企業(yè)如寶鋼、馬鋼等混勻礦品位波動也已控制在±0.4 %以下。2006年由于世界鐵礦資源緊張,礦石價(jià)格節(jié)節(jié)攀升,因此,一些企業(yè)由于經(jīng)濟(jì)效益的原因大量使用國內(nèi)低品位礦石,導(dǎo)致國產(chǎn)礦石增加了16768萬t ,從而燒結(jié)礦品位有所下降。

70、</p><p><b>　　厚料層技術(shù)</b></p><p>　　2000—2006 年我國燒結(jié)機(jī)料層厚度逐年增加,國內(nèi)大中型燒結(jié)機(jī)料層厚度已達(dá)到600～800mm。厚料層的發(fā)展主要得益于我國燒結(jié)設(shè)備的大型化、工藝流程的完善和原料條件的改善。為了提高料層厚度,可在改善原料結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化混合料制粒、改善料層透氣性和降低漏風(fēng)率等方面采取有效措施。</p>&

71、lt;p>　　增加料層厚度,使表層燒結(jié)礦所占比重較低,成品率相應(yīng)提高,返礦率下降,減少FeO 含量,并可充分利用燒結(jié)過程的自動蓄熱,減少固體燃料消耗。但料層厚度過大,會增加上下層燒結(jié)礦的不均勻性,且阻力增大,產(chǎn)量下降。因此,各企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際情況選擇合適的料層厚度。應(yīng)用了厚料層燒結(jié)技術(shù)。厚料層燒結(jié)有利于改善燒結(jié)礦質(zhì)量和降低燒結(jié)固體燃料消耗, 是燒結(jié)企業(yè)追求的重要指標(biāo)。目前, 鞍鋼大部分的系統(tǒng)料層厚為600～700mm (含鋪底

72、料) , 屬國內(nèi)先進(jìn)水平。鞍鋼煉鐵總廠三燒車間料層厚將達(dá)到750mm (含鋪底料) , 屬國內(nèi)一流水平[13]。</p><p><b>　　節(jié)能技術(shù)</b></p><p>　　鋼鐵工業(yè)是能耗大戶,而燒結(jié)工序能耗一般占噸鋼能耗的10 %左右,研究節(jié)能技術(shù)和開發(fā)余熱利用技術(shù)是目前燒結(jié)研究的重點(diǎn)。2000 —2006 年間,我國燒結(jié)工序能耗逐年下降,由68.71 kg

73、(標(biāo)煤) / t降低到55.04 kg (標(biāo)煤) / t ,減少了13.67 kg 標(biāo)煤,降幅接近20 %。燒結(jié)的節(jié)能方向主要是降低電耗、固體燃料消耗、點(diǎn)火煤氣消耗以及余熱回收利用。在降低電耗方面,我國在降低抽風(fēng)系統(tǒng)的漏風(fēng)率和變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用方面取得一些進(jìn)步、但還不夠; 各種先進(jìn)的、節(jié)能效果顯著的點(diǎn)火器已在很多燒結(jié)廠得到推廣應(yīng)用,使燒結(jié)點(diǎn)火煤氣的消耗逐漸下降,國內(nèi)先進(jìn)燒結(jié)廠已降低至0.06 gJ / t ;固體燃料消耗從2001年的5

74、9kg/ t 降低到2006 年的54kg/ t ,逐年穩(wěn)步下降,這主要得益于燒結(jié)機(jī)的大型化,厚料層燒結(jié)和工藝流程更加完善。燒結(jié)余熱回收是鋼鐵企業(yè)開展節(jié)能減排、降耗增效的有效措施,也是鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必由之路。鋼鐵產(chǎn)業(yè)作為一個(gè)高耗能、高污染的產(chǎn)業(yè),是節(jié)能減排潛力最大的行業(yè)之一,在我國能源問題日益嚴(yán)峻的情況下,燒結(jié)系統(tǒng)中開展節(jié)能工作,增加余熱回收裝置,對節(jié)能減排、</p><p><b>　　環(huán)保技

75、術(shù)</b></p><p>　?、?除塵技術(shù) 燒結(jié)生產(chǎn)過程的塵源, 目前一般認(rèn)為源于以下幾個(gè)方面</p><p>　?、僭蠝?zhǔn)備過程包括熔劑、燃料破碎、篩分、生石灰輸送配料等</p><p>　　②原料、混合料、成品的運(yùn)輸過程</p><p>　?、蹮Y(jié)生產(chǎn)過程的主抽風(fēng)及冷卻抽風(fēng)、鼓風(fēng)過程</p><p

76、>　?、軣Y(jié)礦的卸礦、冷熱破、冷熱篩過程</p><p>　?、堇錈岱档V參入配料混合過程</p><p>　?、拊O(shè)備、地面清掃等二次揚(yáng)塵</p><p>　　⑦干式除塵設(shè)備的卸灰運(yùn)輸過程[15]。</p><p>　　近年來,我國新建或改造的大中型燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)煙氣除塵幾乎全部采用高效干式電除塵,除塵效率達(dá)99 %;環(huán)境除塵也都采用了高效

77、布袋除塵器或干式電除塵器,取代了落后的多管和旋風(fēng)除塵器。另一方面,燒結(jié)設(shè)備的大型化和自動化,采用鋪底料、氣力輸送除塵灰等措施減少了粉塵的產(chǎn)生。除塵技術(shù)的發(fā)展使我國燒結(jié)車間環(huán)境大大改善。</p><p>　?、?脫硫技術(shù) 2000-2005 年間,在燒結(jié)礦產(chǎn)量增加1.9%的情況下,燒結(jié)工序外排SO2 只增加了20%,說明燒結(jié)行業(yè)在脫硫方面做了很多工作,如采用進(jìn)口低硫礦等。由于一些歷史原因,在

78、我國燒結(jié)發(fā)展過程中對燒結(jié)煙氣脫硫一直不夠重視,燒結(jié)脫硫基本是個(gè)空白。進(jìn)入21世紀(jì),環(huán)境壓力越來越大,我國燒結(jié)煙氣的脫硫步入了起步階段,已經(jīng)有部分鋼鐵企業(yè)開始實(shí)施或即將實(shí)施。廣鋼對1 臺24 m2 燒結(jié)機(jī)采用了石灰2石膏法進(jìn)行脫硫,已投入運(yùn)行;石鋼對3號和4號燒結(jié)機(jī)采用了密相干塔法進(jìn)行脫硫,已經(jīng)投入運(yùn)行;柳鋼二燒2臺燒結(jié)機(jī)采用氨2硫銨法進(jìn)行脫硫,也已投產(chǎn);包鋼根據(jù)自產(chǎn)礦的特點(diǎn),采用創(chuàng)新的ENS 環(huán)保新工藝,除氟率、脫硫率分別達(dá)到95%和7

79、5%以上。</p><p>　　我國燒結(jié)減排二氧化硫的對策</p><p>　　A 從源頭控制SO2 的產(chǎn)生　B 結(jié)合燒結(jié)工藝合理降低投資 　C 開發(fā)適合我國國情的脫硫技術(shù) D 加快淘汰落后設(shè)備　E 建設(shè)示范工程 F 國家政策扶持[16]</p><p>　　5) 　包鋼燒結(jié)球團(tuán)產(chǎn)品質(zhì)量與國內(nèi)先進(jìn)水平差距</p><p>　　(1)鐵品位與

80、國內(nèi)先進(jìn)水平比低約2個(gè)百分點(diǎn)。</p><p>　　(2)高爐返礦率與國內(nèi)先進(jìn)水平比高約3個(gè)百分點(diǎn)。</p><p>　　(3)燒結(jié)礦和球團(tuán)礦質(zhì)量穩(wěn)定性有較大差距,主要表現(xiàn)在二燒4臺小燒結(jié)機(jī)上和球團(tuán)4 座豎爐上,這是工藝本身具有先天的不足。</p><p>　　(4)冶金性能還在白云鄂博礦特殊性上有所體現(xiàn);指標(biāo)上的差距還體現(xiàn)在包鋼燒結(jié)鐵料結(jié)構(gòu)中細(xì)精礦的比例偏高上。&

81、lt;/p><p>　　(5)環(huán)保節(jié)能項(xiàng)目在分散的4臺90 m2 燒結(jié)機(jī)或4座豎爐上難以實(shí)施,主要原因是分散治理會使投資升高[17]。</p><p>　　改變F含量燒結(jié)基礎(chǔ)特性的實(shí)驗(yàn)研究</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)原料</b></p><p>　　按照K2O：Al2O3：SiO2的摩爾比為0.5:0.5:3，模擬鉀長

82、石化學(xué)成分。采用固相合成法，控制合成反應(yīng)由難向易進(jìn)行以減少穩(wěn)定雜質(zhì)相的生成，即先對K2O和Al2O3進(jìn)行合成，然后再加入SiO2，調(diào)整溫度與時(shí)間，合成鉀長石KAlSi3O8（0.5K2O·0.5Al2O3·3SiO2）純化學(xué)試劑。</p><p>　　以鉀長石KAlSi3O8（0.5K2O·0.5Al2O3·3SiO2）; CaO、Fe2O3純化學(xué)試劑為原料配制燒結(jié)混合料，

83、在堿度為2.0、Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%、進(jìn)行不同F(xiàn)含量（0.1%、0.5%、0.9%、1.4%）下鐵酸鈣的生成實(shí)驗(yàn)。燒結(jié)試樣的化學(xué)成分如表2.1所示。</p><p>　　表2.1 燒結(jié)試樣的化學(xué)成分 單位 g</p><p>　　表 2.2 含有K2O百分含量表 （%）</p><p>　　表 2.3 不含有K2O百分含量表 （%）</p&

84、gt;<p><b>　　實(shí)驗(yàn)方法及設(shè)備</b></p><p><b>　　微型燒結(jié)法簡介</b></p><p>　　微型燒結(jié)法是根據(jù)燒結(jié)過程中的溫度、廢氣成份變化和不同區(qū)域的礦相結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的一種燒結(jié)固結(jié)機(jī)理研究方法[37]。該法能夠定性地模擬燒結(jié)溫度、氣氛的變化對礦物形成帶來的影響。微型燒結(jié)法與燒結(jié)生產(chǎn)或燒結(jié)杯試驗(yàn)相比，因?yàn)楸?/p>

85、開了混料、制粒、布料、燃料及工藝操作參數(shù)等因素的影響，所以能夠有針對性地進(jìn)行單因素解剖分析[38]，因此更適合于指導(dǎo)本次實(shí)驗(yàn)研究。</p><p><b>　　燒結(jié)氣氛的模擬</b></p><p>　　微型燒結(jié)法一般是以在N2氣氛下的焙燒過程模擬實(shí)際燒結(jié)過程的燃燒帶及其以前部分，以在空氣氣氛下的焙燒過程模擬相應(yīng)的高溫氧化帶及其以后部分。</p><

86、;p>　　由燒結(jié)過程的氣氛可知，F(xiàn)e2O3的變化最為常見。因此，模擬實(shí)際燒結(jié)過程Fe2O3的變化是微型燒結(jié)法必須考慮的問題。根據(jù)熱力學(xué)原理可作如下分析。</p><p>　　Fe2O3的分解反應(yīng)及其標(biāo)準(zhǔn)生成自由能變化為：</p><p>　　6Fe2O3＝4Fe3O4＋O2</p><p>　　△G0＝586770-340.20T

87、 （2-1）</p><p>　　又由化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)K得出：</p><p>　　△G0＝-RT㏑K=-RT㏑PO2 （2-2）</p><p>　　聯(lián)立（2-1）、(2-2)式，即可求出Fe2O3在任意溫度分解時(shí)的氧平衡分壓數(shù)PO2，或在某P

88、O2下分解所需的溫度范圍。</p><p>　　在微型燒結(jié)法中的N2階段，使用高純氮?dú)鈺r(shí)，系統(tǒng)的氧分壓大約在10Pa左右。因此，用N2氣氛的焙燒可以模擬實(shí)際燃燒終點(diǎn)以前的各種反應(yīng)。即以Fe2O3的分解反應(yīng)代替其還原反應(yīng)，分解效果相當(dāng)于燒結(jié)條件下Fe2O3分解與還原的總和。在這一階段的鐵酸鈣、硅酸鹽玻璃相等的形成也基本與實(shí)際燒結(jié)過程相似。</p><p>　　在微型燒結(jié)法中，由N2換為空氣后

89、，則形成完全的空氣氣氛，系統(tǒng)的氧勢大于實(shí)際燒結(jié)后期的高溫氧化階段，其結(jié)果是燒結(jié)小餅的氧化效果要略強(qiáng)于實(shí)際燒結(jié)過程。作為一種基礎(chǔ)試驗(yàn)方法，并不會對其相對比較結(jié)果產(chǎn)生影響，因此這樣簡化是可行的。</p><p><b>　　二．燒結(jié)溫度模擬</b></p><p>　　微型燒結(jié)法模擬實(shí)際燒結(jié)生產(chǎn)的升溫和降溫過程，可以通過調(diào)節(jié)微型燒結(jié)裝置的溫度來完成。實(shí)際燒結(jié)料層包括預(yù)熱帶

90、、燃燒帶和冷卻帶，燃燒帶焦粉附近局部氣氛為還原段和氧化段。與之對應(yīng)，微型燒結(jié)法升溫過程分為升溫段、恒溫段、降溫段：恒溫段氣氛又分為氮?dú)舛魏涂諝舛?。可對微型燒結(jié)法的試驗(yàn)過程描述如下。</p><p>　　1.室溫～1000℃的升溫段</p><p>　　該段相當(dāng)于實(shí)際燒結(jié)料層的預(yù)熱干燥帶。其間主要發(fā)生水分蒸發(fā)、結(jié)晶水分解、碳酸鹽分解等物理化學(xué)反應(yīng)。試樣升溫時(shí)間與實(shí)際燒結(jié)過程的料層厚薄以及所處

91、的位置相關(guān)。所以，升溫時(shí)間越長，相當(dāng)于燒結(jié)料層越厚，燒結(jié)小餅結(jié)構(gòu)接近于下層燒結(jié)礦。反之，試樣升溫時(shí)間越短，相當(dāng)于燒結(jié)料層越薄，燒結(jié)小餅結(jié)構(gòu)近于上層燒結(jié)礦。另外，試樣小餅的周邊，由于所處高溫時(shí)間相對較長，相當(dāng)于燒結(jié)料層的下層；小餅的中心，則相當(dāng)于燒結(jié)表層。</p><p>　　2.1000℃～最高溫度的升溫段及氮?dú)夂銣囟?lt;/p><p>　　該段相當(dāng)于實(shí)際燒結(jié)料層的燃燒帶。其間主要發(fā)生Fe2

92、O3的還原、硅酸鹽和鐵酸鹽的形成等物理化學(xué)反應(yīng)。在最高溫度時(shí)，氮?dú)庀碌耐Ａ魰r(shí)間可以模擬實(shí)際燒結(jié)過程燃燒帶的厚薄和配碳量的高低。停留時(shí)間越長，則對應(yīng)燃燒帶越厚、配碳越高的情況。反之，停留時(shí)間越短，則與燃燒帶越薄、配碳越低相對應(yīng)。</p><p>　　3.最高溫度下的空氣恒溫段</p><p>　　改換空氣后，最高溫度下的停留時(shí)間，可以模擬實(shí)際燒結(jié)料層的燃燒終點(diǎn)后的高溫氧化階段。其間主要發(fā)生F

93、e3O4的氧化、Fe2O3和Fe3O4的再結(jié)晶長大等物理化學(xué)反應(yīng)。在這一階段的停留時(shí)間越長，則可模擬相應(yīng)的紅礦帶越厚的情況。反之，停留時(shí)間短，則可模擬紅礦帶薄的情況。</p><p>　　4.最高溫度～室溫的降溫段</p><p>　　該段相當(dāng)于實(shí)際燒結(jié)料層的冷卻帶。其間主要發(fā)生Fe3O4的再氧化、鐵酸鈣的再結(jié)晶長大等物理化學(xué)反應(yīng)。降溫越慢，則對應(yīng)燒結(jié)溫度高、氧化氣氛弱的情況。反之，降溫越

94、快，則可模擬低溫及強(qiáng)氧化氣氛的情況。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備包括自動退模制樣器（見圖2.1）、微型紅外線快速高溫實(shí)驗(yàn)爐（見圖2.2）和抗壓強(qiáng)度檢測裝置（見圖2.3）等。</p><p>　　制樣時(shí)將混合料裝入自動退模制樣器的壓樣模中，壓動壓桿制樣，壓力由裝置上的油壓表讀出。燒結(jié)時(shí)將樣品放在

95、微型紅外線快速高溫實(shí)驗(yàn)爐的升降裝置上的樣品臺上(樣品要對中)，啟動升降裝置開關(guān)，將樣品升入紅外線加熱爐中燒結(jié)。測量抗壓強(qiáng)度時(shí)，將試樣放置于試樣臺上，按下開關(guān)，抗壓強(qiáng)度檢測裝置自動測量抗壓強(qiáng)度。</p><p>　　1-模具頂蓋 2-壓樣模 3-恢復(fù)彈簧和模具壓力桿 4-油壓千斤頂 5-千斤頂壓 6-壓力表</p><p>　　圖 2.1 自動退模制樣器</p><p&g

96、t;　　1-石英管 2-熱電偶 3-升降裝置 4-溫控儀電流表 5-溫控儀溫度表 6-溫控設(shè)置按鈕 7-溫度表 8-氣體流量表及調(diào)節(jié)旋鈕 9-升降裝置速率表及調(diào)節(jié)旋鈕 10-氣體轉(zhuǎn)換開關(guān) 11-電源開關(guān) 12-升降裝置開關(guān) 13-紅外線加熱爐</p><p>　　圖 2.2 微型紅外線快速高溫實(shí)驗(yàn)爐</p><p>　　1-數(shù)字顯示面板 2-鎖定/釋放按鈕 3-壓力傳感器 4-試樣臺 5

97、-加壓按鈕 6-卸壓按鈕</p><p>　　圖 2.3 抗壓強(qiáng)度檢測裝置</p><p>　　鐵礦粉鐵酸鈣生成特性的實(shí)驗(yàn)研究</p><p><b>　　試驗(yàn)方法及過程</b></p><p>　　本實(shí)驗(yàn)采用微型燒結(jié)法、顯微礦相觀察法進(jìn)行研究。將試驗(yàn)所需鐵礦粉在110 ℃的烘箱內(nèi)干燥3 h,冷卻后研磨成小于100

98、目的粉狀,用精確到萬分之一的電子天平稱重后采用“干粉壓制法”壓制成小餅,放入高溫實(shí)驗(yàn)裝置中根據(jù)設(shè)定升溫曲線和實(shí)驗(yàn)氣氛進(jìn)行焙燒。對燒結(jié)后的小餅試樣進(jìn)行磨樣，并在礦相顯微鏡下觀察試樣的SFCA生成情況及礦物結(jié)構(gòu)等。燒結(jié)過程的溫度和氣氛控制如表 2.2 所示。</p><p>　　表 2.4 實(shí)驗(yàn)溫度和氣氛控制</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析</b></p

99、><p>　　委托包鋼技術(shù)中心進(jìn)行礦相檢驗(yàn)，顯微照片如下：</p><p>　　照片1 1#～4#（從上開始逆時(shí)針排列）的宏觀形貌</p><p>　　照片2 試樣1#的顯微結(jié)構(gòu) 照片3 試樣2#的顯微結(jié)構(gòu)</p><p>　　照片4 試樣3#的顯微結(jié)構(gòu) 照片5 試樣4#的顯微結(jié)

100、構(gòu)</p><p>　?。ㄕ掌f明：在照片中，赤鐵礦呈白灰色；磁鐵礦呈淺棕色，一般晶粒比赤鐵礦大；玻璃相呈深灰色；孔隙多為黑色，圓形或不規(guī)則狀。特殊見照片中的標(biāo)注。）</p><p>　　照片1為本實(shí)驗(yàn)4個(gè)不同F(xiàn)含量燒結(jié)樣品的排列。照片2為樣品號1#的顯微結(jié)構(gòu)照片，其F含量為0.1%。照片3為樣品號2#的顯微結(jié)構(gòu)照片，其F含量為0.5%。照片4為樣品號3#的顯微結(jié)構(gòu)照片，其F含量為0.9%

101、。照片5為樣品號4#的顯微結(jié)構(gòu)照片，其F含量為1.4%。</p><p>　　各試樣的照片圖中均沒有發(fā)現(xiàn)槍晶石、鐵酸鈣生成。其原因是由于實(shí)驗(yàn)所用的配料中鉀長石的含量較多，而鉀長石中的K2O在試樣中的含量也較多，K2O是玻璃質(zhì)的穩(wěn)定劑，有利于玻璃質(zhì)的形成。K2O含量高，使得SiO2、CaO、Al2O3相當(dāng)大一部分融進(jìn)玻璃相中，而參與形成鐵酸鈣的SiO2、CaO、Al2O3含量減少，導(dǎo)致試樣中鐵酸鈣的形成并沒有明顯的

102、發(fā)生。進(jìn)而在圖片中沒有觀察到鐵酸鈣的存在。</p><p>　　表2.5 各燒結(jié)試樣的礦物組成 %</p><p>　　照片2為F含量0.1%的燒結(jié)試樣，我們可以看到：呈灰白色的赤鐵礦礦相含量較多，而且分布較集中，呈深灰色的玻璃相分布不均勻，而且玻璃相呈現(xiàn)團(tuán)塊狀，團(tuán)塊大小不一。填充在赤鐵礦晶粒間的玻璃相相對較少，很多玻璃相都集中團(tuán)聚在一起，形成了大片的玻璃質(zhì)。圖中燒結(jié)試樣的孔隙小而分布較均

103、勻，沒有連成片，孔隙所占的比率也相對較小。在赤鐵礦與玻璃相交界處及孔隙邊緣偶爾可見淺棕色的磁鐵礦礦相，但磁鐵礦很少。照片3為F含量0.5 %的燒結(jié)試樣，我們能看出：相比于照片2，呈灰白色的赤鐵礦含量減少了，而呈深灰色的玻璃相相對均勻的填充在赤鐵礦晶粒間，但是玻璃相連成片的團(tuán)聚現(xiàn)象仍然存在，玻璃相含量相對減少了一些。試樣中出現(xiàn)了大的形狀不規(guī)則的孔隙，孔隙所占的比率也相對增加，孔隙的分布和大小也較不均勻，局部可見少量的淺棕色磁鐵礦。照片4為

104、F含量0.9%的燒結(jié)試樣中我們看到：赤鐵礦和填充在赤鐵礦晶粒間的玻璃相分布較均勻。玻璃相的團(tuán)聚現(xiàn)象明顯減少，赤鐵礦晶粒大小也趨于均勻。試樣出現(xiàn)了大的孔隙，且孔隙的分布不均勻，孔隙率進(jìn)一步增加，大小不一。在赤鐵礦和玻璃相的旁邊可觀察到少量的淺棕色的磁鐵礦，但是含量不多。照片5為F含量1.4</p><p>　　對照片2到照片5的觀察分析可知，隨著試樣F含量的增加，試樣孔隙率和孔隙的大小也在增加，赤鐵礦和玻璃相的含量

105、在逐漸的減少，磁鐵礦含量很少，但有增加的趨勢，可以看到在F含量較高的兩個(gè)試樣中已經(jīng)形成了薄壁大氣孔結(jié)構(gòu)。各燒結(jié)試樣均未觀察到有鐵酸鈣生成。</p><p>　　結(jié)合特殊礦燒結(jié)理論進(jìn)一步分析如下：</p><p>　　從F含量的變化看液相流動性和玻璃相變化</p><p>　　CaF2是表面活性物質(zhì),它能降低燒結(jié)液相的熔點(diǎn)、粘度和表面張力,從而改善液相流動性。F-和O

106、2 -的半徑大小差不多,并且F- 比O2 - 的靜電勢要低很多,它能取代低硅酸鹽渣相中硅氧離子團(tuán)中的O2- 離子,降低陰陽離子間的作用力,促進(jìn)較大體積復(fù)雜硅氧離子團(tuán)的解體,從而降低硅酸鹽液相的粘度和表面張力。CaF2 能與高熔點(diǎn)氧化物CaO 形成低熔點(diǎn)共晶體,促進(jìn)CaO 的熔解和礦化,F- 還能截?cái)郈a2+ 和硅氧離子團(tuán)之間的離子鍵,降低液相熔點(diǎn),提高液相的過熱度及均勻性,降低液相粘度。</p><p>　　由C

107、aO-FeO-SiO2三元相圖可知，CaO-SiO2和2CaO-SiO2都有廣闊的液相面，液相面溫度隨FeO含量的增加而下降。這是由于CaO-SiO2和2FeO-SiO2形成低熔點(diǎn)的固溶體或共晶體。此外2CaO-SiO2能和FeO或2FeO-SiO2形成共晶體2CaO-SiO2-FeO。因此FeO有降低液相熔點(diǎn)和粘度的作用。白云鄂博鐵精礦是一種磁精礦，F(xiàn)eO含量較高，容易生成低熔點(diǎn)液相其液相流動性較好。本實(shí)驗(yàn)中的液相主要為玻璃相，而玻璃