高鉻型釩鈦磁鐵礦高爐冶煉關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、直接進(jìn)口礦石產(chǎn)品是在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)中國利用國外礦產(chǎn)資源的主要方式，對(duì)于國內(nèi)資源分布不均而又有進(jìn)口條件和迫切需求的企業(yè)和地區(qū)，通過進(jìn)口來彌補(bǔ)國內(nèi)資源不足，并增加特種戰(zhàn)略資源量，拉動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)具有重要的意義。
　　高鉻型釩鈦磁鐵礦是一種特殊的釩鈦礦資源。盡管占世界釩鈦磁鐵礦總儲(chǔ)量的比例較少，但由于礦石中伴生有豐富的鉻資源，因此具有很高的綜合利用價(jià)值。鉻是我國嚴(yán)重短缺的戰(zhàn)略資源之一，可用于生產(chǎn)不銹鋼、特種鋼等。與普通釩鈦磁鐵礦相比，高鉻

2、型釩鈦磁鐵礦的礦物組成更為復(fù)雜，原料造塊、高爐冶煉及釩鈦鉻資源綜合利用更加困難，且國內(nèi)外相關(guān)研究缺乏，系統(tǒng)集成技術(shù)尚未形成。這些因素導(dǎo)致了目前國內(nèi)還沒有高爐冶煉高鉻型釩鈦磁鐵的工業(yè)實(shí)踐，礦中的鐵、鈦、釩、鉻尤其是釩、鉻資源尚未得到有效利用。因此如何合理、高效地利用高鉻型釩鈦磁鐵礦，提高多金屬伴生礦資源的綜合利用水平，是當(dāng)前乃至今后我國和世界礦產(chǎn)資源開發(fā)利用面臨的重大課題。本文以進(jìn)口高鉻型釩鈦磁鐵礦為研究對(duì)象，系統(tǒng)研究了該礦的燒結(jié)基礎(chǔ)特性

3、、燒結(jié)和氧化球團(tuán)生產(chǎn)、高爐合理爐料結(jié)構(gòu)、渣系優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)。通過本研究，為高爐冶煉高鉻型釩鈦磁鐵礦提供了理論支撐和依據(jù)，并為實(shí)際生產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)參數(shù)。
　　采用微型燒結(jié)裝置對(duì)進(jìn)口高鉻型釩鈦磁鐵礦以及現(xiàn)場使用的若干種燒結(jié)用鐵礦粉進(jìn)行了燒結(jié)基礎(chǔ)特性研究。結(jié)果表明，不同種類鐵礦粉的燒結(jié)基礎(chǔ)特性差別較大，鐵礦粉中FeO、MgO、SiO2和結(jié)晶水是影響其燒結(jié)基礎(chǔ)特性的重要因素。在所研究的鐵礦粉中，進(jìn)口高鉻型釩鈦磁鐵礦粉的同化溫度高、液相

4、流動(dòng)性差、黏結(jié)相自身強(qiáng)度弱、連晶固結(jié)強(qiáng)度差，故其燒結(jié)難度大;從燒結(jié)基礎(chǔ)特性角度出發(fā)，基于企業(yè)的原料條件，進(jìn)行高鉻型釩鈦磁鐵礦燒結(jié)生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)盡可能與國產(chǎn)混合粉搭配使用。
　　燒結(jié)杯試驗(yàn)研究表明，隨著燒結(jié)料中高鉻型釩鈦粉配比的提高，垂直燒結(jié)速度和轉(zhuǎn)鼓指數(shù)下降，成品率和利用系數(shù)先升高后下降，配比低于20％時(shí)綜合指標(biāo)變化不大。物相分析表明，高鉻型釩鈦燒結(jié)礦礦物組成復(fù)雜，主要礦物有磁鐵礦、赤鐵礦、鈣鈦礦、鐵酸鈣、硅酸二鈣和玻璃質(zhì)。隨著高鉻型

5、釩鈦粉配比的提高，燒結(jié)礦礦物中液相量明顯不足，鐵酸鈣、硅酸二鈣含量降低，出現(xiàn)大量鈣鈦礦及玻璃體，從而導(dǎo)致高鉻型釩鈦礦燒結(jié)相關(guān)指標(biāo)惡化。綜合考慮燒結(jié)杯試驗(yàn)和物相分析結(jié)果，高鉻型釩鈦礦在燒結(jié)料中的配比宜控制在10％～20％之間。
　　堿度和配碳量是影響燒結(jié)礦冶金性能的兩個(gè)重要因素，通過調(diào)整高鉻型釩鈦燒結(jié)混合料中的堿度和配碳量，研究了其對(duì)高鉻型釩鈦燒結(jié)礦冶金性能的影響。研究表明:隨著配碳量的升高，垂直燒結(jié)速度、燒成率與轉(zhuǎn)鼓指數(shù)逐漸降低，

6、成品率與燒結(jié)杯利用系數(shù)呈先升高后降低的趨勢，低溫還原粉化指標(biāo)逐漸改善，RDI+3.15逐漸升高，綜合指標(biāo)呈先升高后降低的趨勢，配碳量為5.0％時(shí)的綜合指標(biāo)最高，冶金性能最優(yōu);隨著堿度的升高，垂直燒結(jié)速度、成品率、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)和燒結(jié)杯利用系數(shù)逐漸升高，燒成率逐漸降低，低溫還原粉化指標(biāo)逐漸改善，RDI+3.15逐漸升高,綜合指標(biāo)逐漸升高，堿度為2.70時(shí)，綜合指標(biāo)最高，冶金性能最優(yōu)。
　　以高鉻型釩鈦磁鐵礦為主要原料，進(jìn)行了高鉻型釩鈦磁鐵

7、礦球團(tuán)制備的試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，隨著球團(tuán)原料中高鉻型釩鈦磁鐵礦配量的增加，生球性能無明顯變化，成品球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度呈下降的趨勢，高鉻型釩鈦磁鐵礦配量不宜高于20％，否則成品球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度不能滿足高爐生產(chǎn)的要求;增大高鉻型釩鈦磁鐵礦配量有助于降低球團(tuán)礦的還原膨脹率，當(dāng)其配量由0增加到20％時(shí)，球團(tuán)的還原膨脹率由基準(zhǔn)狀態(tài)的32.1％降低到21.1％;高鉻型釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)的固結(jié)方式主要有Fe2O3微晶鍵連接、Fe2O3再結(jié)晶連接、Fe3O4

8、再結(jié)晶固結(jié)和渣相連接等多種方式，其中以Fe2O3再結(jié)晶固結(jié)最佳，隨著其在球團(tuán)配量的增加，固結(jié)過程中液相量減少，黏結(jié)作用減弱，球團(tuán)強(qiáng)度變差。
　　“細(xì)磨處理高鉻型釩鈦磁鐵礦”和“以粒度較細(xì)的廉價(jià)歐控礦代替現(xiàn)場生產(chǎn)用礦”，可實(shí)現(xiàn)高鉻型釩鈦磁鐵礦的增量化利用。當(dāng)高鉻型釩鈦礦配量40％時(shí)，抗壓強(qiáng)度分別為2475 N·個(gè)-1和2005 N·個(gè)-1，膨脹率為19.2％和16％，皆滿足高爐生產(chǎn)要求。兩種優(yōu)化措施，均可使高鉻型釩鈦礦配量達(dá)40％。

9、
　　燒結(jié)礦中MgO含量在1.95％～2.63％時(shí)，隨著MgO增加，燒結(jié)礦的垂直燒結(jié)速度下降，燒結(jié)杯利用系數(shù)變化不大，成品率、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、綜合指標(biāo)和低溫還原粉化指數(shù)均得到改善;球團(tuán)中MgO含量由1.14％增至2.40％時(shí)，生球抗壓強(qiáng)度有所提升，成品球團(tuán)抗壓強(qiáng)度明顯下降，由1985 N·個(gè)-1降至1479 N·個(gè)-1;球團(tuán)還原膨脹率RSI由15.2％降至8.6％。由于MgO含量增加導(dǎo)致成品球團(tuán)抗壓強(qiáng)度明顯下降，不符合精料的原則，因此，

10、球團(tuán)中不適宜加入或少加菱鎂石;綜合MgO對(duì)燒結(jié)礦和球團(tuán)礦冶金性能的影響，認(rèn)為高爐冶煉高鉻型釩鈦磁鐵礦合理的爐料結(jié)構(gòu)中應(yīng)采用高M(jìn)gO燒結(jié)礦配加低MgO球團(tuán)礦。
　　隨著綜合爐料中燒結(jié)礦堿度提高，入爐球團(tuán)比例增大，綜合爐料的軟化開始、軟化終了、熔化開始溫度，熔化終了溫度均降低;而熔化區(qū)間變薄，成收窄趨勢，滴落壓差降低，最高壓差下降，綜合爐料的透氣性得到改善;結(jié)果表明，“高堿度燒結(jié)礦搭配高比例的酸性球團(tuán)礦”的爐料結(jié)構(gòu)能使高爐冶煉高鉻型釩

11、鈦磁鐵礦具有更優(yōu)的效果。
　　采用單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)以及綜合加權(quán)評(píng)分法進(jìn)行了高爐冶煉高鉻型釩鈦磁鐵礦的優(yōu)化渣系研究。結(jié)果表明，高爐冶煉高鉻型釩鈦磁鐵礦的優(yōu)化渣系為:二元堿度1.15，MgO含量10％，TiO2含量8％，Al2O3含量15％。堿度增加，熔化性溫度升高，爐渣的初始黏度和高溫黏度大體上呈現(xiàn)降低趨勢;MgO含量增加，爐渣熔化性溫度先降低后升高，初始黏度降低，高溫黏度先升高后降低;Al2O3含量增加，爐渣熔化性溫度升高，初