燒結礦(sinter)
將鐵精礦或富礦粉配入一定數量的固體燃料和熔劑,經燒結而成的塊狀爐料。它和球團礦并稱為人造富礦。燒結礦可分為酸性燒結礦、自熔性燒結礦、熔劑性燒結礦和高堿度燒結礦等4種。酸性燒結礦的堿度(CaO/SiO2)低于高爐爐渣的堿度(一般小于0.9),在入高爐冶煉時需要加入一定數量的熔劑;自熔性燒結礦的堿度等于高爐爐渣的堿度(一般為0.9~1.2),在入爐冶煉時單用這種燒結礦不需另加熔劑,但爐料中仍需加一定量熔劑以滿足其他爐料如冶金焦、天然鐵礦石等造渣的需要;熔劑性燒結礦的堿度高于高爐爐渣的堿度,一般為1.2~1.5,在高爐單獨使用該礦冶煉時,不需另加熔劑;高堿度燒結礦的堿度一般大于1.6,在高爐冶煉時可代替全部熔劑,常與富礦塊、酸性球團礦或酸性燒結礦配合使用。20世紀50年代以后很少使用酸性燒結礦,主要使用熔劑性或高堿度燒結礦。高堿度燒結礦的性能比其他幾種都好,故發展很快,高爐爐料中天然富鐵礦配比較高時,用高堿度燒結礦取代爐料中的熔劑可以大幅度地降低高爐焦炭的消耗。
理化性能及礦物組成 表1,2列出中國某廠磁鐵礦制成的三種不同堿度燒結礦的理化性能及礦物組成。
表1各種燒結礦的物理性能及化學成分
| 類別 | 酸性燒結礦 | 熔劑性燒結礦 | 高堿度燒結礦 | |||
| 堿度(CaO/SiO2) | O.8 | 1.3 | 2.4 | 3.5 | ||
物 | 轉鼓指數(>5mm)/% 相對還原度/% 氣孔率/% | 78.5 65.8 38.O | 77.5 71_02 30.2 | 86.4 82.48 33.6 | 90.6 81.65 39.6 | |
理 性 能 | 粒度組成/% | >40mm 40~25mm 25~10mm 10~5mm <5mm | 31_1 12.4 28.2 24.3 4.O | 25 12.8 27.7 27.9 6.6 | 26.2 15.2 26.3 19.1 3.O | 29.7 24.4 33.6 11.1 1.2 |
化 學 成 分 /% | TFe Fe0 S | 54.49 20.94 0.03 | 52.64 14.30 O.07 | 46.62 16.05 O.24 | 40.63 13.10 ’O.33 | |
| 生產率/t·m-2。·h-1脫硫率/% | 1.153 90.O | 1.240 84.O | 1.146 62.7 | 1.203 50.4 | ||
表2各種燒結礦所含礦物組成的體積百分比(%)
| 類別 | 酸性燒結礦 | 熔劑性燒結礦 | 高堿度燒結礦 | |
| 堿度(CaO/Si02) | O.8 | 1.3 | 2.4 | 3.5 |
| 磁鐵礦 | 57.5 | 48.3 | 34.6 | 27.6 |
| 赤鐵礦 | 6.2 | 2.9 | O.17 | O.24 |
| 鐵酸一鈣 | 2.7 | 14.4 | 29.10 | 39.30 |
| 鐵酸二鈣 | - | 少 | 4.4 | 9.3 |
| 玻璃質 | 17.4 | 18.O | ·16.2 | 7.3 |
| 硅酸鈣 | - | O.92 | 4.44 | 7.51 |
| 鈣鐵橄欖石 | 13.1 | 15.30 | 10.9 | 10.7 |
| 鐵橄欖石 | 2.73 | - | - | - |
高爐冶煉 對燒結礦質量的要求主要有3方面:
(1)品位高、雜質少、化學成分穩定。這樣的原料可使高爐冶煉時爐況順行,爐渣帶出的熱量少,有利于提高產量降低焦比。一些工廠生產實踐證明,入爐的燒結礦含鐵量每增加1%,焦比約降低2%,產量約提高3%。燒結礦中的有害雜質(硫、磷、銅、鉛、鋅、砷等)在冶煉時,有的進入生鐵中,影響生鐵質量和鋼的性能;有的轉入渣或變成蒸氣揮發,這都會使高爐設備受到破壞或形成結瘤而影響生產。燒結礦成分波動大,會引起爐況不順。一些工廠生產實踐表明,入爐燒結礦的鐵品位波動由±1.5%降到±0.5%時,焦比降低2.5%,產量提高4.5%。
(2)強度好、粉末少、粒度均勻。燒結礦強度差時,小于5mm的粉末就多,除會造成大量爐塵損失外,還會使爐內透氣性變壞,冶煉過程失常;粒度過大則還原困難,使焦比增加。一些工廠生產實踐證明,小于5mm粉末每減少10%可增產6%~8%,而6~50mm粒級每增加10%焦比可降低2%左右。
(3)易還原、粉化少、高溫性能好。易還原的燒結礦,在高爐中間接還原率高,初渣中的FeO減少,均有利于提高產量和降低焦比。在低溫還原的條件下,燒結礦往往會出現粉化現象,若粉化程度達到某一定值時,就會影響爐內的透氣性,致使生產指標下降。燒結礦的高溫性能,通常是指溫度在1250℃以上時的還原性、荷重還原軟化性和熔滴性等。在高溫下還原時,若發生較大程度的還原停滯現象,就會使還原速度大幅度降低;若開始軟化或熔化的溫度較低,軟熔溫度區間較寬,就會增加高爐中軟熔帶的透氣阻力,對爐內的還原過程、爐缸溫度和爐料透氣性都有不利的影響,同時爐缸就不能保證充足的熱量,因而影響爐缸的熱工制度。
質量標準 國際標準化組織對燒結礦質量制訂了一些統一的國際標準(ISO標準),各國或各企業也常根據各自的原料性質和有關條件制訂各自的燒結礦質量標準。表3,4列出中國燒結礦質量標準。
表3鐵燒結礦質量標準(YB/T006—91)
| 品 | 堿度 | 化學成分/% | 物理性能 | 冶金性質 | ||||||
| 級 | (CaO/SiO2) | TFe | FeO | R | - | 轉鼓指數 | 抗磨指數 | 篩分指數 | 還原度指數 | 低溫還原粉化指數 |
| - | - | 允許波動范圍 | (+6.3mm)/~ | (一O.5mm)/% | (一5.0mm)/% | RI/% | RoI(+3.15mm)/% | |||
| 一級 | 1.50~2.50 | 士O.5 | <12.O | 土O.08 | <O.08 | ≥66.O | <6.O | <7.O | ≥65.O。 | ≥60.O |
| 二級 | - | ±1.O | <14.O | ±O.12 | <O.12 | ≥63.0 | <8.O | <9.O | ≥62.O | ≥58.O |
| 一級 | 1.O~l_5 | ±O.5 | 一<13.O | 士O.05 | <O.06 | ≥62.O | <7.0 | <9.O | ≥61.O | ≥62.O |
| 二級 | - | ±1.O | <15.O | ±O.10 | <O.08 | ≥59.O | <9.0 | <11.O | ≥59.O | ≥60.O |
注:地方企業FeO含量可放寬至2%;s含量可放寬至0.15%。
表4鐵燒結礦優質標準(YB/。1"006—91)
| - | 化學成分 | 物理性能 | 冶金性能 | |||||
| 項目 | TFe/% | FeO/% | CaO/SiO2 | S/% | 轉鼓指數T(+6.3mm)/% | 篩分指數(一5mm)/% | 還原度指數RI/% | 還原粉化指數RDI(+3.15%)/% |
| 指標允許波動范圍 | ≥54土O.4 | <10.O±O.5 | ≥1.6±O.05 | <O.04r1 | ≥70 | <6.O | ≥65.O | ≥60.O |
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