李铁军 吴战林  彭元飞  

（陕西龙门钢铁有限责任公司炼铁厂  陕西  韩城  715405）

摘要：为了更好地利用各种铁矿粉，合理优化配矿，降低烧结成本，提高烧结矿入炉率。现使用微型烧结系统对十种铁矿粉的烧结基础特性进行研究，研究方向包括同化性能、黏结相强度和液相流动性能。

关键词：微型烧结；基础特性；同化性能；黏结相强度；液相流动性能

1  前言

钢铁企业的铁矿石存在种类复杂、来源不稳、烧结基础特性数据缺乏等问题，烧结质量难以保证。实践表明，铁矿粉的烧结基础特性由于矿粉种类不同而存在差异，通过对其研究可以为合理利用矿石资源及优化配矿提供理论依据。目前，我厂烧结矿占高炉入炉料原料的75% 以上，对烧结矿指标要求越来越高。同时，我厂对铁矿粉烧结基础特性的了解不够深入，不能有目的的对世界各地的铁矿粉进行合理的选择和使用，无法实现有效的“优化配矿”。因此，我厂与重庆科技大学合作，引进了微型烧结系统对铁矿粉进行深入分析研究。本文对十种铁矿粉进行烧结基础特性研究，为制定最优化配矿方案提供理论依据，同时为我厂原料进购提供数据支撑。

2  实验

2.1  实验原料

2.2  试验方法

通过微型烧结实验模拟烧结生产，对我厂十种重要烧结原料进行烧结基础性能实验。烧结基础性能包括：同化性能、连晶强度、黏结相强度、液相流动性能。这里我们主要从同化性能、黏结相强度和液相流动性能方面着手。

2.2.1  同化性能

用电子天平秤取200目下铁矿粉试样0.8g，放入内径为φ8mm的磨具内，用10Mpa压力条件下保持10秒，压制成φ8mm×6mm的圆柱体。用电子天平秤取小于200目CaO纯试剂2.0g，放入内径为φ20mm的磨具内，用20Mpa压力条件下保持10秒，压制成φ20mm的圆柱体。在同化性能实验条件下，将制备好的铁矿粉料柱和氧化钙饼按要求放在微烧设备中进行实验。

2.2.2  黏结相强度

用铁矿粉和CaO纯试剂充分混匀，配制2.0的二元碱度混匀料。然后称0.8g混匀试样，放入内径为φ8mm的磨具内，用10Mpa压力条件下保持10秒，压制成φ8mm×6mm的圆柱体。在黏结相强度的实验条件下，将料柱放入微烧设备中进行实验。待冷却后，对试样进行抗压强度测定。

2.2.3  液相流动性能

用铁矿粉和CaO纯试剂充分混匀，配制4.0的二元碱度混匀料。然后称0.8g混匀试样，放入内径为φ8mm的磨具内，用10Mpa压力条件下保持10秒，压制成φ8mm×6mm的圆柱体。在液相流动性实验条件下进行实验。根据实验前后的试样面积比评价铁矿粉流动性能。

3  结果及分析

3.1  同化性能

由上图可见，十种矿粉的同化温度存在较大差异。依据重庆科技大学与各合作钢厂提供的数据参数，总结分析认为1250℃到1300℃均属于同化性能合适的矿粉。从表中看出，矿种九、矿种一、矿种八、矿种二和矿种七的同化温度合适，矿种十和矿种五同化温度偏高。十种铁矿粉的同化性由强到弱顺序为：矿种三>矿种六>矿种四>矿种九>矿种一>矿种八>矿种二>矿种七>矿种十>矿种五。

由实验结果可知，同化性能的不同取决于铁矿粉自身的特性。实验表明：致密程度小、结晶水含量高的铁矿粉与CaO的同化能力较强，脉石成分中的SiO2和Al2O3含量较高、MgO含量较低的铁矿粉，与CaO的同化能力较强。

3.2  黏结相强度

依据重庆科技大学与各合作钢厂提供的数据参数，总结分析认为黏结相强度在3000N以上比较好，1000N-3000N中等，1000N以下为差。由上表可知，十种矿粉的粘结相强度均表现较好。十种铁矿粉的黏结相强度由大到小的顺序为：矿种六>矿种九>矿种七>矿种一>矿种十>矿种四>矿种二>矿种八>矿种三>矿种五。

研究表明铁矿粉的黏结相强度的影响因素较为复杂，既与铁矿粉的化学成分、矿物组成等常温性能有关，又与铁矿粉的同化性能、液相流动性能等高温性能有关。

3.3  液相流动性能

依据重庆科技大学与各合作钢厂提供的数据参数，总结分析认为在相同温度条件下，流动性能在0.8-1.7为比较合适的范围，1.7-2.0流动性中等，2.0以上流动性太好。在不同温度条件下，温度低的较温度高的流动性要好。由上表可知，十种铁矿粉液相流动性指数存在较大差异。在1250℃条件下，十种铁矿粉的流动指数均为0。在1270℃条件下，矿种四的流动指数为0.36和矿种九的流动性指数为2.91，其余矿种的流动性指数为0。在1300℃条件下，矿种一出现流动，流动性指数为2.83。十种矿种的液相流动性由强到弱的顺序为：矿种九>矿种四>矿种一>矿种二=矿种三=矿种五=矿种六=矿种七=矿种八=矿种十。

由实验结果可看出，液相流动性能首先与温度相关，一般情况下，随着烧结温度的升高，铁矿粉的液相流动性相应地增大。同时铁矿粉中SiO2和Al2O3含量对流动性也起到一定的作用，SiO2是烧结液相生成的基础，Al2O3属于高熔点物质，适当提高SiO2和Al2O3含量有利于增加烧结液相的流动性。

4  结论

（1）矿种九、矿种一、矿种八、矿种二和矿种七的同化温度合适，矿种十和矿种五同化温度偏高。十种铁矿粉的同化性由强到弱顺序为：矿种三>矿种六>矿种四>矿种九>矿种一>矿种八>矿种二>矿种七>矿种十>矿种五。

（2）十种矿粉的粘结相强度均大于3000N，粘结相强度表现较好。十种铁矿粉的黏结相强度由大到小的顺序为：矿种六>矿种九>矿种七>矿种一>矿种十>矿种四>矿种二>矿种八>矿种三>矿种五。

（3）矿种二、矿种三、矿种五、矿种六、矿种七、矿种八和矿种十这七种铁矿粉不流动，矿种九流动性很好，矿种一流动性较差。十种矿种的液相流动性由强到弱的顺序为：矿种九>矿种四>矿种一>矿种二=矿种三=矿种五=矿种六=矿种七=矿种八=矿种十。

参考文献

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[3]  吴浩方, 贾彦忠, 梁德兰. 几种常见进口铁矿石的烧结基础性能[J]. 钢铁, 2011(07):10-13.

[4]  何炳. 基于铁矿粉烧结基础性能的优化配矿研究[J]. 冶金管理, 2020, No.393(07):5+14.