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配加精炼渣和低价矿生产熔剂性矿粉压球机球团

发布时间:2018-04-27 08:44| 浏览: |来源: 新闻中心

为降低球团原料成本和开发生产新品种扩大用户范围,济钢矿粉压球机球团厂积极开拓低价原料资源代替高价精粉和联系争取济钢炼钢厂使用矿粉压球机球团矿作为炼钢的降温剂、造渣剂。目前炼钢炉外精炼产生的精炼渣大多作为固体废弃物抛弃,既污染了环境,又浪费了资源。精炼渣是一种以是转炉渣料所必须的。所以,配加精炼渣既可提高矿粉压球机球团矿CaO含量和碱度,满足炼钢要求,又可降低原料成本。济钢矿粉压球机球团厂决定利用炼钢废弃的精炼渣和低价矿进行生产炼钢用经济性熔剂性球团矿的实验室试验。
本次试验所用原料的各种原料的理化性能和价格,试验用钙基膨润土的理化性能根据炼钢厂提出的成分要求,球团厂能够得到的精粉和低价矿资源,制定了试验配料方案见表3。选择当期现场生产用料结构作为试验基准,以便对比分析。为提高各组方案的可比性,污泥和皂土配比分别统一定为154%(即90kg/t)和213%(即24kg/t)。配料、混料、造球和爆裂焙烧试验都是利用矿粉压球机球团厂实验室现有设备完成。其中用精确度为0.1g的电子天平(型号:JS-06A)称量物料;用V型双轴搅拌机(型号:V50L)进行混料;造球在<1000mm×650mm可调速矿粉压球机上进行;水分在恒温110℃、干燥2h后进行检测;生球爆裂(静态,下同)和预热、焙烧试验均在自动控温试验炉(型号:RX3-40-16)内密闭状态下进行;焙烧球抗压强度是在微机控制冶金矿粉压球机球团抗压试验机上按GB/T14201-93检测方法测试。
   原料准备和造球,每次按比例配料5kg,然后装入混料机混5min;取250g测混合料水分和粒度,剩余料全部进行造球。矿粉压球机转速频率设定为30Hz,造球时间均为15min(其中造母球2~3min,加料长球9~10min,滚动压实3min)。造球过程根据测算的混合料水分确定和控制加水量,按照方案标准在造球前用量筒取好加水量,尽量确保每次造球水分符合试验要求,以便在同等含水率水平下进行比较,同时测试生球性能和爆裂情况。为与现场保持一致,没有对污泥小块人工研磨处理。
    用孔径为8、10、15mm的筛子对生球进行筛分,称量10~15mm粒级生球所占总生球量的百分比。分别取10~15mm粒级的生球20个测试落下强度、20个测试抗压强度、500g测试水分。落下强度测定是按生球从0.5m高度落在厚度为30mm的钢板上不破裂的最大次数计算,生球抗压强度是利用电子天平进行检测。按照标准取10~15mm生球进行干燥和焙烧试验,每次分别取30个生球依次测试550、650、750℃静置5min的爆裂率和抗压强度。焙烧温度分别按1050、1200、1250℃焙烧30min进行,测试焙烧后强度和观察软熔情况。抗压强度按ISO)4700标准在自动测压机测试。
    各方案混合料水分、-0.074mm粒级含量及生球水分、落下强度和抗压强度。对造球过程和生球水分的影响因原料粒度、水分和不同方案的配比结构差异都较大,所以各组方案的混合料粒度和水分差别也较大。各组方案混合料-0.074mm粒级含量较低,基本都在60%以下。但不同方案的混合料粒度也有不同差异,其中方案1~3由于粒度较细的智利粉、MBR粉和精炼渣配比相对较高,所以-0.074mm含量比方案4约高5个百分点。
     因俄罗斯粉和精炼渣及MBR水分都比较低,所以随以上3种原料总配比的增加混合料水分呈明显下降趋势,造球过程中加水也越多。为尽量保证各组方案生球水分与基准球水分的相对稳定,造球过程中注意调整和控制加水量。造球过程中发现精炼渣配比较高的方案1~3成球速度也相对较慢,小球相对较多。
    可以看出精炼渣配比最低的方案4的生球落下强度与基准值一致,保持在514次/球的相对较高水平;但是方案1~3的生球落下强度就明显降低,分别为412、316和414次/球,这与精炼渣配比高有关,也可能与经济料等料种配比的变化有一定关系。但方案1和3落下强度仍大于4次/球,能够满足生产基本需求。
    方案3和4的抗压强度1213和1312N/球,与基准1216N/球基本一致;方案1和2抗压强度在1013N/球左右比基准值约低2N/球,这一方面可能是因为精炼渣配比高,另一方面可能与配料结构(如方案2配加了成球性差的MBR粉)及混合料水分较低有关。
    可以看出,方案4的生球成球率(即10~15mm粒级合格率)最高,达到4.9%,比基准值59.5%高出25.4个百分点;方案1与基准值基本一致;方案3为54.9%低于基准值;方案2最低,只有41.9%,主要是6~8mm的小球比例较高。其成球率低的原因可能是:一是精炼渣配比最高,二是配加了大量成球性差的MBR粉,成球速度较慢。当然,混合料水分变化对成球率也有一定影响。对各组生球分别在550、650、750℃静置5min进行静态抗爆测试,结果见图1。从图1可以看出,各组方案生球的热稳定性和抗爆性较好。在550和650℃,各组生球都没有发生爆裂;在750℃静置5min只有基准和方案4各出现2个微裂球;按预热带温度900℃焙烧30min只有基准样出现1个爆裂球。这表明配加精炼渣和经济料对生球的热稳定性和爆裂性能没有影响。
    110℃烘干2h的干球、各爆裂温度加热5min的球团和900℃预热30min的球团抗压强度,无论是烘干球还是各温度预热球的抗压强度都是方案3最低,方案4低于基准值,方案1、2抗压强度较高,与基准值比较接近。这表明干球和预热球的抗压强度与原料结构(包括精炼渣和低价矿配比)有显著的关系,但是就精炼渣和低价矿配比对这一抗压强度影响程度及规律还有待进一步的详细试验研究和微观分析。各方案的化学成分随配料结构的不同而变化,wCaO随精炼渣配比的升高而显著增加,三元碱度R3随精炼渣配比的升高而提高。各方案的品位都在58%以上,高于目前炼钢用的块矿品位53%。各方案球团矿的wF℃O都比较高,这是因为焙烧试验是在密闭状态下完成的,没有通入空气,在炉内缺氧的情况下原料中一些与氧结合能力比铁强的物质(如S、P)夺取F℃2O3中氧将其还原为F℃XO或F℃3O4,因此成品球F℃O升高。就转炉冶炼来说,在吹炼初期保持渣中较高的F℃O含量可以加速石灰溶解使C2S壳层疏松,使其成低熔点化合物进入渣中,改善脱S、P的动力学条件;另外也能够迅速为炉渣提供脱P所需的F℃O而满足脱P的热力学条件,能够提高脱P效果。
   对矿粉压球机球团矿抗压强度的影响,各组焙烧后球团矿的抗压强度。
由于方案4在1250℃软熔非常严重,只取到了3个球检测抗压强度。不同温度下各方案的焙烧球强度都比较低。1150℃时各方案抗压强度均值基本都在(700-100)N/个球范围内;1200℃时,总体抗压强度比1150℃有所提高,除方案4抗压强度808N/个球外,其余均在1000N/个球左右。1250℃时,除基准样和方案4比1200℃时降低外,方案1~3的抗压强度与1200℃基本一致。本试验球团矿强度低于正常酸性球团矿的主要原因是本试验是在缺乏氧气的密闭的焙烧炉内进行的,没有经历正常的氧化固结过程。其他原因:配加废精炼渣后,在还原焙烧气氛下,可能会生成低熔点(1100℃)的钙铁橄榄石,而这种钙铁橄榄石的强度较低;原料粒度过粗,球团内颗粒间接触面小且致密性较差,球体微小气孔较多、孔隙率较高(这从球团矿断面可以明显看出);?脉石成分较高,形成了大量强度低的玻璃质物质;受污泥块粒等影响,导致球团烧损较大产生空腔,影响了整体抗压强度的提高。
   由于炼钢工艺对矿粉压球机球团矿强度没有特殊要求(一般500N/球即可),因此,球团矿强度虽然不高,但是仍能满足炼钢要求。各方案球团焙烧软熔情况比较基准和方案4在1150℃都出现3~5个球粘连一起的现象,在1200℃时已经明显软化粘连并与金属笼子粘连需要用力敲打才能完全倒出来;1250℃已经融化成一体。精炼渣配比较高的方案1~3也分别在1200,从有些精炼渣配比高的球团矿断面可以看到一些有脉石成分烧结成的淡青色或淡白色的玻璃质,这证明球团内部脉石成分较多且有时比较集中,球团表面及内部有较多的微小细孔,结构疏松类似于海绵体,这虽然影响球团矿强度,但却有助于转炉冶炼过程中氧化还原反应向球团内部的快速进行或1250℃出现3~5个球粘连一起的现象,软熔温度比基准和方案4高50℃以上,由此可见,球团矿的软熔温度随精炼渣的配加和配比的增加而升高。这可能是因为基准样和方案4中的球团矿SiO2含量高且易形成低熔点化合物有关,也可能是因为配加大量精炼渣后阻碍了球团内部低熔点物质的形成。方案4球团的焙烧软熔温度低对竖炉来说易产生结瘤,但这可以通过降低焙烧温度来避免;而从转炉冶炼工艺来讲,软熔温度低能够加快化渣速度和改善渣的流动性。
     从表3以上分析可以看出,方案4各项指标相对较好,能满足炼钢需求,球团原料成本最低,只有586元/t,与同期生产时的原料成本730元/t、球团矿品位63.5%相比,原料成本降低144元/t,考虑品位降低4.7个百分点影响47元/t(球团矿品位每降低1%,价格降低10元/t,实际吨球成本降低97元,如按济钢炼钢日需球团矿1000t计算,年效益达到3201万元;在低价矿用量一致的情况下配35kg/t精炼渣可比基准成本607元/t降低2元/t,年效益66万元,同时也实现了资源综合利用和环境友好。
结论
1)随着精炼渣配比增加,生球成球速度、落下强度和抗压强度有所降低,但仍能满足要求。
2)配加和调整精炼渣与低价矿配比生球抗爆性能都较好;增加精炼渣配比和降低低价矿配比产生高熔点物质,焙烧温度需提高50℃左右。
3)配加精炼渣和低价矿,混合料粒度变粗,球团结构疏松,CaO、MgO和脉石含量较高,碱度升高,成品球抗压强度低于正常水平,但能满足转炉生产要求。
4)密闭焙烧的球团矿F℃O含量高,可以加速转炉内石灰溶解化渣,改善脱S、P效果。
5)方案4(精炼渣配比35kg/t和低价矿配比400kg/t)矿粉压球机球团矿的软熔温度低有助于加快转炉化渣速度和改善渣的流动性。
6)配加精炼渣和低价矿能生产满足炼钢要求的熔剂性矿粉压球机球团矿,可取得显著的经济效益和环境效益。方案4各项指标较好、成本最低,是进行工业生产的最佳方案。


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