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白云鄂博矿是一个铁、稀土、铌等多种矿物共生的复合矿床,具有组成元素矿物繁多,结构构造复杂的特点。由于白云鄂博铁精矿是含氟含碱金属较高的特殊矿,为了最大限度的减少“三口一瘤”现象,保护炉衬、提高高炉寿命,在冶炼过程中必须要考虑到高炉渣排碱问题。
针对包头特殊矿冶炼特点,本文提出通过确保合适的炉渣MgO含量有效地解决包钢高炉炉渣碱度低脱硫能力差的问题,同时为了提高烧结工序的生产效率、改善烧结矿的冶金性能,强化高炉冶炼、提高高炉利用系数,降低焦比,保证炉况顺行,本文从研究烧结工艺、烧结矿性能以及合理的炉料结构入手,重点讨论了MgO对烧结工艺、烧结矿组成以及对包钢特殊矿冶炼时产生的影响,并进行了工业试验,从而制定适合于包钢特殊矿冶炼的工艺参数和合理的炉料结构并对今后的发展方向提出新的建议,为包头特殊矿冶炼开拓了新的途径。
研究内容及结果主要包括以下部分:
(1)MgO含量对烧结生产的影响。随烧结原料中MgO含量的增加,混合料制粒效果及料层的透气性变差,生产率降低,能耗增高。
(2)MgO含量对烧结矿冷态强度的影响。随烧结矿中MgO含量的提高,烧结矿冷态强度呈下降趋势。究其原因,含高MgO粘结相,粘度高而且表面张力大,难于润湿铁矿物,不利于粘结相在铁矿微粒之间的弥散分布,因而导致了烧结矿的冷态强度下降。
(3)MgO含量对烧结矿高温软熔性能的影响。随烧结矿中MgO含量的提高,烧结矿的软化区间变化不大,但熔化区间明显变宽。MgO含量从1.3%t曾加到3.0%时:低碱度烧结矿的软熔带温度区间从217℃增加到326℃;高碱度烧结矿的软熔带温度区间从311℃增加到389℃。软熔带温度区间的增大,导致软熔带变宽,料柱透气性变差,气流不顺,高炉难以顺行,焦比增加,不易强化等。
(4)MgO含量对烧结矿低温还原粉化性能的影响。随着烧结原料中。MgO含量的提高,烧结矿的低温还原粉化性能得到改善。这是由于烧结生产中。MgO有足够的时间扩散入铁精矿颗粒内部,MgO和铁矿物形成连续固溶体,阻碍了再生赤铁矿生成,从而起到抑制烧结矿低温还原粉化的作用。
(5)在实验室试验的基础上,进行了合理炉料结构的研究。高碱度高MgO烧结矿配加酸性球团与低MgO烧结矿配加菱镁石块,这两种炉料结构虽然都可一定量地降低铁矿石软熔带温度区间,但均不适合包钢高炉的强化冶炼。某铁厂工业试验表明,低MgO烧结矿配加含MgO球团炉料结构料柱压差降低4.82%,产量提高0.66%,有利于高炉强化冶炼。
(6)确定包钢合理炉料结构并进行现场试验。生产试验表明,包钢特殊矿原燃料条件下,生产含MgO球团与低MgO烧结矿是可行的。低MgO烧结矿配加含MgO球团的炉料结构,可以增产约1.0%,降低焦比约3.0%,提高脱硫能力10%左右,从而达到强化冶炼、提高包钢炉渣脱硫能力的目的。
综合研究结果,烧结矿中添加含MgO熔剂将对烧结工艺及烧结矿的冷态强度和高温软熔性能等产生不利影响,低MgO烧结矿配加含MgO球团的炉料结构,可提高包钢炉渣脱硫能力,实现高炉稳定、顺行、高产、降耗的目的,有利于高炉强化冶炼,对包头特殊矿和一般铁矿石冶炼都具有重要意义。