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配加精煉渣和低價礦生產熔劑性礦粉壓球機球團

發布時間:2018-04-27 08:44| 瀏覽: |來源: 新聞中心

為降低球團原料成本和開發生產新品種擴大用戶范圍,濟鋼礦粉壓球機球團廠積極開拓低價原料資源代替高價精粉和聯系爭取濟鋼煉鋼廠使用礦粉壓球機球團礦作為煉鋼的降溫劑、造渣劑。目前煉鋼爐外精煉產生的精煉渣大多作為固體廢棄物拋棄,既污染了環境,又浪費了資源。精煉渣是一種以是轉爐渣料所必須的。所以,配加精煉渣既可提高礦粉壓球機球團礦CaO含量和堿度,滿足煉鋼要求,又可降低原料成本。濟鋼礦粉壓球機球團廠決定利用煉鋼廢棄的精煉渣和低價礦進行生產煉鋼用經濟性熔劑性球團礦的實驗室試驗。
本次試驗所用原料的各種原料的理化性能和價格,試驗用鈣基膨潤土的理化性能根據煉鋼廠提出的成分要求,球團廠能夠得到的精粉和低價礦資源,制定了試驗配料方案見表3。選擇當期現場生產用料結構作為試驗基準,以便對比分析。為提高各組方案的可比性,污泥和皂土配比分別統一定為154%(即90kg/t)和213%(即24kg/t)。配料、混料、造球和爆裂焙燒試驗都是利用礦粉壓球機球團廠實驗室現有設備完成。其中用精確度為0.1g的電子天平(型號:JS-06A)稱量物料;用V型雙軸攪拌機(型號:V50L)進行混料;造球在<1000mm×650mm可調速礦粉壓球機上進行;水分在恒溫110℃、干燥2h后進行檢測;生球爆裂(靜態,下同)和預熱、焙燒試驗均在自動控溫試驗爐(型號:RX3-40-16)內密閉狀態下進行;焙燒球抗壓強度是在微機控制冶金礦粉壓球機球團抗壓試驗機上按GB/T14201-93檢測方法測試。
   原料準備和造球,每次按比例配料5kg,然后裝入混料機混5min;取250g測混合料水分和粒度,剩余料全部進行造球。礦粉壓球機轉速頻率設定為30Hz,造球時間均為15min(其中造母球2~3min,加料長球9~10min,滾動壓實3min)。造球過程根據測算的混合料水分確定和控制加水量,按照方案標準在造球前用量筒取好加水量,盡量確保每次造球水分符合試驗要求,以便在同等含水率水平下進行比較,同時測試生球性能和爆裂情況。為與現場保持一致,沒有對污泥小塊人工研磨處理。
    用孔徑為8、10、15mm的篩子對生球進行篩分,稱量10~15mm粒級生球所占總生球量的百分比。分別取10~15mm粒級的生球20個測試落下強度、20個測試抗壓強度、500g測試水分。落下強度測定是按生球從0.5m高度落在厚度為30mm的鋼板上不破裂的最大次數計算,生球抗壓強度是利用電子天平進行檢測。按照標準取10~15mm生球進行干燥和焙燒試驗,每次分別取30個生球依次測試550、650、750℃靜置5min的爆裂率和抗壓強度。焙燒溫度分別按1050、1200、1250℃焙燒30min進行,測試焙燒后強度和觀察軟熔情況。抗壓強度按ISO)4700標準在自動測壓機測試。
    各方案混合料水分、-0.074mm粒級含量及生球水分、落下強度和抗壓強度。對造球過程和生球水分的影響因原料粒度、水分和不同方案的配比結構差異都較大,所以各組方案的混合料粒度和水分差別也較大。各組方案混合料-0.074mm粒級含量較低,基本都在60%以下。但不同方案的混合料粒度也有不同差異,其中方案1~3由于粒度較細的智利粉、MBR粉和精煉渣配比相對較高,所以-0.074mm含量比方案4約高5個百分點。
     因俄羅斯粉和精煉渣及MBR水分都比較低,所以隨以上3種原料總配比的增加混合料水分呈明顯下降趨勢,造球過程中加水也越多。為盡量保證各組方案生球水分與基準球水分的相對穩定,造球過程中注意調整和控制加水量。造球過程中發現精煉渣配比較高的方案1~3成球速度也相對較慢,小球相對較多。
    可以看出精煉渣配比最低的方案4的生球落下強度與基準值一致,保持在514次/球的相對較高水平;但是方案1~3的生球落下強度就明顯降低,分別為412、316和414次/球,這與精煉渣配比高有關,也可能與經濟料等料種配比的變化有一定關系。但方案1和3落下強度仍大于4次/球,能夠滿足生產基本需求。
    方案3和4的抗壓強度1213和1312N/球,與基準1216N/球基本一致;方案1和2抗壓強度在1013N/球左右比基準值約低2N/球,這一方面可能是因為精煉渣配比高,另一方面可能與配料結構(如方案2配加了成球性差的MBR粉)及混合料水分較低有關。
    可以看出,方案4的生球成球率(即10~15mm粒級合格率)最高,達到4.9%,比基準值59.5%高出25.4個百分點;方案1與基準值基本一致;方案3為54.9%低于基準值;方案2最低,只有41.9%,主要是6~8mm的小球比例較高。其成球率低的原因可能是:一是精煉渣配比最高,二是配加了大量成球性差的MBR粉,成球速度較慢。當然,混合料水分變化對成球率也有一定影響。對各組生球分別在550、650、750℃靜置5min進行靜態抗爆測試,結果見圖1。從圖1可以看出,各組方案生球的熱穩定性和抗爆性較好。在550和650℃,各組生球都沒有發生爆裂;在750℃靜置5min只有基準和方案4各出現2個微裂球;按預熱帶溫度900℃焙燒30min只有基準樣出現1個爆裂球。這表明配加精煉渣和經濟料對生球的熱穩定性和爆裂性能沒有影響。
    110℃烘干2h的干球、各爆裂溫度加熱5min的球團和900℃預熱30min的球團抗壓強度,無論是烘干球還是各溫度預熱球的抗壓強度都是方案3最低,方案4低于基準值,方案1、2抗壓強度較高,與基準值比較接近。這表明干球和預熱球的抗壓強度與原料結構(包括精煉渣和低價礦配比)有顯著的關系,但是就精煉渣和低價礦配比對這一抗壓強度影響程度及規律還有待進一步的詳細試驗研究和微觀分析。各方案的化學成分隨配料結構的不同而變化,wCaO隨精煉渣配比的升高而顯著增加,三元堿度R3隨精煉渣配比的升高而提高。各方案的品位都在58%以上,高于目前煉鋼用的塊礦品位53%。各方案球團礦的wF℃O都比較高,這是因為焙燒試驗是在密閉狀態下完成的,沒有通入空氣,在爐內缺氧的情況下原料中一些與氧結合能力比鐵強的物質(如S、P)奪取F℃2O3中氧將其還原為F℃XO或F℃3O4,因此成品球F℃O升高。就轉爐冶煉來說,在吹煉初期保持渣中較高的F℃O含量可以加速石灰溶解使C2S殼層疏松,使其成低熔點化合物進入渣中,改善脫S、P的動力學條件;另外也能夠迅速為爐渣提供脫P所需的F℃O而滿足脫P的熱力學條件,能夠提高脫P效果。
   對礦粉壓球機球團礦抗壓強度的影響,各組焙燒后球團礦的抗壓強度。
由于方案4在1250℃軟熔非常嚴重,只取到了3個球檢測抗壓強度。不同溫度下各方案的焙燒球強度都比較低。1150℃時各方案抗壓強度均值基本都在(700-100)N/個球范圍內;1200℃時,總體抗壓強度比1150℃有所提高,除方案4抗壓強度808N/個球外,其余均在1000N/個球左右。1250℃時,除基準樣和方案4比1200℃時降低外,方案1~3的抗壓強度與1200℃基本一致。本試驗球團礦強度低于正常酸性球團礦的主要原因是本試驗是在缺乏氧氣的密閉的焙燒爐內進行的,沒有經歷正常的氧化固結過程。其他原因:配加廢精煉渣后,在還原焙燒氣氛下,可能會生成低熔點(1100℃)的鈣鐵橄欖石,而這種鈣鐵橄欖石的強度較低;原料粒度過粗,球團內顆粒間接觸面小且致密性較差,球體微小氣孔較多、孔隙率較高(這從球團礦斷面可以明顯看出);?脈石成分較高,形成了大量強度低的玻璃質物質;受污泥塊粒等影響,導致球團燒損較大產生空腔,影響了整體抗壓強度的提高。
   由于煉鋼工藝對礦粉壓球機球團礦強度沒有特殊要求(一般500N/球即可),因此,球團礦強度雖然不高,但是仍能滿足煉鋼要求。各方案球團焙燒軟熔情況比較基準和方案4在1150℃都出現3~5個球粘連一起的現象,在1200℃時已經明顯軟化粘連并與金屬籠子粘連需要用力敲打才能完全倒出來;1250℃已經融化成一體。精煉渣配比較高的方案1~3也分別在1200,從有些精煉渣配比高的球團礦斷面可以看到一些有脈石成分燒結成的淡青色或淡白色的玻璃質,這證明球團內部脈石成分較多且有時比較集中,球團表面及內部有較多的微小細孔,結構疏松類似于海綿體,這雖然影響球團礦強度,但卻有助于轉爐冶煉過程中氧化還原反應向球團內部的快速進行或1250℃出現3~5個球粘連一起的現象,軟熔溫度比基準和方案4高50℃以上,由此可見,球團礦的軟熔溫度隨精煉渣的配加和配比的增加而升高。這可能是因為基準樣和方案4中的球團礦SiO2含量高且易形成低熔點化合物有關,也可能是因為配加大量精煉渣后阻礙了球團內部低熔點物質的形成。方案4球團的焙燒軟熔溫度低對豎爐來說易產生結瘤,但這可以通過降低焙燒溫度來避免;而從轉爐冶煉工藝來講,軟熔溫度低能夠加快化渣速度和改善渣的流動性。
     從表3以上分析可以看出,方案4各項指標相對較好,能滿足煉鋼需求,球團原料成本最低,只有586元/t,與同期生產時的原料成本730元/t、球團礦品位63.5%相比,原料成本降低144元/t,考慮品位降低4.7個百分點影響47元/t(球團礦品位每降低1%,價格降低10元/t,實際噸球成本降低97元,如按濟鋼煉鋼日需球團礦1000t計算,年效益達到3201萬元;在低價礦用量一致的情況下配35kg/t精煉渣可比基準成本607元/t降低2元/t,年效益66萬元,同時也實現了資源綜合利用和環境友好。
結論
1)隨著精煉渣配比增加,生球成球速度、落下強度和抗壓強度有所降低,但仍能滿足要求。
2)配加和調整精煉渣與低價礦配比生球抗爆性能都較好;增加精煉渣配比和降低低價礦配比產生高熔點物質,焙燒溫度需提高50℃左右。
3)配加精煉渣和低價礦,混合料粒度變粗,球團結構疏松,CaO、MgO和脈石含量較高,堿度升高,成品球抗壓強度低于正常水平,但能滿足轉爐生產要求。
4)密閉焙燒的球團礦F℃O含量高,可以加速轉爐內石灰溶解化渣,改善脫S、P效果。
5)方案4(精煉渣配比35kg/t和低價礦配比400kg/t)礦粉壓球機球團礦的軟熔溫度低有助于加快轉爐化渣速度和改善渣的流動性。
6)配加精煉渣和低價礦能生產滿足煉鋼要求的熔劑性礦粉壓球機球團礦,可取得顯著的經濟效益和環境效益。方案4各項指標較好、成本最低,是進行工業生產的最佳方案。

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