【新刊速覽】?張珈銘：高溫預(yù)處理對褐鐵礦塊礦冶金性能的影響
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高溫預(yù)處理對褐鐵礦塊礦冶金性能的影響
張珈銘，柴軼凡，王世杰，石顏碩，羅果萍，安勝利
(內(nèi)蒙古科技大學材料與冶金學院， 內(nèi)蒙古 包頭 014000)
天然塊礦具有品位高、粒度適宜、組織結(jié)構(gòu)疏松、氣孔度較高等特點，應(yīng)用于高爐煉鐵在性能上具有一定的優(yōu)勢。但天然塊礦濕度大、結(jié)晶水含量高、表面附著細小顆粒等問題成為阻礙塊礦大規(guī)模入爐的關(guān)鍵，而通過高溫預(yù)處理可以有效降低天然塊礦內(nèi)部結(jié)晶水含量，提高孔隙率。為此探索高溫預(yù)處理前后褐鐵礦的冶金性能，判斷高溫預(yù)處理后天然褐鐵礦入爐的可行性。研究證明高溫預(yù)處理使得褐鐵礦內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，由緊實的致密狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樨炌畎褰Y(jié)結(jié)構(gòu)，結(jié)晶水含量降低，孔隙率提高，抗壓強度降低。低溫還原粉化指數(shù)(I
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)和還原度(R
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)是評價礦石原料入爐的重要指標，是塊礦能否順利入爐、保障高爐透氣性和高爐順行的評判依據(jù)。高溫預(yù)處理對天然褐鐵礦冶金性能具有有利影響，低溫還原粉化過程主要降低小顆粒褐鐵礦掉落比例，高溫預(yù)處理后褐鐵礦
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>6.30由66.12%提高至73.21%，
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>3.15由82.08%提高至86.48%，
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<0.50由7.97%降低至6.47%；高溫預(yù)處理主要影響褐鐵礦中溫還原過程中還原性氣體與褐鐵礦接觸面積，即孔隙率是影響還原度的因素之一，經(jīng)高溫預(yù)處理后褐鐵礦平均孔隙率提高4.77個百分點，高溫預(yù)處理前褐鐵礦
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t
由79.58%提高到84.23%。研究結(jié)果可為高溫預(yù)處理后褐鐵礦入爐提供理論依據(jù)。
褐鐵礦； 預(yù)處理； 結(jié)晶水； 還原度； 低溫還原粉化性能
天然塊礦具有品位高、粒度適宜、組織結(jié)構(gòu)疏松、氣孔度較高等特點，應(yīng)用于高爐時在性能上具有一定的優(yōu)勢，酸性的天然塊礦和高堿度的燒結(jié)礦由于自身的特性不同，在高爐的高溫區(qū)域存在復(fù)雜的交互反應(yīng)，并能夠有效改善混合爐料冶金性能。爐料的合理布控是提高高爐生產(chǎn)和降低企業(yè)成本的有效手段，在滿足企業(yè)實際生產(chǎn)的同時，要因勢利導、因地制宜，加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，保障高爐穩(wěn)定順行，同時滿足技術(shù)優(yōu)化和控制成本需求。目前高爐配加天然塊礦對降低企業(yè)生產(chǎn)成本和改善爐料結(jié)構(gòu)起到了至關(guān)重要的作用。某鋼企2 680 m
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高爐配加18%天然塊礦取得較好經(jīng)濟效益，原料成本降低約2.38元/t；青島特鋼使用紐曼塊礦仍可實現(xiàn)高爐穩(wěn)定順行；威鋼選用紐曼塊礦和吉布森塊礦，2種塊礦低溫還原粉化指數(shù)較好(均大于80%)，還原度較高(大于65%)，滿足高爐冶煉要求；包鋼四號和五號高爐選配20%蒙古礦和澳礦混合塊礦，對高爐各項指標影響較小；永鋒鋼鐵高爐冶煉配加20%塊礦，產(chǎn)量實現(xiàn)4 000 t/d以上，噸鐵成本降低30元左右；唐鋼二號高爐改變?nèi)霠t爐料結(jié)構(gòu)，選配20%左右天然塊礦混合塊礦，在該配比結(jié)構(gòu)下高爐風量風壓水平穩(wěn)定，透氣性指數(shù)較高，煤氣利用率水平較高。龐焯剛等研究證明，選配18%預(yù)脫水澳礦替換傳統(tǒng)爐料結(jié)構(gòu)，可有效降低CO
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排放。
但對天然塊礦而言，其濕度大、結(jié)晶水含量高、表面附著細小顆粒等，這些問題成為阻礙塊礦大規(guī)模使用的關(guān)鍵，而通過高溫預(yù)處理可以有效降低天然塊礦內(nèi)部結(jié)晶水含量并脫落塊礦表面附著顆粒，進而提高其入爐指標。在實際生產(chǎn)中，針對燒結(jié)礦和球團礦入爐問題已構(gòu)建了較為完善的研究系統(tǒng)，但對塊礦的直接入爐研究較少，有效參考依據(jù)并不全面?；诖?，筆者深入研究了經(jīng)高溫預(yù)處理后褐鐵礦塊礦（以下簡稱褐鐵礦）的冶金性能，以褐鐵礦低溫還原粉化指數(shù)以及還原度為主要參考指標，對比了高溫預(yù)處理前后褐鐵礦的各項性能差異，為高溫預(yù)處理后褐鐵礦入爐提供行之有效的理論依據(jù)。
為探究高溫預(yù)處理對天然褐鐵礦冶金性能的影響，通過熱重分析獲得TG以及DTG曲線，利用還原爐獲得高溫預(yù)處理前后褐鐵礦低溫還原粉化指數(shù)以及還原度，所得結(jié)論如下：
1)高溫預(yù)處理使天然褐鐵礦內(nèi)部由孔洞結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樨炌罱Y(jié)構(gòu)，孔隙率提高，抗壓強度下降，結(jié)晶水含量降低，滿足入爐基本要求。
2)通過熱重分析，高溫預(yù)處理前褐鐵礦在N
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氣氛下失重要高于高溫預(yù)處理后褐鐵礦，其中褐鐵礦內(nèi)部結(jié)晶水析出為主要影響因素，高溫預(yù)處理前失重為6.10%，高溫預(yù)處理后有所降低，其失重為1.64%。
3)低溫還原粉化試驗中，高溫預(yù)處理后褐鐵礦大于3.15 mm粒徑所占比例更高，即高溫預(yù)處理能夠提高褐鐵礦低溫還原粉化指數(shù)，
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>3.15為86.48%，較未經(jīng)高溫預(yù)處理褐鐵礦提高4.40個百分點。
4)高溫預(yù)處理后褐鐵礦內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，孔隙率得以提高，使得還原性氣體與褐鐵礦接觸面積增大，還原更加充分，還原度
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為84.23%，較未高溫預(yù)處理褐鐵礦提高約4.65個百分點。
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