专利名称：低温烧结赤铁矿和褐铁矿粉的方法
一种低温烧结赤铁矿和褐铁矿粉的方法，用于在烧结机上烧结铁矿石和石灰等辅料成烧结矿，属于化学、冶金领域。
烧结矿是炼铁生产的主要原料，现行的烧结方法是将铁矿石、精矿粉加入石灰、炭粉等辅助原料，混合后将混合料在烧结机上烧结，由于各国的矿石资源不同，要烧结成好的炼铁用的烧结矿，国外多用赤铁矿、我国多用磁铁矿对矿石进行烧结，该过程是对原材料的预处理。现行的烧结温度控制在1300℃以上，在这温度形成的烧结矿显微结构为均质结构，均质结构是指未经显微检查时烧结矿看似均匀的熔融结构。
背景技术：
的不足之处在于1.烧结矿的组成趋近于硅酸盐化合物，使还原率降低;2.原材料选择范围较窄;3.能耗高。
本发明的目的在于避免上述背景技术的不足之处而提供一种能生产出具有显微结构理想、强度好、还原性好、软熔特性好的非均质结构烧结矿的低温烧结赤铁矿和褐铁矿粉的方法。
本发明的目的可以通过以下措施来达到，将赤铁矿和褐铁矿粉、精矿粉加入石灰、炭粉等辅助原料，混合物在烧结机上烧结，烧结温度在1200-1295℃，在1100℃以上温度保持4-8分钟，烧结料层厚度为360-420mm，烧结机台车低速行驶，采用偏析布料。
铁酸钙系矿物结晶能力很强，即使在低温液相(1200-1295℃)中或空气中急冷，铁酸钙系统矿物也不会形成玻璃相，而形成针状、树枝状、板状铁酸钙晶体。由于针状铁酸钙具有较高的弹性，故强度高。又由于针状铁酸钙具有较大的表面积，不易被渣相包裹，且含有大量直径仅几微米的气孔。这种状态的铁酸钙中固溶的硅、铝等杂质比板状铁酸钙等矿物少，针状铁酸钙还原性好，粘结力强，烧结矿以生成针状铁酸钙系矿物作粘结相为最佳。
在低温烧结成的烧结矿为非均质结构，即部分熔化了的矿物去粘结矿粒的结构，基本象征是针状铁酸钙和残余赤铁矿粒的共生物CaO-Al2O3-SiO2-Fe2O3四元素氧化物的细纤维状粘结相，即钙铝硅铁固溶体(简称针状铁酸钙SFCA)，另一部分是残留矿粒。因此烧结矿具有较好的强度和良好的还原性。
要获得良好的烧结矿必须选取烧结原料品种和配比，达到适宜生成SFCA和残留赤铁矿粒的条件。赤铁矿和褐铁矿粉的配比，要求占含铁原料的40%以上，精矿粉占含铁原料的30%左右。澳大利亚的罗布河矿是一种价格较低的褐铁矿，罗布河矿带有约10%结晶水，SiO2含量低(5.7%±)，Al2O3含量高(2.75%±)，其特点为造球性好、熔点低、还原性好，适于低温烧结，罗布河矿粉配比以占含铁原料的20%左右为好。低温烧结矿需有较多的粗矿粒作为残存矿粒，尤以多孔的赤铁矿或褐铁矿为佳，配30%左右精矿粉能提高烧结强度，降低固体燃烧消耗。
烧结温度对烧结矿的矿相组成起着至关重要的影响，低温烧结温度控制在1200-1295℃，SFCA的矿相呈针状，当烧结温度低于1200℃，则SFCA不易生成，高于1295℃，则SFCA将逐步熔化分解。烧结温度较好范围为1220-1270℃，SFCA的形成随温度升高，晶体变大，烧结最佳温度为1250℃。当混合料低温烧结后，要在较高温度下保持一段时间，一般保持烧结料在1100℃以上温度保持有4-8分钟的持续反应时间，以利于SFCA的形成和发育。
低温烧结的过程控制除与烧结温度有关外，还与配碳量、偏析布料、厚料层和低机速等因素有关。
烧结料层温度取决于配碳量，低温烧结要求控制低配碳量，炭粉量在4-5%时，烧结矿中SFCA较多，烧结矿成品率提高，燃耗较低。由于混合料中炭粉量显著下降，一般可使烧结矿中FeO含量降低到10%左右，当烧结矿FeO下降1%时，高炉焦比可下降1.5%，烧结矿转鼓强度提高，成品烧结矿含粉率下降。
由于烧结料层有自上而下的自动蓄热作用，通常料层下部的烧结温度要高于上部的烧结温度，料层越高，上下温差越大，为了达到上下温度都能满足SFCA的生成条件，因此料层温度应相对均匀，温差不能太大，偏析布料是实现料层温度均匀化的主要手段。由于偏析布料控制适当的燃料粒度和混合料水份，使含碳量少的大颗粒偏向低层，达到顶层含碳量较高，底层较低，这有利于烧结温度的均匀化。
厚料层是低温烧结的必备条件，厚料层的自动蓄热作用好，散热少，热利用率高，可以在较低的配碳量下进行。倘若料层薄，强度差的表层矿所占比例大，烧结矿冷却也快，因此配碳量过低时，难于得到所要求的烧结矿强度和结构，甚至使烧结过程难以进行。所以烧结时料层厚度为360-420mm。
在高温烧结完成后，要有较长保温时间和较慢的冷却速度，烧结矿冷却速度在20℃/分时才能生成针状铁酸钙，倘若冷却速度大时，则生成圆柱状铁酸钙，甚至只能生成硅酸二钙。为了满足低冷却速度，烧结机台车低速行驶。
碱度(CaO/SiO2)是影响烧结矿矿相组成的主要因素之一，铁酸钙主要由CaO和Fe2O3组成，只有提高CaO的含量，并在低温下烧结，才能生成以SFCA为主要粘结相的烧结矿。当碱度从1.2增加至1.8时，铁酸钙快速增长，碱度每提高0.1，铁酸钙平均增长5.73%，铁酸钙含量增加，使烧结矿的还原性上升，强度提高，而碱度从2.1增加到3.0时，碱度每增加0.1，铁酸钙增加3.17%。说明从自熔性到高碱度范围内随着碱度的提高，铁酸钙增长的绝对值比超高碱度为多，当碱度过高时，烧结矿中往往存在不少游离的CaO，所以碱度并不是越高越好，要有个合适值，低温烧结要求碱度控制在1.5-2.0，碱度(CaO/SiO2)在1.8为最佳。
低温烧结要有适宜的Al2O3/SiO2的比值，烧结矿中SFCA的生产量以及烧结矿的质量与Al2O3含量有紧密的关系。当Al2O3增加，SFCA的生产量显著增加，并使SFCA趋于稳定，当烧结混合料Al2O3/SiO2控制在0.2-0.3之间，烧结矿可以生成较多的SFCA，但为了防止烧结矿强度下降和低温还原粉化率的显著增加，Al2O3的含量应低于2.1%。
烧结过程中添加MgO对改善烧结矿低温还原粉化率及高炉冶炼的软化熔融特性非常显著，但MgO对成品率、烧结矿强度有不利影响，使烧结燃耗增加、利用系数下降。当烧结矿中MgO含量由4.61%降低到3.61%，转鼓强度提高了5.06%，高炉利用系数提高了0.147t/m3·h，同时烧结固体燃料下降了1.84Kg/t，因此，应当注意控制MgO含量。
本发明的特点是以较低的烧结温度使烧结混合料中部分矿粉起反应，生产一种强度好，还原性高的针状铁酸钙，并以此去粘结包裹那些未起反应的残余矿粒的优质烧结矿。
下面结合最佳实施例对本发明进一步加以阐述在18m2烧结机上进行生产，烧结矿石混合配比精矿粉(含铁总量62.59%)29.8%，澳大利亚的罗布河褐铁矿粉(TFe58.23%)20.98%，九江矿(TFe52.75%)9.74%，返矿21.27%，其它矿18.21%。矿石混合料配比为平铺混匀料的72.64%，白云石11.60%，石灰石5.66%，消石灰5.55%，焦炭粉4.55%，平铺混匀料水份控制在7%，烧结矿碱度控制在1.8。
烧结工艺参数为点火温度1185℃，烧结温度1250℃，风箱负压11.5KPa，料层厚度390mm，抽风机能力2000m3/min，在1100℃以上温度保持5分钟，并降低机速，烧结机台车速度为0.85m/min，垂直烧结速度为27.6mm/min。
稳定低碳作业，以FeO指导配料，改焦炭粉内配为外配，配碳量控制在4.55%。
采用大反射板倾角，使含碳量少的大颗粒偏向低层来达到偏析布料，料层顶层含碳量4.18%，底层含碳量为3.81%，从而实现料层烧结温度均匀化。
低温烧结在原料配制、烧结过程控制和稳定操作等方面达到一定要求，使烧结矿形成非均质结构的烧结矿。烧结矿矿相组成磁铁矿27.4%，赤铁矿13.4%，铁酸钙39.8%，硅酸二钙11.6%，玻璃相4.8%，黄长石0.6%，橄榄石0.20%。
通过上述方法生产出的高还原性烧结矿，以针状铁酸钙为主的铁酸钙含量接近40%，高温烧结矿的各项指标均有明显改观，提高了烧结机利用系数，烧结矿产量提高了14.4%，烧结固体燃耗折标煤从83.67Kg标煤/吨降至53.39Kg标煤/吨，ISO转鼓强度提高0.5%，烧结矿中FeO从15.43%降至10.65%，由于烧结矿还原度的大幅度提高，使高炉入炉焦比减少10Kg/吨，高炉利用系数提高6.1%。
本发明与背景技术相比具有如下优点1.可生产出夹有未熔矿石非均质结构的还原性好的烧结矿，拓宽了普通烧结机的应用范围;
2.降低烧结矿生产用的固体燃料;
3.提高烧结矿还原性能，从而进一步提高高炉利用系数，降低高炉焦比;
4.原料选用范围宽，能使用一些廉价的赤铁矿、褐铁矿，降低生产成本。
权利要求
1.一种低温烧结赤铁矿和褐铁矿粉的方法，将铁矿石、精矿粉加入石灰、炭粉等辅助原料，混合物在烧结机上烧结，其特征在于烧结温度在1200-1295℃，在1100℃以上温度保持4-8分钟，烧结料层厚度为360-420mm，烧结机台车低速行驶，采用偏折布料。
2.根据权利要求1所述的低温烧结赤铁矿和褐铁矿粉的方法，其特征在于赤铁矿和褐铁矿粉的配比占含铁原料的40%以上。
3.根据权利要求1所述的低温烧结赤铁矿和褐铁矿粉的方法，其特征在于碱度(CaO/SiO2)在1.5-2.0。
4.根据权利要求1所述的低温烧结赤铁矿和褐铁矿粉的方法，其特征在于Al2O3/SiO2比值控制在0.2-0.3。
5.根据权利要求1所述的低温烧结赤铁矿和褐铁矿粉的方法，其特征在于控制低配碳量，碳粉量为总混合料的4-5%。
6.根据权利要求1所述的低温烧结赤铁矿和褐铁矿粉的方法，其特征在于碱度(CaO/SiO2)在1.8为最佳。
7.根据权利要求1所述的低温烧结赤铁矿和褐铁矿粉的方法，其特征在于烧结温度较好范围为1220-1270℃。
8.根据权利要求1所述的低温烧结赤铁矿和褐铁矿粉的方法，其特征在于烧结最佳温度为1250℃。
全文摘要
一种低温烧结赤铁矿和褐铁矿粉的方法，用于在烧结机上烧结铁矿石和石灰等辅料成烧结矿，属于化学、冶金领域。本发明特征在于烧结温度在1200—1295℃在1100℃以上温度保持4—8分钟，烧结料层厚度为360—420mm，烧结机台车低速行驶，采用偏析布料。碱度控制在1.5—2.0，Al
文档编号C22B1/16GK1096329SQ93115139
公开日1994年12月14日 申请日期1993年12月17日 优先权日1993年12月17日
发明者包长庚, 吴治平, 谭玲, 陈广孝, 贺志恒 申请人:南京第二钢铁厂