含硼復(fù)合添加劑強(qiáng)化巴西赤鐵礦球團(tuán)制備及機(jī)理研究.pdf

1、隨著我國鋼鐵企業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)各大鋼鐵企業(yè)對進(jìn)口礦的依賴程度大幅度上升，2008年進(jìn)口鐵礦石的消費(fèi)量達(dá)到4.4億噸左右。尤其是近年來鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)工藝的迅速發(fā)展與大型化，以至鐵品位高、粒度細(xì)和焙燒性能好的磁鐵精礦日益短缺，開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)口高品位赤鐵礦資源已成為我國球團(tuán)工業(yè)持續(xù)發(fā)展的新途徑。巴西赤鐵礦雖然可燒性能差，但是其鐵品位高，有害雜質(zhì)含量低，儲(chǔ)量豐富，越來越受到國內(nèi)各大球團(tuán)廠的青睞。因此，致力于進(jìn)口赤鐵礦球團(tuán)新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，

2、尤其是使用添加劑強(qiáng)化球團(tuán)焙燒，可提高其利用率，對我國鋼鐵企業(yè)的發(fā)展將具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文通過對巴西赤鐵礦PFCJ中添加含硼復(fù)合添加劑制備氧化球團(tuán)及其機(jī)理的研究。系統(tǒng)研究了添加劑種類和用量對生球制備、球團(tuán)預(yù)熱焙燒固結(jié)及冶金性能的影響，進(jìn)一步優(yōu)化了工藝參數(shù)。最佳工藝參數(shù)如下：膨潤土用量1.8％，造球時(shí)間15min，生球水分11％，預(yù)熱溫度1000℃，預(yù)熱時(shí)間8min，焙燒溫度1280℃，焙燒時(shí)間15min。在此條件下，添加

3、5.0％含硼復(fù)合添加劑時(shí)，生球落下強(qiáng)度為6.5次/0.5m，抗壓強(qiáng)度為12.3N/個(gè)，爆裂溫度為509℃，預(yù)熱球團(tuán)抗壓強(qiáng)度為773N/個(gè)，焙燒球團(tuán)抗壓強(qiáng)度為2843N/個(gè)，球團(tuán)冶金性能優(yōu)良：還原性指數(shù)為81.67％，還原膨脹率為14.42％，低溫還原粉化指數(shù)RDI+3.15mm為99.98％；而無添加劑時(shí)，雖然生球性能和球團(tuán)冶金性能均較好，但是球團(tuán)焙燒性能差，焙燒球團(tuán)抗壓強(qiáng)度僅為1792N/個(gè)，即使提高焙燒溫度和延長焙燒時(shí)間，所生產(chǎn)球團(tuán)

4、的機(jī)械強(qiáng)度均不能達(dá)到球團(tuán)生產(chǎn)的要求。結(jié)果表明，該赤鐵礦添加含硼復(fù)合添加劑后，其焙燒性能得到明顯改善，在較低的焙燒溫度和較短的焙燒時(shí)間就可制備出機(jī)械強(qiáng)度高、冶金性能優(yōu)良的優(yōu)質(zhì)氧化球團(tuán)。 對硼砂、含硼復(fù)合添加劑強(qiáng)化赤鐵礦氧化球團(tuán)固結(jié)機(jī)理的研究表明，添加硼砂或含硼復(fù)合添加劑均可顯著降低液相生成溫度，促進(jìn)液相生成和赤鐵礦晶粒長大和互連，從而大大提高球團(tuán)的致密程度和固結(jié)強(qiáng)度。對赤鐵礦晶粒長大的動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明，在焙燒溫度1150～130

5、0℃，焙燒時(shí)間20～50min范圍內(nèi)，硼砂、含硼復(fù)合添加劑球團(tuán)的赤鐵礦晶粒生長速率常數(shù)為分別為7.59×105（μm）n·min-1和7.22×105（μm）n·min-1，遠(yuǎn)大于無添加劑赤鐵礦球團(tuán)的赤鐵礦晶粒生長速率常數(shù)5.04×105（μm）n·min-1。 研究了硼砂、含硼復(fù)合添加劑對赤鐵礦球團(tuán)還原行為的影響。等溫還原動(dòng)力學(xué)結(jié)果表明，在還原溫度范圍850℃～950℃，還原時(shí)間為180min，以CO/N2=30/70為還原氣

6、體的條件下進(jìn)行還原，球團(tuán)受界面化學(xué)反應(yīng)控制，含硼復(fù)合添加劑球團(tuán)的表觀活化能為32.192kJ/mol，小于硼砂添加劑球團(tuán)的表觀活化能43.233kJ/mol，表觀活化能越低，還原反應(yīng)越容易進(jìn)行，即含硼復(fù)合添加劑球團(tuán)的還原性優(yōu)于硼砂添加劑球團(tuán)的還原性。添加硼砂使球團(tuán)還原膨脹惡化，硼砂導(dǎo)致赤鐵礦晶格畸變，促使球團(tuán)體積膨脹；硼砂使液相的熔點(diǎn)降低，還原過程中的機(jī)械強(qiáng)度降低，抗膨脹能力減弱；添加硼砂的氧化球團(tuán)結(jié)構(gòu)致密，阻礙熱量由表及里的傳遞，使球