含硼復(fù)合添加劑強化巴西赤鐵礦球團制備及機理研究.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)對進口礦的依賴程度大幅度上升，2008年進口鐵礦石的消費量達到4.4億噸左右。尤其是近年來鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯球團工藝的迅速發(fā)展與大型化，以至鐵品位高、粒度細和焙燒性能好的磁鐵精礦日益短缺，開發(fā)和應(yīng)用進口高品位赤鐵礦資源已成為我國球團工業(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，儲量豐富，越來越受到國內(nèi)各大球團廠的青睞。因此，致力于進口赤鐵礦球團新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，

2、尤其是使用添加劑強化球團焙燒，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及其機理的研究。系統(tǒng)研究了添加劑種類和用量對生球制備、球團預(yù)熱焙燒固結(jié)及冶金性能的影響，進一步優(yōu)化了工藝參數(shù)。最佳工藝參數(shù)如下：膨潤土用量1.8％，造球時間15min，生球水分11％，預(yù)熱溫度1000℃，預(yù)熱時間8min，焙燒溫度1280℃，焙燒時間15min。在此條件下，添加

3、5.0％含硼復(fù)合添加劑時，生球落下強度為6.5次/0.5m，抗壓強度為12.3N/個，爆裂溫度為509℃，預(yù)熱球團抗壓強度為773N/個，焙燒球團抗壓強度為2843N/個，球團冶金性能優(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，雖然生球性能和球團冶金性能均較好，但是球團焙燒性能差，焙燒球團抗壓強度僅為1792N/個，即使提高焙燒溫度和延長焙燒時間，所生產(chǎn)球團

4、的機械強度均不能達到球團生產(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間就可制備出機械強度高、冶金性能優(yōu)良的優(yōu)質(zhì)氧化球團。 對硼砂、含硼復(fù)合添加劑強化赤鐵礦氧化球團固結(jié)機理的研究表明，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，促進液相生成和赤鐵礦晶粒長大和互連，從而大大提高球團的致密程度和固結(jié)強度。對赤鐵礦晶粒長大的動力學(xué)研究結(jié)果表明，在焙燒溫度1150～130

5、0℃，焙燒時間20～50min范圍內(nèi)，硼砂、含硼復(fù)合添加劑球團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，遠大于無添加劑赤鐵礦球團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還原行為的影響。等溫還原動力學(xué)結(jié)果表明，在還原溫度范圍850℃～950℃，還原時間為180min，以CO/N2=30/70為還原氣

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