【摘要】：隨著球團工業(yè)的迅速發(fā)展以及我國磁鐵礦資源的日益貧化,拓寬球團原料范圍、提高球團質量成為目前球團發(fā)展的一項重要課題。進口赤鐵礦由于其具有價格低廉、雜質SiO2含量低且含鐵品位相對較高的優(yōu)點,越來越受到各大鋼鐵企業(yè)的青睞,但以赤鐵礦為原料生產氧化球團面臨著成球難、焙燒困難以及成品球團冶金性能較差等難題。內配固體燃料是解決這一問題的有效措施,蘭炭作為一種新型固體燃料,若能將其配入赤鐵礦中生產內配蘭炭球團,對我國球團工業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。本文將蘭炭作為固體燃料加入到赤鐵礦原料中進行赤鐵礦氧化球團生產,系統(tǒng)研究了內配蘭炭赤鐵礦球團在造球工藝參數(shù)以及生球質量方面與內配無煙煤球團的異同,進一步優(yōu)化了造球工藝參數(shù)。得到內配蘭炭赤鐵礦球團適宜的造球參數(shù)為:粘結劑為鈉基膨潤土,配比1.5-2%,造球時間10min,包括壓實時間3min,生球水分含量8.9%-9.8%,此時生球落下次數(shù)大于4次/個,生球抗壓強度大于10N/個,爆裂溫度大于400℃。與未配蘭炭球團相比,生球質量明顯提高,膨潤土配比降低了0.5%,僅就生球性能而言,蘭炭與無煙煤的影響基本一致,蘭炭可以作為固體燃料生產內配碳球團。通過模擬鏈篦機-回轉窯生產工藝,研究了焙燒溫度、焙燒時間、空氣流量以及蘭炭配比對赤鐵礦球團抗壓強度的影響,并利用響應曲面法優(yōu)化了內配蘭炭赤鐵礦球團焙燒工藝。在焙燒性能方面,內配蘭炭球團與未配碳相比,焙燒溫度得以降低,焙燒時間縮短,在相同焙燒制度下球團抗壓強度有了大幅度提高,與內配無煙煤球團相比,整體影響趨勢基本一致,無煙煤在整體上優(yōu)于蘭炭,但相差不大。響應曲面法優(yōu)化表明:焙燒溫度、焙燒時間和蘭炭配比對赤鐵礦球團抗壓強度的影響均很顯著,焙燒時間影響最大,焙燒溫度次之,蘭炭配比最小,空氣流量的影響不顯著。交互項中只有焙燒時間和蘭炭配比的交互作用對赤鐵礦球團抗壓強度的影響顯著。在球團目標抗壓強度為2500N時,通過響應曲面法得到的最佳焙燒工藝為:焙燒溫度1292℃,焙燒時間18.5min,空氣流量3.2L/min,蘭炭配比1.5%,在此工藝制度下進行實驗室驗證,得到球團抗壓強度為2578.3N,誤差僅為3.13%,并對球團產品進行冶金性能驗證,優(yōu)化條件下生產的球團能夠被大型高爐使用。通過對內配蘭炭赤鐵礦球團進行FeO含量檢測和礦相結構分析,揭示了蘭炭在赤鐵礦球團焙燒過程中的作用機理。蘭炭在赤鐵礦球團焙燒過程中主要起燃燒供熱作用,同時也會起到還原作用使赤鐵礦被還原為Fe3O4。蘭炭含量較低,蘭炭主要發(fā)生燃燒反應,不利于赤鐵礦向磁鐵礦轉變,氣孔率增大使球團抗壓強度降低;蘭炭含量過高,蘭炭的還原反應占主導地位,大量Fe2O3被還原為Fe3O4,甚至被還原為FeO,隨之形成鐵橄欖石,同時蘭炭燃燒放熱過多也會使球團內部熔化,球團內部會出現(xiàn)分層現(xiàn)象進而導致球團抗壓強度大大降低。試驗表明適宜的蘭炭配比為1.5%。
【圖文】：

在異常[4]。圖1.1為巴西四種赤鐵礦球團A、B、C、D的RSI和RDI狀況。由圖1.1可以看出四種球團礦的RSI和RDI指數(shù)均很差，這都屬于球團還原強度的問題，究其原因是球團在還原過程中產生了異常體積膨脹，四種巴西赤鐵礦球團的還原膨脹指數(shù)(RSI)均高于20%，不能滿足現(xiàn)代大型高爐的入爐條件。赤鐵礦粉球團在焙燒過程中晶粒之間沒有形成大片連接，球團抗壓強度不高也就導致球團在高爐還原氣氛下還原膨脹指數(shù)高，球團在還原膨脹的應力下還原粉化指數(shù)也較差[4]。圖 1.1 巴西四種赤鐵礦球團的 RSI 和 RDI 狀況

圖 2.1 赤鐵礦粒徑分布 和圖 2.1 粒度分布圖可以得出赤鐵礦粒徑分布基本呈正態(tài)分占到了 87%，粒度較細，滿足球團生產要求，即達到 85%以的含量較低，導致礦粉比表面積僅為 639.5cm2/g，成球性能對赤鐵礦粉進行高壓滾磨處理，，使其比表面積達到 1698.4c礦顆粒形貌測定的顆粒形貌特性對其成球性的確定也至關重要，顆粒形貌過程中顆粒間的接觸面積，面積越大，物料成球性以及生礦顆粒形貌主要有粒狀、片狀、條狀以及針狀等幾種類型的顆粒成球性以及生球強度較差，而具有片狀、條狀以及處理后的赤鐵礦粉在不同放大倍數(shù)下的顆粒形貌。
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TF046.6

【參考文獻】

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本文編號：2625776