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含碳球团强度及金属化率的影响因素

[ 发布日期:2016-12-16 点击:2252 来源:洛阳凯正环保工艺设备有限公司 【打印此文】 【关闭窗口】]

含碳球团可实现在1200~1300 ℃下的快速还原,所以含碳球团技术在高炉、直接还原等工艺中备受关注。含碳球团应用于高炉中,必须使成品球的强度满足要求。目前的研究中,大部分是采取压力机压制成块,得到还原后强度为2500~3000 N的成品球[1]。本实验采用圆盘造球机造球,研究了不同矿粉粒度、不同配碳比、不同还原温度等对含碳球团强度及金属化率的影响,为进行进步的实验研究提供了些基础数据。

1实验原料

实验所用的铁精矿为马鞍山和睦山矿,煤粉为马钢炼铁厂高炉喷煤用无烟煤,粘结剂为水玻璃、膨润土及羧甲基纤维素钠(CMC)。铁精矿粉的化学成分(w/%)为:TFe 67.39FeO 19.87SiO2 2.19GaO 0.41S 0.10。无烟煤的成分(w/%)为:固定碳 75.69;灰分 12.09;挥发份 10.33;水份 1.89

2实验内容及结果讨论

2.1造球实验

先将造球用铁精矿粉烘干,筛分成4个等:<0.074 mm 0.074 mm0.105 mm0.105 mm0.149 mm,>0.149 mm。将矿粉、煤粉(<0.149 mm 70%以上)及粘结剂按比例配料,混匀,然后在圆盘造球机中造球。造球过程中使用喷水壶间歇喷入定量的水,直至成球。取直径在9~16 mm之间的湿球放到烘箱中烘干,得到本实验所需的生球,其编号及原料配比见表1,干球落下强度及抗压强度见表2。表1 含碳球团的原料配比

样号

矿粉粒度/mm

碳氧摩尔比

铁矿粉(/%

煤粉

/%

粘结剂

/%

水份(/%

1#

0.074

1

66.44

17.56

水玻璃8

8

2#

0.074

0.75

70.9

13.1

水玻璃8

8

3#

0.074

1.25

63.17

20.83

水玻璃8

8

4#

0.0740.105

1

66.44

17.56

水玻璃8

8

5#

0.1050.149

1

66.44

17.56

水玻璃8

8

6#

0.149

1

66.44

17.56

水玻璃8

8

7#

0.074

1

72.68

19.22

CMC0.1

8

8#

0.074

1

71.2

18.8

膨润土2

8

9#

0.074

1

71.95

19.03

1+

CMC0.02

8

10#

0.074

1

71.94

19.03

1+

CMC0.03

8

2 含碳球团生球的落下强度和抗压强度

样号

干球落下强度/

(次/个)

干球抗压强度/

N/个)

1#

10

149

2#

10

174

3#

10

105

4#

10

180

5#

10

316

6#

10

508

7#

4

16

8#

2

67

9#

2

30

10#

2

24

从表2可以看出,以水玻璃为粘结剂的含碳球团落下强度和抗压强度都非常好,明显优于其它粘结剂;随着碳氧摩尔比的增大,即随着煤粉含量的增加,球团抗压强度逐渐减小;矿粉粒度增大,球团的抗压强度也随着增大,但般情况下,原料的粒度越细,生球的抗压强度有增高的趋势。出现这种情况的原因是造球时间短,当原料的黏性较大时,原料的粒度越细,越趋于均匀,但无大颗粒作骨架,反而得不到较好的果,强度有所下降。

按普通球团工业生产的要求[2],竖炉焙烧对生球落下强度和抗压强度的要求分别是不小于1~2/个和大于49 N/个。所以以水玻璃和膨润土作粘结剂的含碳球团能满足要求,而CMC和复合粘结剂造成的球团的抗压强度还有定的差距。从表1复合粘结剂中CMC 的添加量来看,增大CMC 的含量,球团的抗压强度变化不是很大,原因是增加的量很少,对球团强度影响不明显

2.2还原实验

还原装置采用卧式碳化硅电阻炉。将炉温升到预定温度后,先通N2将炉内空气排尽,再称取定量的球团(直径在1012 mm之间)放入炉膛中央,实验过程中直通入1 L/minN2作保护气体,保温段时间后,迅速取出并放到石墨坩埚中密封冷却。将冷却后的球团进行物理性能分析和化学分析,结果见表3

3含碳球团还原后试样分析结果

样号

还原温度/

还原时间/ min

抗压强度/

N/个)

wTFe/%

wMFe/%

金属化率/%

1#

1000

60

100

56.96

24.30

42.66

1#

1100

60

136

63.68

35.62

55.94

1#

1200

60

261

66.76

40.78

61.08

2#

1100

60

293

65.09

25.79

39.62

3#

1100

60

76

62.75

43.86

69.9

4#

1100

60

222

59.89

26.20

43.75

5#

1100

60

159

61.75

42.96

69.57

6#

1100

60

184

60.47

22.64

37.44

7#

1100

60

101

64.92

13.80

21.26

8#

1100

60

73

61.49

8.3

13.5

9#

1100

60

107

63.17

11.52

18.24

10#

1100

60

126

64.37

16.51

25.65

1#球团做了100011001200 3个温度水平的实验,结果如表3。温度越高,球团的金属化率越高,球团还原后的抗压强度也越大。从显微镜下观察,温度越高,还原出的金属铁越多,这些金属铁相互形成连晶,所以球团具有较高的强度。

从表3可以看出,采用水玻璃为粘结剂的含碳球团,在相同的还原温度和还原时间下,2#球团还原后的抗压强度,3#球团差,说明随着含碳球团碳氧摩尔比的增大,球团还原后的抗压强度减小;但2#球团的金属化率,3#,含碳球团的金属化率随着碳氧摩尔比的增大而增大。

3#球团金属化率为69.9%,即其内部还原出的铁量很高,但强度很低,原因是其含碳量高,还原后球团内部产生的孔洞多,从而影响球团整体强度。1#4#5#6#球团中矿粉的粒度是逐渐增大的,但从表3中看,其还原后的抗压强度及金属化率的变化无明显规律,有待进步研究。7#8#9#10#是使用CMC、膨润土及其混合作粘结剂的含碳球团,由表3中数据可以看出,CMC和膨润土混合的复合粘结剂所造的球团,在还原后抗压强度和金属化率较其单种粘结剂有很大提高。但相比以水玻璃为粘结剂的含碳球团,其抗压强度及金属化率还是很低。

3结论

1)含碳球团生球和成品球的抗压强度均随配碳比的增大而减小,但金属化率随着配碳比的增大而增大。

2)随着还原温度的升高,含碳球团还原后的抗压强度增大,金属化率增大。

3)以水玻璃为粘结剂的含碳球团,无论是抗压强度还是金属化率,都优于其它粘结剂。

tag标签:含碳球团