[发明专利]低温烧结赤铁矿和褐铁矿粉的方法

说明书

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，烧结机台车以低速行驶，以使烧结矿冷却速度不超过20℃/分，采用偏析布料，使燃料在料层上部偏多，赤铁矿和褐铁矿粉的配比占含铁原料的40％以上，碱度(CaO/SiO₂)在1.5-2.0，控制低配碳量，炭粉量为总混合料的4-5％。

铁酸钙系矿物结晶能力很强，即使在低温液(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。烧结温度范围为1220-1270℃，SFCA的形成随温度升高，晶体变大，烧结温度为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，低温烧结要求控制在低配碳量，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。