鋼鐵廠冷壓塊與球團礦冶金性能對比
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摘要：冶金工業生產領域里，由于對減排的政策要求越來越高，企業內部循環無聊的處理日漸成為一個人們課題。冷固成型技術盡管發展有一定局限，但如果能與固廢處理相結合，可以發揮更大的社會和經濟效益，形成高效的循環經濟新技術。本項目通過對冷壓球（塊）的冶金性能對比研究，分析了作為高爐入爐原料的可行性，對鋼鐵企業循環物料的資源化利用開拓了新的途徑。
關鍵詞：冷壓塊；復合粘接劑；高爐應用；冶金性能
燒結礦和球團作為高爐煉鐵生產的主要入爐原料，其自身的質量對于高爐煉鐵而言具有很大的影響。近年來，由于鋼鐵行業競爭激烈，為了降低成本節約資源，必不可少的需要使用一些低成本的鐵礦石，這就造成燒結礦的冶金性能不穩定、強度差。重慶臻焱節能環保科技有限公司在開發出專利技術后，在漢鋼進行了冷壓塊的生產實踐，取得很好的效果。但為了了解冷壓塊在生產過程中的作用機理，專門委托第三方科研機構進行了冷壓塊與常規使用的球團礦的冶金性能對比研究，進一步明確該項技術在實際使用中的價值。礦石的冶金性能是評價各類煉鐵原料冶煉適應性價值的標準，通常再用的指標包括低溫還原粉化、還原性、熱爆裂性能、荷重軟化特性等指標，這些指標的測試方法都有相應的標準進行規定。冷壓塊的低溫還原粉化和還原性都有見諸報道的研究結論，因此本次研究的重點主要是爆裂性和荷重軟化特性研究。
1研究方法
1.1荷重軟化特性實驗
目前對于荷重軟化性能的實驗方法國內沒有統一的標準，不過通行的方法是試樣在荷重狀態下連續通還原氣體并升溫，同時連續測定位移變化獲得試樣隨溫度升高的收縮曲線，定義位移收縮10%為軟化開始溫度，壓差最高對應的溫度為軟化終了溫度。同時根據獲得的壓差變化定義熔融開始溫度和熔融終了溫度。鐵礦石高溫熔滴、軟熔性能是影響高爐爐內情況，爐料的正常運行及煤氣流的合理分布的重要性質。本實驗是模擬高爐內軟熔帶條件，測定鐵礦石的高溫軟熔性能，分析鐵礦石在高溫還原軟熔過程中料層有關性能變化，為高爐冶煉提供參考依據。
1.2熱爆裂指數檢驗方法
塊礦熱爆裂指數檢測方法篩分粒度20~25mm的試樣，稱重500g試樣，在100~110℃干燥至少12h，保留粒度20~25mm的樣品并在100~110℃繼續干燥至少2h得到檢測試樣；將石墨坩堝加熱至700℃，恒溫保持至少20min后將檢測試樣放入石墨坩堝中并蓋上坩堝蓋，至少30min后取出并冷卻至室溫；計算熱爆裂指數DI-6.3測得石墨坩堝中的產品質量為m1，測得粒度小于6.3mm的產品質量為m2，熱爆裂指數DI-6.3以實驗結束后小于6.3mm的質量百分數定義。
2數據分析
2.1高爐工藝對入爐原料冶金性能的要求
研究重點集中在荷重軟化特性與爆裂溫度兩個冶金性能指標。目前國內對入爐礦石的冶金性能要求均為非強制性的，官方標準是“YB/T421-2014鐵燒結礦”對人造富礦的冶金性能進行了規定，但并未涉及荷重軟化特性和熱爆裂指數。而“GB50427-2008高爐煉鐵工藝設計規范”也主要是針對特大型高爐，規定了熱爆裂指數小于1%，也未涉及礦石的荷重軟化特性。鑒于目前生產現狀，行業內有一些基本的冶金性能約束條件杯采用。一般對荷重軟化指標，人為開始軟化溫度不低于1100℃，軟化區間不大于100℃為宜。熱爆裂指數一般應小于10％，如熱爆裂指數超過10％，則對應塊礦的添加比例不超過15％。
2.2冷壓塊的冶金性能分析
表1是對本次所用礦石試樣的抗壓強度進行了測定，球團的抗壓強度平均值達到了2526N/個球，完全能夠滿足高爐使用的要求。通常情況下1000M3級別的高爐，抗壓強度1500~2500N/個球都是可以接受的。但是可以看到，壓塊的強度就要偏低一些，但是考慮的壓塊的入爐比例比較低，如果規定一個嚴格的控制上限應該也能滿足冶煉要求。表2是荷重軟化特性的指標測定。從冶煉的角度來說，荷重軟化特性主要描述了高爐原料間接還原的區間大小和軟融帶的厚度，工藝上希望間接還原區間大一些、軟融帶薄一些，則既能保證高爐化學能利用水平，又能保證順行維持高產條件。參照球團礦的荷重軟化數據，壓塊球的開始軟化溫度要略低一些，距離一般要求的下限溫度（1100℃）也差了34℃，軟化區間高于球團礦。因此綜合來看，壓塊是可以作為爐料進行入爐冶煉的，但是應該限制比例使用。表3是本次實驗研究獲得的對比樣熱爆裂指數測定數據。數據表明壓塊的熱爆裂指數遠遠大于球團礦，這跟冷固壓塊技術采用的符合粘結劑有一定關系。
3結語
綜合以上數據，結合冷固壓塊在生產實際中的一些情況，得到以下結論：（1）冷固壓塊技術是一個相對比較成熟的技術，在冶金企業處理一些循化料并參與一些工藝環節，是可行的。（2）實踐種利用特殊的粘結劑對鋼鐵廠的循環料進行冷固處理，經過測定冶金性能表明，基本能夠滿足高爐冶煉的要求，但是通過與球團的冶金性能進行對比，差距仍然是存在的。因此，在實際生產過程中應予以限制使用。（3）該項研究工作要有進一步深入研究的必要，因為在減排的要求下，將企業循環料高效使用的要求會更加迫切。
作者：嚴禮祥 單位：重慶臻焱節能環保科技有限公司