基于铁矿粉烧结基础性能的优化配矿研究

田晨;张军红;赵啸;袁平;么敬文;何志军

【摘 要】以提高烧结矿性能为目标，对国内两种铁矿粉以及国外三种铁矿粉进行了同化性能、液相流动性能、粘结相强度三个方面分析研究，并据烧结矿各项性能指标制定出配矿方案进行优化实验，探寻最佳配矿比例。结果表明，五种铁矿粉中自产矿的各项性能最优，其他四种铁矿粉的各项烧结基础性能优势各不相同。其次，根据实验结果制定出优化配矿方案，对比混合矿的各项基础特性，得出最优化配矿方案：自产矿为50%，鞍千矿为20%，巴西B为15%，澳矿为10%，巴西A为5%，为现场烧结生产提供了理论依据。%In order to improve the

performance of sinter, two kinds of domestic and three kinds of foreign iron ore powder were analyzed in three aspects of assimilation

performance, liquid flow performance and the inten-sity of binding phase. Simultaneously, ore matching scheme which was made according to the performance in-dexs of sinter was optimized to explore the best ore matching proportion. The results show that among those five iron ore fines, the self-producing concentrate is the best, and the basic sintering properties of the other four kinds of iron ore fines have different advantages. Moreover, according to the experimental results the opti-mized ore blending scheme is made out, the best ore matching optimization is got by comparing the basic sin-tering properties of the mixed ore, and the ratio of self-produced ore is 50%, the An qian ore is 20%, the brazil ore B is 15%, the Australian ore is 10%, and the brazil ore is 5%, which will provide theoretical basis for the sintering production site.

【期刊名称】《辽宁科技大学学报》 【年(卷),期】2015(000)005 【总页数】4页(P331-334)

【关键词】铁矿石;烧结;基础特性;优化;配矿 【作 者】田晨;张军红;赵啸;袁平;么敬文;何志军

【作者单位】辽宁科技大学 材料与冶金工程学院 辽宁省化学冶金重点实验室，辽宁 鞍山 114051;辽宁科技大学 材料与冶金工程学院 辽宁省化学冶金重点实验室，辽宁 鞍山 114051;辽宁科技大学 材料与冶金工程学院 辽宁省化学冶金重点实验室，辽宁 鞍山 114051;辽宁科技大学 材料与冶金工程学院 辽宁省化学冶金重点实验室，辽宁 鞍山 114051;辽宁科技大学 材料与冶金工程学院 辽宁省化学冶金重点实验室，辽宁 鞍山 114051;辽宁科技大学 材料与冶金工程学院 辽宁省化学冶金重点实验室，辽宁 鞍山 114051 【正文语种】中 文 【中图分类】TF046.4

近年来，由于国内外钢铁形势的变化，国内钢铁厂大量进口国外铁矿石。然而国外铁矿石的品位和特性各不相同，造成国内烧结矿的质量参差不齐。如何通过合理配矿降低成本、提高烧结矿品质更是势在必行［1-3］。

根据相关文献，优化配矿研究主要集中于铁矿石的常温特性及高温特性两个方面［4-7］。铁矿石的常温特性包括铁矿石的化学成分、粒度、转鼓强度等方面；铁矿石的高温特性包括同化性能、液相流动性能、粘结相强度、铁酸钙生成、连晶特性等方面。本文以提高烧结矿性能为目标，对国内两种铁矿粉以及国外三种铁矿粉

进行了同化性能、液相流动性能、粘结相强度三个方面分析研究，做出综合评价，并据烧结矿各项性能指标制定出配矿方案进行优化实验，探寻最佳配矿比例。 实验主要探究五种铁矿粉的烧结基础性能，分别为：自产矿、鞍千矿、巴西A矿、巴西B矿、澳矿。其中，巴西A矿、巴西B矿和澳矿为赤铁矿，自产矿和鞍千矿为磁铁矿，化学成分如表1所示。

利用微型烧结法进行实验，其具体实验温度及气氛条件如表2所示。实验五种铁矿粉的同化性能、液相流动性能、粘结相强度。实验设备主要包括干粉制样器、快速升温炉、抗压试验机等。

通过对五种铁矿粉烧结基础性能检测可得如表3实验结果。从表3中可以看出，矿粉的同化性能大小为：自产矿＞澳矿＞巴西B矿＞鞍千矿＞巴西A矿。外矿中的巴西A矿同化性能最差，其最低同化温度超过了1 300℃，国产矿中自产矿同化性能最好，达到1 250℃。流动性指数大小为：自产矿＞巴西B矿＞鞍千矿＞澳矿＞巴西A矿。其中自产矿的流动指数最大为6.84，而巴西A矿几乎没有液相流动。粘结相强度大小为：自产矿＞鞍千矿＞巴西B矿＞澳矿＞巴西A矿。巴西A矿与澳矿的粘结相强度低于300N，属于强度较低的铁矿粉，自产矿的粘结相强度最高超过了1 000N，鞍千矿矿与巴西B矿强度中等偏高。铁酸钙生成量为：自产矿＞巴西B矿＞鞍千矿＞巴西A矿＞澳矿，自产矿铁酸钙生成量最高，达到了40%。由此可看出，每种铁矿粉由于其化学成分等自身的特性不同，其所表现出的同化性能、液相流动性能、粘结相强度、铁酸钙生成量都各不相同，其中自产矿的各项性能最好，其他四种基础特性各不相同。

综上，五种矿粉同化性能评价：自产矿、巴西B矿、澳矿同化能力要优于鞍千矿和巴西A矿，自产矿的最低同化温度过低。液相流动性能评价：自产矿、巴西B矿较好，自产矿的流动性过好。粘结相强度评价：自产矿、鞍千矿、巴西B矿较好，澳矿和巴西A矿较差。

烧结配矿应综合考虑各铁矿粉的同化性能、液相流动性能、粘结相强度三个基础特性。各铁矿粉粘结相强度的提高有利于混合矿烧结强度的增大，同化性能与液相流动性能存在一定差异，应搭配互补配矿。根据铁矿粉性能评价，自产矿粘结相强度最优，鞍千矿和进口矿中的巴西B矿粘结相强度次之。外矿中的澳矿与巴西A矿粘结相强度过低，澳矿的粘结相强较强。这样就可以在配矿时考虑以自产、鞍千矿和巴西B矿为主，搭配澳矿和巴西A矿进行配矿。自产矿和巴西B矿的同化性较高，可以考虑在配矿时加入巴西A矿和鞍千矿互补。自产矿和巴西B矿流动性较好，可以考虑配矿以自产矿和巴西B矿为主，辅加鞍千矿、澳矿和巴西A矿。 根据实验结果分析可知，自产矿各项性能最好，应在配矿比例中占有较大比重；外矿中巴西B矿和国产矿中鞍千矿因其性能各有优势，可以进行不同比例搭配配加；澳矿和巴西A因其各项性能稍差，可作为辅助配加。因此，可列出以下优化配矿实验方案，如表4所示。

通过对九组优化配矿实验进行同化性、液相流动性、粘结相强度实验检测，可得到如图1～图3实验结果。

从图1中可以看出，方案1至方案5的最低同化温度都在1 300℃以下，且方案1和方案2的最低同化温度降到了1 250℃以下，要优于其他几组方案。方案6至方案9的最低同化温度都在1 300℃以上，同化性能较差。与单种矿粉方案结果相比较，混合矿中同化性较好的鞍千矿、自产矿及巴西B矿含量较多时同化性较好；同化性较差的澳矿和巴西A矿较多时，混合狂同化性能较差。

单就同化性能而言，只有方案3、方案4和方案5在适宜的最低同化温度范围1 250～1 280℃之间，属于最优配矿方案。

由图2可知，方案3的液相流动性最好，其液相流动性指数达到了5.5；最差为方案6，其液相流动性指数只有2.2。当混合矿中液相流动性较好的自产矿和巴西B矿含量较多时，其液相流动性较好，而配加的巴西A矿和澳矿较多的方案所呈现

出液相流动性相对较差。

单就液相流动性能而言，方案3、方案4、方案5和方案7在适宜流动指数范围为3.5～5.5之间，属于最优配矿方案。

如图3所示，九组方案的粘结相强度都较高，其中只有方案7的最小压溃力较低为2 745N，其他都超过了3 200 N。方案5的最小压溃力最高达到了3 335N。 单种矿粉最小压溃力最高为1 073 N，而优化配矿各组方案的最小压溃力最低为2 745 N，可以看出优化配矿的粘结强度明显高于单种矿粉的粘结相强度，说明配矿能提高铁矿粉粘结相的强度。

综合优化配矿方案结果，方案5的配矿方案为最优配矿方案。即最优配矿方案为自产矿为50%，鞍千矿为20%，巴西B为15%，澳矿为10%，巴西A为5%。 （1）五种铁矿粉中各项性能最优的为自产矿，其最低同化温度为1 250℃，液相流动性为6.84，粘结相强度为1 073N，铁酸钙生成量为40%，其他四种矿粉的各项烧结基础性能优势各不相同。

（2）通过对烧结基础性能分析，制定出优化配矿方案：粘结相强度和铁酸钙生成量最优的自产矿在配矿中占有较大比重；巴西B和鞍千矿进行不同比例搭配配加；澳矿和巴西A作为辅助配加。

（3）通过对优化配矿方案结果的分析得出最优配矿方案，自产矿为50%，鞍千矿为20%，巴西B矿15%，澳矿为10%，巴西A为5%。

【相关文献】

［1］陈世光，赵小燕.我国进口铁矿石市场分析及对策［J］.水运管理，2009，31(3)：13-16. ［2］朱延福，陈芳.我国铁矿石资源国际合作战略的博弈分析［J］.企业研究，2014，172(3)：55-58.

［3］李立芬，张淑芬，吕庆，等.烧结配矿的研究现状及展望［J］.钢铁研究学报，2013，25(9)：1-5.

［4］吴胜利，刘宇，杜建新，等.铁矿石的烧结基础特性之新概念［J］.北京科技大学学报，2002，24(3)：254-257.

［5］吴胜利，刘宇，杜建新，等.铁矿粉与CaO同化能力的试验研究［J］.北京科技大学学报，2002，24(3)：258-261.

［6］吴胜利，杜建新，马洪斌，等.铁矿粉烧结液相流动特性［J］.北京科技大学学报，2005，27(3)：291-293.

［7］吴胜利，杜建新，马洪斌，等.铁矿粉烧结粘结相自身强度特性［J］.北京科技大学学报，2005，27(2)：169-172.