"Alcali" et "Magnésium" pour améliorer les performances des granulés

Les granulés oxydés ont une bonne résistance mécanique et des propriétés métallurgiques, et sont devenus une charge de haute qualité indispensable pour la fabrication de fer de haut fourneau. Cependant, le manque d'approvisionnement national en concentré de magnétite a poussé de nombreuses aciéries nationales à utiliser de l'hématite importée pour produire des pastilles d'oxyde. Par rapport aux pastilles de magnétite, les pastilles d'hématite ont une température de torréfaction élevée et une plage étroite (1300℃~1350℃), et les pastilles ont une faible résistance à la compression. De plus, les pastilles d'hématite acide ont des propriétés métallurgiques médiocres. Parmi eux, la spécularite appartient à un type important d'hématite, et les performances de grillage et les propriétés métallurgiques des pastilles sont pires que celles des pastilles d'hématite ordinaires.

　　 Les chercheurs ont mené de nombreuses recherches sur la façon d'utiliser l'hématite pour produire des pastilles oxydées à haute résistance. Des études ont montré que l'ajout de magnétite à l'hématite pour préparer des granulés oxydés peut réduire efficacement la température de préchauffage de grillage et augmenter la résistance à la compression des granulés de grillage préchauffés ; l'ajout de flux pour produire des pastilles d'hématite fluxées est également une solution.

Les usines de bouletage domestiques utilisent généralement de l'hématite et de la magnétite pour produire des boulettes à haute résistance, mais à mesure que le rapport d'hématite augmente, l'effet de l'ajout de magnétite est considérablement affaibli. L'ajout de flux CaO pour produire des pastilles de flux peut obtenir une résistance mécanique plus élevée et une meilleure réductibilité à une température plus basse, mais les performances de refusion à haute température sont médiocres et l'expansion de la réduction est sérieuse. Les premières études ont montré que l'ajout de MgO aux pastilles peut réduire le taux d'expansion de la réduction et améliorer les performances de refusion à haute température.

À l'heure actuelle, il existe relativement peu de rapports sur l'effet de l'alcalinité et de la teneur en MgO sur la résistance et les propriétés métallurgiques des pastilles de spécularite, en particulier l'effet de l'alcalinité et du MgO sur les propriétés métallurgiques des pastilles. Par conséquent, cet article Étudier les effets de l'alcalinité et de la teneur en MgO sur la résistance et les propriétés métallurgiques des pastilles de spécularite a une valeur théorique importante pour améliorer la torréfaction des pastilles et renforcer la fabrication du fer dans les hauts fourneaux.

　　Propriétés des matières premières et méthodes de recherche

　　 Les matières premières utilisées dans cette expérience sont la spécularite brésilienne, la bentonite, le calcaire et la magnésite. Étant donné que la spécularite, le calcaire et la magnésite brésiliens ont une taille de particules relativement grossière, ils sont broyés à la taille de particule et à la surface spécifique requises pour la production de granulés avec un broyeur à boulets en laboratoire. Spiegelite a une teneur en fer élevée, moins de minéraux de gangue et d'autres impuretés nocives, et est une matière première de granulés de haute qualité. Le calcaire et la magnésite ont une faible teneur en SiO2 et peu d'autres impuretés nocives. Ce sont des flux de calcium-magnésium de haute qualité.

Le liant utilisé dans le test est de la bentonite sodique de haute qualité, et les indicateurs sont les suivants : la teneur en montmorillonite est de 92.76%, le volume de gonflement est de 20mL/g, le taux d'absorption d'eau en 2 heures est de 342%, et le contenu de -0.074 mm atteint 100 %.

La recherche expérimentale comprend le processus de dosage, de mélange, de préparation de billes vertes, de séchage de billes vertes, de préchauffage de billes sèches, de torréfaction et de test de performance des granulés de torréfaction. La teneur en SiO2 des pastilles finies est contrôlée à 3.0%～3.1% en ajoutant du sable de quartz finement broyé. L'alcalinité et la teneur en MgO des granulés finis sont ajustés en ajoutant du calcaire et de la magnésite, et les effets des changements d'alcalinité et de teneur en MgO sur la résistance à la compression, le degré de réduction, l'expansion de la réduction, la pulvérisation de réduction à basse température et la fusion douce à haute température les caractéristiques des granulés torréfiés sont étudiées. Influence.

　　 Résultats des tests et analyse d'impact

"L'effet de l'alcalinité et de la teneur en MgO sur la résistance à la compression et la porosité." La résistance à la compression des granulés est un indicateur important reflétant la pression que les granulés peuvent supporter pendant le processus de transport et de stockage et dans le four de réduction. Les grands hauts fourneaux nécessitent que la résistance à la compression des granulés soit supérieure à 2500 N/pièce.

Sous la teneur naturelle en MgO, la résistance à la compression des pastilles augmente d'abord avec l'augmentation de l'alcalinité. Lorsque l'alcalinité augmente à 0.2, la résistance à la compression des pastilles passe de 2400 N/pièce d'alcalinité naturelle à 3,500 0.4 N/pièce ; Après avoir atteint 2, la résistance à la compression des pastilles n'augmente plus. Cela est dû à l'augmentation de l'alcalinité de CaO, Fe3O2 et SiOXNUMX, tels que la ferrite de calcium et le silicate de calcium. La bonne phase liquide est propice à la recristallisation de l'hématite, mais trop de phase liquide n'est pas propice à l'amélioration de la résistance à la compression des pastilles. Sous alcalinité naturelle, la résistance à la compression des pastilles diminue avec l'augmentation de la teneur en MgO. En effet, la magnésite se décompose lors du préchauffage et de la torréfaction des granulés, ce qui augmente la porosité des granulés.

Lorsque l'alcalinité et le MgO travaillent ensemble, sous la même teneur en MgO, l'effet de l'alcalinité sur la résistance à la compression des granulés calcinés est fondamentalement le même que l'effet de l'alcalinité sur la résistance à la compression des granulés sous la teneur naturelle en MgO, c'est-à-dire la résistance à la compression des pastilles. La force augmente d'abord avec l'augmentation de l'alcalinité. Une fois que l'alcalinité atteint une certaine valeur, la résistance à la compression des pastilles n'augmente plus de manière significative ; sous la même alcalinité, la résistance à la compression des pastilles diminue avec l'augmentation de la teneur en MgO, ce qui est dû à la teneur en MgO. point de fusion des minéraux de la gangue, ce qui a un certain effet gênant sur la formation de la phase liquide. Les résultats des tests montrent que lorsque l'alcalinité est supérieure à 0.2, la résistance à la compression des pastilles de spécularite avec différentes alcalinité et teneur en MgO peut atteindre plus de 2500 N/pièce.

Au fur et à mesure que la quantité de fondant augmente, les pores laissés par la décomposition du fondant lors du préchauffage de la torréfaction augmentent également. L'ajout de fondant affecte non seulement la composition chimique et la composition minérale des pastilles, mais affecte également la structure et la porosité des pastilles. Cela affectera dans une certaine mesure la résistance à la compression et les propriétés métallurgiques des pastilles.

　　L'effet de l'alcalinité et de la teneur en MgO sur le degré de réduction. Le degré de réduction (RI) est un indicateur important pour évaluer la tendance et la difficulté à éliminer l'oxygène du minerai de fer dans les conditions de température et d'atmosphère dans la zone de réduction du haut fourneau. Les facteurs affectant le degré de réduction du minerai de fer comprennent la taille des particules, la porosité, la composition et la structure minérales et la composition minérale de la gangue.

Le degré de réduction des pastilles acides avec une alcalinité naturelle et une teneur naturelle en MgO est faible, seulement 62.22%. Avec l'augmentation de la teneur en MgO, le degré de réduction augmente. Lorsque la teneur en MgO est de 3.0%, le degré de réduction des pastilles peut atteindre 68% ; Lorsque la teneur en MgO augmente l'alcalinité, le degré de réduction des pastilles de spécularite est grandement amélioré. Lorsque l'alcalinité augmente jusqu'à 1.2, le degré de réduction des pastilles s'élève à 72.82 %. En effet, l'ajout de calcaire augmente la porosité des pastilles et, en même temps, CaO réagit avec Fe2O3 pour former de la ferrite de calcium facilement réduite.

Lorsque l'alcalinité et le MgO agissent ensemble, sous la même alcalinité, le degré de réduction des pastilles de mirrorite augmente avec l'augmentation de la teneur en MgO ; sous une même teneur en MgO, le degré de réduction augmente avec l'augmentation de l'alcalinité.

Lorsque l'alcalinité atteint 1.2 et que la teneur en MgO augmente à 3.0 %, le degré de réduction des pastilles atteint 76.94 %. En effet, la magnésite augmente également la porosité des granulés lors du préchauffage et de la torréfaction des granulés, et le MgO peut augmenter le point de fusion de la phase de laitier et du corps flottant, de sorte qu'il n'est pas facile de fondre pendant le processus de réduction, et les pores des pastilles ne sont pas fondus. Le matériau est rempli pour conserver une porosité élevée, propice à la diffusion des gaz.

　　L'effet de l'alcalinité et de la teneur en MgO sur l'expansion de la réduction.

Sous la teneur naturelle en MgO, le taux d'expansion de réduction des pastilles de spécularite augmente d'abord puis diminue, et l'alcalinité atteint la valeur maximale entre 0.4 et 0.6, et la valeur maximale est aussi élevée que 32%.

En effet, une petite partie du CaO ajouté aux pastilles réagit avec Fe2O3 pour produire de la ferrite de calcium, et la majeure partie entre dans la phase de laitier. Lorsqu'elle n'est pas réduite, la phase laitier est dominée par le système binaire CaO-SiO2. Lorsque l'alcalinité est comprise entre 0.4 et 0.6, c'est-à-dire que la teneur en SiO2 dans la phase de laitier est comprise entre 62.5% et 70%, ce qui est l'intervalle de la composition du point eutectique binaire du métasilicate de calcium (CaOSiO2) et du SiO2, et sa faible la température du point eutectique est de 1436℃, mais dans des conditions réductrices, cette phase de laitier devient un système de laitier ternaire CaO-SiO2-FeO en raison de l'ajout de FeO. Dans ce système de laitier, le rapport CaO et SiO2 reste inchangé. Le point de fusion de la phase laitier augmente fortement avec l'augmentation de la teneur en FeO. Dans le système de laitier ternaire pur, il peut être aussi bas que 1093 ℃, et la phase de laitier à bas point de fusion ne fera qu'aggraver la réduction et l'expansion des pastilles.

En alcalinité naturelle, le taux d'expansion de réduction des pastilles diminue légèrement avec l'augmentation de la teneur en MgO, mais ce n'est pas évident. Ceci est dû à l'alcalinité naturelle et à la phase de scories de pastilles de MgO naturelles avec un point de fusion de 1700 ℃ lorsque la teneur en SiO2 est de 90 %. Avec l'ajout de MgO, la phase de laitier est dominée par le système binaire MgO-SiO2, mais sa température eutectique à basse température a également une température eutectique basse. 1543°C. Lorsque l'alcalinité et le MgO fonctionnent ensemble, l'effet de l'alcalinité sur le taux d'expansion de réduction des pastilles est fondamentalement le même que la teneur naturelle en MgO sous la même teneur en MgO. Lorsque MgO est ajouté, le point de fusion de la phase de laitier est augmenté par la fusion de MgO dans la phase de laitier. En même temps, le point de fusion de la phase de laitier est également augmenté de MgO dans la phase de laitier.

Par conséquent, sous la même alcalinité, l'augmentation de la teneur en MgO peut réduire l'expansion de la réduction.

　　 L'expansion volumique de l'hématite dans les pastilles oxydées est réduite en magnétite et floatite. Cette expansion est principalement causée par le changement de la structure cristalline lorsque l'hématite est réduite en magnétite. Le taux d'expansion de réduction des pastilles est lié à la composition de la gangue et à la capacité de la phase de laitier à résister aux contraintes générées par la réduction des particules d'hématite.

La phase de laitier à point de fusion élevé n'est pas facile à fondre pendant le processus de réduction, et le maintien d'une résistance élevée peut limiter efficacement le taux d'expansion de réduction des granulés, tandis que la phase de laitier à bas point de fusion aggravera l'expansion de réduction des granulés.

　　 Le taux d'expansion de réduction des pastilles inférieur à 20 % appartient à la plage d'expansion normale et l'alcalinité des pastilles de spécularite doit être contrôlée dans la plage inférieure à 0.2 ou supérieure ou égale à 1.0.

Cependant, dans la production industrielle générale, le taux d'expansion de réduction des granulés doit être contrôlé en dessous de 15 %. Pour les pastilles de spécularite à alcalinité naturelle contenant 3.0% ~ 3.1% de SiO2, le taux d'expansion de la réduction est inférieur à 15% et le degré de réduction n'est que de 62.2%. Lors de l'amélioration du degré de réduction en augmentant l'alcalinité, il est nécessaire de réduire l'alcalinité. Ce n'est que lorsque le degré d'augmentation à 1.0 et la teneur en MgO à 3.0 %, ou l'alcalinité à 1.2 et la teneur en MgO ≥ 1.0 %, que l'expansion de la réduction peut taux soit inférieur à 15 %.

　　L'effet de l'alcalinité et de la teneur en MgO sur la pulvérisation de réduction à basse température. La pulvérisation par réduction à basse température (RDI) reflète la tendance des granulés à produire de la poudre lorsqu'ils sont réduits dans la partie supérieure du haut fourneau ou du four à cuve à réduction directe dans une plage de température de 400°C à 600°C. La principale raison de la réduction et de la pulvérisation à basse température est l'expansion de volume et la distorsion du réseau causées par la conversion de la structure cristalline lorsque l'hématite est réduite en magnétite.

Il existe trois principales méthodes de liaison formées lorsque les granulés sont préchauffés et torréfiés :

Recristallisation d'oxyde de fer, liaison silicate et liaison ferrite.

Parmi eux, la liaison par recristallisation de l'hématite est la plus courante et la plus forte, mais l'hématite est extrêmement instable dans des conditions réductrices, tandis que la phase de liaison au silicate peut être maintenue lorsque l'hématite est réduite en magnétite. Changement.

Par conséquent, il est possible d'augmenter cette distribution uniforme et de maintenir une phase de liaison stable dans des conditions de réduction à basse température en ajoutant un fondant, de manière à réduire la réduction et la pulvérisation à basse température des pastilles de mirrorite.

Les pastilles avec une alcalinité naturelle et une teneur naturelle en MgO sont principalement une consolidation par diffusion en phase solide d'hématite, avec moins de phase de liaison au silicate. Par conséquent, plus de poudre est produite pendant la réduction à basse température, et sa valeur RDI-3.15 mm est aussi élevée que 12.75. %. Sous la teneur naturelle en MgO, l'alcalinité a augmenté à 0.2 et la valeur RDI-3.15 mm du taux de pulvérisation de réduction à basse température des pastilles a rapidement diminué à 0.52 % ; l'alcalinité a continué d'augmenter et la valeur RDI-3.15 mm a été essentiellement maintenue à environ 0.5 %. En effet, l'ajout de CaO permet aux pastilles de former davantage de phases liquides de silicate qui sont stables lors de la réduction à basse température pendant le préchauffage et la calcination, atteignant ainsi l'objectif de réduire la réduction et la pulvérisation à basse température des pastilles.

Sous alcalinité naturelle, l'augmentation de la teneur en MgO, la réduction à basse température et le taux de pulvérisation des pastilles, RDI-3.15 mm, tombent tous en dessous de 3.0%. Lorsque l'alcalinité et le MgO fonctionnent ensemble, la valeur RDI-3.15 mm des pastilles dans la pulvérisation de réduction à basse température est faible. Le RDI-3.15 mm diminue avec l'augmentation de l'alcalinité et augmente légèrement avec l'augmentation de la teneur en MgO. Ceci est dû au MgO Il peut entraver la formation de silicate en phase liquide.

　　L'effet de l'alcalinité et de la teneur en MgO sur les caractéristiques de refusion. Les caractéristiques de fusion des pastilles peuvent refléter la formation de pastilles dans la zone de fusion douce à la partie inférieure du haut fourneau et leurs performances dans la zone de fusion douce. Les caractéristiques de refusion de la charge ont un impact plus important sur le fonctionnement du haut fourneau. La température de ramollissement des granulés est faible et l'intervalle de refusion est large, et la perméabilité à l'air de la zone de refusion en partie basse du haut fourneau deviendra mauvaise, ce qui n'est pas propice à la convection du gaz réducteur et de la charge et affecte sérieusement le processus de réduction.

Les pastilles acides avec une alcalinité naturelle et une teneur naturelle en MgO commencent à se ramollir à 1009°C, et la température de chute est de 1272°C. Avec une teneur naturelle en MgO, l'alcalinité augmente jusqu'à 1.2, la température de ramollissement des pastilles augmente jusqu'à 1034°C, l'intervalle de ramollissement et l'intervalle de ramollissement sont réduits, et la température d'égouttage augmente également jusqu'à 1299°C. Lorsque l'alcalinité est de 1.2, l'augmentation de la teneur en MgO peut augmenter la température de début de ramollissement et la température d'égouttage. Lorsque la teneur en MgO est de 1.0%, la température de ramollissement des granulés augmentera à 1072 , la température d'égouttage atteindra 1319 ℃, la teneur en MgO continuera d'augmenter et la température de ramollissement des granulés n'augmentera pas. Avec une augmentation supplémentaire, la température d'égouttage a augmenté .

Les caractéristiques de refusion des pastilles sont principalement affectées par les phases liquides à bas point de fusion telles que la fustérite et les scories produites lors de la réduction. Les mauvaises caractéristiques de refusion à haute température des pastilles acides sont principalement dues au bas point de fusion de la phase de laitier d'olivine riche en FeO pendant le processus de réduction, et l'ajout de MgO peut augmenter le point de fusion de la phase de laitier. La formation d'une solution solide avec un point de fusion élevé jouera également un rôle dans l'amélioration des caractéristiques de refusion à haute température des pastilles.

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