钒钛磁铁精矿氧化球团试验研究报告(编辑修改稿)

钒钛磁铁精矿氧化球团试验研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

胜钒钛磁铁精矿氧化球团的试验研究 中南大学烧结球团研究所 8 要摇动 30S。 用玻璃棒沾一滴溶液在中性滤纸上，观察在深兰色斑四周有无出现淡 兰色晕环。 若未出现，继续滴加亚甲基兰水溶液，直到出现明显的淡兰色晕环为止。 计算方法： 100 gVCM （ 18） 式中 ： M—— 吸兰量 ， g/100g 膨润土 ； C—— 亚甲基兰溶液浓度， g/ml； g—— 试样质量， g； V—— 滴定时用去亚甲基兰溶液体积， ml。 （ 5） 蒙脱石含量 测定蒙脱石含量常用的方法是利用亚甲基兰的吸附作用进行间接的测定。 根据 X 衍射物相分析， 100g 蒙脱石含量为 100%的人工提纯的钙基蒙脱 石，吸附亚甲基兰量为 ，所以试样中蒙脱石的相对含量为 ： 蒙脱石相对含量  M （ 19） 式中： M—— 吸兰量， g/(100g 膨润土 ) （ 6） 粒度组成 膨润土的粒度分析是将矿样放在烘箱中在 105℃ 下烘干，热态下用天平（精度为 ）快速称取 20g，迅速放入经 105℃ 预热的 200 目筛子里（筛底和筛盖同时预热）。 然后立即开动振动筛干筛 16min，取出筛上物和筛下物并称重，计算膨润土 200 目的百分含量。 每个试样测 两次，筛上物和筛下物之和的质量差不超过。 高压辊磨预处理 高压辊磨预处理采用中南大学实验室的 250mm 120 mm(直径长度 )高压辊磨机 , 辊速为 68rad/min, 高压辊磨机功率为 kW，给料速度为 30 kg/min，四川德胜钒钛磁铁精矿氧化球团的试验研究 中南大学烧结球团研究所 9 辊压压力为 MPa。 造球试验 造球时 每次称取 4kg 钒钛磁铁精矿（干基），膨润土添加量按试验设定配比进行计算，配料后将铁精矿和膨润土充分混匀。 造球试验是在圆盘造球机中进行的。 其主要技术参数为：直径 Ф=1000mm，转速 23r/min（可调），边高 h=150mm，倾角 α=47176。 造好的生球经过筛分，将12~14mm 的生球作为合格生球。 取样测定 生球的 落下强度、抗压强度、爆裂温度和生球水分，其余生球进行干燥以供后续的预热、焙烧试验用。 生球落下强度是衡量生球在转运过程能够承受冲击能力大小的重要指标，也是球团厂设计中允许生球转动次数的依据。 取 20 个 12～ 14mm 生球，从 自由落下到 5mm 厚的钢板上，直到生球产生裂纹为止，取其平均值作为生球落下强度的指标，其单位为次 /个。 生球抗压强度大小反映生球在料层运转、堆积过程中承受料层自重和挤压的能力的强弱。 其 测定方法为：取 20 个 10～ 16mm 生球，放在生球强度测定仪上进行测定，取其平均值作为抗压强度指标，其单位为 N/个。 生球爆裂温度测定是参照美国 AC 公司的动态测定法，在 Φ6501000mm的竖式管炉中进行的。 从叶氏鼓风机出来的室温空气，经转子流量计控制风速进入管炉中。 管炉是通过电阻丝加热的，由可控硅温度自动控制仪表控制温度。 该装置中间有一根 Φ801200mm 的不锈钢热风管，该管内装有高度为 1000mm 的Φ15mm 的氧化铝瓷球，电炉加热瓷球，使鼓入的空气迅速被加热成为温度恒定的热气流，反映热风温度的热电偶 装在生球干燥杯的底部。 试验用来装生球的干燥杯内径为 50mm，高度为 150mm，底部均匀排列有 Φ3mm 的圆孔，以便气流进入干燥杯中进行干燥。 测定生球爆裂温度时，每次取 50 个合格生球装入干燥杯中，将干燥杯放在风速为 （冷态）的竖式管中，生球在炉膛内停留 5min后取出，以生球破裂 4%所能承受的最高温度（ AC 公司以生球破 10%）为爆裂温度。 四川德胜钒钛磁铁精矿氧化球团的试验研究 中南大学烧结球团研究所 10 管炉焙烧试验 预热焙烧 的小型 试验是在卧式管炉中进行的，由两个管炉对接而成，铁铬铝丝电阻炉作预热用，硅炭管电阻炉作焙烧用。 实验时 取 10 个大小 12mm 左右的干球 放 入 干球装在瓷舟中进行预热、焙烧试验。 实验后，让球自然冷却后测其预热和焙烧强度。 小型试验的预热球和焙烧球强度检测方法如下： （ 1）预热球抗压强度 预热球的抗压强度是 在 瓷舟 中的预热球自然冷却后取 10 大小均匀的球 按ISO4700 标准，在智能球团抗压强度试验机上测定的。 （ 2）焙烧球 抗压强度 焙烧 球的抗压强度是 在 瓷舟 中的焙烧球自然冷却后取 10 大小均匀的球 按ISO4700 标准，在智能球团抗压强度试验机上测定的。 链篦机 — 回转窑扩大试验 链篦机 — 回转窑模拟试验是在小型试验的基础上进行的，相应的设备规格比小型试 验扩大， 圆 盘造球机为 Φ1000mm。 焙烧时，将造好的生球直接装入模拟链篦机中，并按干燥预热流程进行操作。 预热好的球团用装料设备装入回转窑内，操作按照升温、高温恒温和关火冷却等三个阶段进行，然后通过卸料装置进行卸料，焙烧好的球团矿自然冷却。 模拟链篦机设备有 1 个燃烧室，鼓风干燥、抽风干燥和预热的热风都由燃烧室提供，通过调节给油量和助燃风的大小可调节燃烧室温度。 鼓风与抽风的转换可通过几个阀门的开与关形成不同的回路来控制，干燥预热风温可通过调节燃烧室温度、阀门开启度和兑冷风风量来调节。 模拟链篦机由链篦杯、混风 室、真空室、密封装置和排料装置组成，链篦杯是由不锈钢焊接而成的双层圆筒，内外层之间填有保温材料，杯体内径为Φ250mm，高 500mm。 回转窑规模为 Φ300900mm，由窑体、传动装置、卸料装置和烧嘴组成。 窑体中间为圆筒形，两端为圆锥形。 外壳用钢板焊接而成，内衬用粘土质耐火材四川德胜钒钛磁铁精矿氧化球团的试验研究 中南大学烧结球团研究所 11 料与预制成。 外壳与内衬之间填有保温材料。 筒体上设有三个测温孔，热电偶与固定在窑体外壳上的铜环相连，分别测量窑头、窑中及窑尾的温度。 扩大试验的预热球和焙烧球指标检测方法如下： （ 1）预热球抗压强度 预热球团的抗压强度是 在链篦机上按上 — 中 — 下三层分别取 20 个球，然后按 ISO4700 标准，在智能球团抗压强度试验机上测定的。 （ 2）预热球 AC 转鼓指数 预热球团转鼓强度测定是按美国 AC 公司预热球团的检测方法进行的，转鼓规格为 Φ 内 200360mm。 检测时，将 500g 预热球放入 AC 转鼓中，以 52r/min的速度，转 1min， 然后用 5mm 筛子进行筛分，将筛上（ ＞ 5mm） 质量占装入转鼓的试样质量的百分比作为转鼓指数。 （ 3）预热球 FeO 含量 分别从 链篦机上 — 中 — 下三层分别取 10 个进行水冷急速冷却，然后将其烘干制样， 按照国家标准进行 FeO 检测分析。 （ 4）焙烧球 抗压强度 焙烧 球的抗压强度是 在回转窑中按头 — 中 — 尾分别取 20 个球，然后 按ISO4700 标准，在智能球团抗压强度试验机上测定的。 （ 5）焙烧球 转鼓指数和耐磨指数 焙烧球团矿的转鼓强度是评价球团矿抗冲击和耐磨性能的重要指标。 本试验采用 GB320987 标准，转鼓内径为 1000mm，宽 500mm，鼓内侧有两个成 180186。 相互对称的提升板（ 5050mm），长 500mm 的等边角钢焊接在鼓内侧。 本试验采用 1/2 转鼓。 将 球团矿放入转鼓内，按转速 25r/min 转动 200 转，然后将试样从转鼓内取出，用机械 摇筛分级，其筛孔为 ，往复次数为 20次 /min。 共筛 30 次， + 粒级质量所占原试样的质量百分数为转鼓强度。 产品性能检测 球团矿矿相鉴定 球团矿矿相鉴定 是采用 光学显微镜测试技术，研究球团矿的 显微结构及结四川德胜钒钛磁铁精矿氧化球团的试验研究 中南大学烧结球团研究所 12 晶状态等。 球团矿冶金性能测定 （ 1） 球团矿的还原性 还原性是模拟炉料自高炉上部进入高温区的条件，用还原气体从铁矿石中排除铁所结合氧难易程度的一种度量，它是评价烧结矿冶金性能的主要质量指标。 本次试验的还原 性测定采用 GB/T1324191 标准。 将一定粒度范围 (10~)的试样置于固定床中，用由 CO 和 N2 组成的还原气体，在 900℃ 的温度下进行等温还原，每隔一定的时间称取试样质量，以三价铁状态为基准，计算还原 3h 后的还原度。 具体试验条件为： ① 一般条件：所用的气体体积和流量采用标准状态（ 0℃ 和 ）下的体积和流量； ② 反应罐：双壁 Φ 内 75mm； ③ 试样粒度： 10~； ④ 还原气体的成分： CO 30%177。 % (V/V)， N2 70%177。 % (V/V)；还原气 体纯度：要求还原气体中杂质含量不超过 H2 %(V/V)， CO2 % (V/V)， O2 %(V/V)， H2O % (V/V)； ⑤ 还原气体流量：试验期间还原气体的标态流量保持在 15177。 1L/min； ⑥ 试验温度：试样在 900℃ 下还原，试验期间保持在 900177。 10℃ 之间； ⑦ 试验时间： 180min。 炉料还原性以 180min 的还原度指数作为考核指标，用 RI 表示。 还原度的计算方法为： 1 0 01 0 20121    Wm mmWWR tt ％ （ 110） 式中 ： Rt— 还原 t 时间的还原度； m0— 试样质量， g； m1— 还原开始前试样质量， g； mt— 还原 t 时间后试样质量， g； W1— 试验前试样中 FeO 含量， %； 四川德胜钒钛磁铁精矿氧化球团的试验研究 中南大学烧结球团研究所 13 W2— 试验前试样的全铁含量， %； — 使 FeO 氧化到 Fe2O3 时必需的相应氧量的换算系数； — TFe 全部氧化成 Fe2O3 时需要氧量的换算系数。 （ 2）球团矿的 还原膨胀特性 球团矿还原膨胀指数（相对自由膨胀指数）的测定采用 GB/T1324091 标准进行。 将一定粒度范围的球团矿，在 900℃ 的温度下，用按一定配比的 CO 和N2 混合而成的还原气体进 行等温还原，使其自由膨胀，测定还原前后球团矿体积的变化，计算得到球团矿的还原膨胀指数。 具体试验条件为： 还原条件 ① 一般条件：所用气体体积和流量采用标准状态（ 0℃ 和 ）下的体积和流量； ② 装试样容器：三层，每层六格，一格只装一个球团； ③ 球团矿粒度： 10~ ④ 还原气体的成分： CO 30%177。 % (V/V)， N2 70%177。 % （ V/V）； ⑤ 还原气体的纯度：要求还原气体中杂质含量不得超过 H2 % (V/V)、 CO2 % (V/V)、 O2 % (V/V)、 H2O % (V/V)； ⑥ 还原气体流量：在整个试验期间，还原气体的标态流量保持在 15177。 1 L/min。 ⑦ 试验温度： 900℃ 下还原，在整个试验期间保持在 900177。 10℃ 之间； ⑧ 试验时间： 60min。 球团矿体积测定 还原前后，球团矿体积测定采用排水法。 球团矿自由膨胀指数 (RSI)由如下公式计算： RSI=001VVV 100% （ 111） 式中： V0—— 还原前试样的体积， mL； V1—— 还原后试样的体积， mL。 四川德胜钒钛磁铁精矿氧化球团的试验研究 中南大学烧结球团研究所 14 第 2 章 原料的物化性能 本次试验采用的铁精矿为钒钛磁铁精矿，对其化学成分，粒度组成，比表面积，成球性能，密度进行了检测分析。 钒钛磁铁精矿的物化性能 钒钛磁铁精矿的化学成分 钒钛磁铁精矿的化学成分 是按照国家标准进行检测分析，结果如表 21所示。 可知，钒钛磁铁精矿的 TFe 品位较低，为 %；而 FeO 含量较高 ，达 %该矿属于磁铁精矿类型； Al2O3 的含量较高 ，达 %； 钒钛磁铁精矿 的 TiO2 含量为 %， V2O5 含 量为 %。 表 21 钒钛磁铁精矿化学成分 /% 矿种 TFe FeO SiO2 CaO MgO Al2O3 V2O5 TiO2 LOI S P 钒钛磁铁矿 钒钛磁铁精矿的粒度组成和比表面积 钒钛磁铁精矿的粒度组成和比表面积如表 22 所示。 可知，钒钛磁铁精矿的粒度较粗 ， 的只有 %；且比表面积较低，只有 1032cm2/g。 一般造球要求铁精矿 达到 80%左右，比表面积大于 1500 cm2/g，因此钒钛磁铁。