【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 勝釩鈦磁鐵精礦氧化球團(tuán)的試驗(yàn)研究 中南大學(xué)燒結(jié)球團(tuán)研究所 8 要搖動(dòng) 30S。用玻璃棒沾一滴溶液在中性濾紙上，觀察在深蘭色斑四周有無(wú)出現(xiàn)淡 蘭色暈環(huán)。若未出現(xiàn)，繼續(xù)滴加亞甲基蘭水溶液，直到出現(xiàn)明顯的淡蘭色暈環(huán)為止。 計(jì)算方法： 100??? gVCM （ 18） 式中 ： M—— 吸蘭量 ， g/100g 膨潤(rùn)土 ； C—— 亞甲基蘭溶液濃度， g/ml； g—— 試樣質(zhì)量， g； V—— 滴定時(shí)用去亞甲基蘭溶液體積， ml。 （ 5） 蒙脫石含量 測(cè)定蒙脫石含量常用的方法是利用亞甲基蘭的吸附作用進(jìn)行間接的測(cè)定。根據(jù) X 衍射物相分析， 100g 蒙脫石含量為 100%的人工提純的鈣基蒙脫 石，吸附亞甲基蘭量為 ，所以試樣中蒙脫石的相對(duì)含量為 ： 蒙脫石相對(duì)含量 ?? M （ 19） 式中： M—— 吸蘭量， g/(100g 膨潤(rùn)土 ) （ 6） 粒度組成 膨潤(rùn)土的粒度分析是將礦樣放在烘箱中在 105℃ 下烘干，熱態(tài)下用天平（精度為 ）快速稱取 20g，迅速放入經(jīng) 105℃ 預(yù)熱的 200 目篩子里（篩底和篩蓋同時(shí)預(yù)熱）。然后立即開動(dòng)振動(dòng)篩干篩 16min，取出篩上物和篩下物并稱重，計(jì)算膨潤(rùn)土 200 目的百分含量。每個(gè)試樣測(cè) 兩次，篩上物和篩下物之和的質(zhì)量差不超過(guò) 。 高壓輥磨預(yù)處理 高壓輥磨預(yù)處理采用中南大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的 250mm 120 mm(直徑長(zhǎng)度 )高壓輥磨機(jī) , 輥速為 68rad/min, 高壓輥磨機(jī)功率為 kW，給料速度為 30 kg/min，四川德勝釩鈦磁鐵精礦氧化球團(tuán)的試驗(yàn)研究 中南大學(xué)燒結(jié)球團(tuán)研究所 9 輥壓壓力為 MPa。 造球試驗(yàn) 造球時(shí) 每次稱取 4kg 釩鈦磁鐵精礦（干基），膨潤(rùn)土添加量按試驗(yàn)設(shè)定配比進(jìn)行計(jì)算，配料后將鐵精礦和膨潤(rùn)土充分混勻。 造球試驗(yàn)是在圓盤造球機(jī)中進(jìn)行的。其主要技術(shù)參數(shù)為：直徑 Ф=1000mm，轉(zhuǎn)速 23r/min（可調(diào)），邊高 h=150mm，傾角 α=47176。造好的生球經(jīng)過(guò)篩分，將12~14mm 的生球作為合格生球。取樣測(cè)定 生球的 落下強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、爆裂溫度和生球水分，其余生球進(jìn)行干燥以供后續(xù)的預(yù)熱、焙燒試驗(yàn)用。 生球落下強(qiáng)度是衡量生球在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程能夠承受沖擊能力大小的重要指標(biāo)，也是球團(tuán)廠設(shè)計(jì)中允許生球轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)的依據(jù)。取 20 個(gè) 12～ 14mm 生球，從 自由落下到 5mm 厚的鋼板上，直到生球產(chǎn)生裂紋為止，取其平均值作為生球落下強(qiáng)度的指標(biāo)，其單位為次 /個(gè)。 生球抗壓強(qiáng)度大小反映生球在料層運(yùn)轉(zhuǎn)、堆積過(guò)程中承受料層自重和擠壓的能力的強(qiáng)弱。其 測(cè)定方法為：取 20 個(gè) 10～ 16mm 生球，放在生球強(qiáng)度測(cè)定儀上進(jìn)行測(cè)定，取其平均值作為抗壓強(qiáng)度指標(biāo)，其單位為 N/個(gè)。 生球爆裂溫度測(cè)定是參照美國(guó) AC 公司的動(dòng)態(tài)測(cè)定法，在 Φ6501000mm的豎式管爐中進(jìn)行的。從葉氏鼓風(fēng)機(jī)出來(lái)的室溫空氣，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制風(fēng)速進(jìn)入管爐中。管爐是通過(guò)電阻絲加熱的，由可控硅溫度自動(dòng)控制儀表控制溫度。該裝置中間有一根 Φ801200mm 的不銹鋼熱風(fēng)管，該管內(nèi)裝有高度為 1000mm 的Φ15mm 的氧化鋁瓷球，電爐加熱瓷球，使鼓入的空氣迅速被加熱成為溫度恒定的熱氣流，反映熱風(fēng)溫度的熱電偶 裝在生球干燥杯的底部。試驗(yàn)用來(lái)裝生球的干燥杯內(nèi)徑為 50mm，高度為 150mm，底部均勻排列有 Φ3mm 的圓孔，以便氣流進(jìn)入干燥杯中進(jìn)行干燥。測(cè)定生球爆裂溫度時(shí)，每次取 50 個(gè)合格生球裝入干燥杯中，將干燥杯放在風(fēng)速為 （冷態(tài)）的豎式管中，生球在爐膛內(nèi)停留 5min后取出，以生球破裂 4%所能承受的最高溫度（ AC 公司以生球破 10%）為爆裂溫度。 四川德勝釩鈦磁鐵精礦氧化球團(tuán)的試驗(yàn)研究 中南大學(xué)燒結(jié)球團(tuán)研究所 10 管爐焙燒試驗(yàn) 預(yù)熱焙燒 的小型 試驗(yàn)是在臥式管爐中進(jìn)行的，由兩個(gè)管爐對(duì)接而成，鐵鉻鋁絲電阻爐作預(yù)熱用，硅炭管電阻爐作焙燒用。實(shí)驗(yàn)時(shí) 取 10 個(gè)大小 12mm 左右的干球 放 入 干球裝在瓷舟中進(jìn)行預(yù)熱、焙燒試驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)后，讓球自然冷卻后測(cè)其預(yù)熱和焙燒強(qiáng)度。 小型試驗(yàn)的預(yù)熱球和焙燒球強(qiáng)度檢測(cè)方法如下： （ 1）預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度 預(yù)熱球的抗壓強(qiáng)度是 在 瓷舟 中的預(yù)熱球自然冷卻后取 10 大小均勻的球 按ISO4700 標(biāo)準(zhǔn)，在智能球團(tuán)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)上測(cè)定的。 （ 2）焙燒球 抗壓強(qiáng)度 焙燒 球的抗壓強(qiáng)度是 在 瓷舟 中的焙燒球自然冷卻后取 10 大小均勻的球 按ISO4700 標(biāo)準(zhǔn)，在智能球團(tuán)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)上測(cè)定的。 鏈篦機(jī) — 回轉(zhuǎn)窯擴(kuò)大試驗(yàn) 鏈篦機(jī) — 回轉(zhuǎn)窯模擬試驗(yàn)是在小型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，相應(yīng)的設(shè)備規(guī)格比小型試 驗(yàn)擴(kuò)大， 圓 盤造球機(jī)為 Φ1000mm。焙燒時(shí)，將造好的生球直接裝入模擬鏈篦機(jī)中，并按干燥預(yù)熱流程進(jìn)行操作。預(yù)熱好的球團(tuán)用裝料設(shè)備裝入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，操作按照升溫、高溫恒溫和關(guān)火冷卻等三個(gè)階段進(jìn)行，然后通過(guò)卸料裝置進(jìn)行卸料，焙燒好的球團(tuán)礦自然冷卻。 模擬鏈篦機(jī)設(shè)備有 1 個(gè)燃燒室，鼓風(fēng)干燥、抽風(fēng)干燥和預(yù)熱的熱風(fēng)都由燃燒室提供，通過(guò)調(diào)節(jié)給油量和助燃風(fēng)的大小可調(diào)節(jié)燃燒室溫度。鼓風(fēng)與抽風(fēng)的轉(zhuǎn)換可通過(guò)幾個(gè)閥門的開與關(guān)形成不同的回路來(lái)控制，干燥預(yù)熱風(fēng)溫可通過(guò)調(diào)節(jié)燃燒室溫度、閥門開啟度和兌冷風(fēng)風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)。 模擬鏈篦機(jī)由鏈篦杯、混風(fēng) 室、真空室、密封裝置和排料裝置組成，鏈篦杯是由不銹鋼焊接而成的雙層圓筒，內(nèi)外層之間填有保溫材料，杯體內(nèi)徑為Φ250mm，高 500mm。 回轉(zhuǎn)窯規(guī)模為 Φ300900mm，由窯體、傳動(dòng)裝置、卸料裝置和燒嘴組成。窯體中間為圓筒形，兩端為圓錐形。外殼用鋼板焊接而成，內(nèi)襯用粘土質(zhì)耐火材四川德勝釩鈦磁鐵精礦氧化球團(tuán)的試驗(yàn)研究 中南大學(xué)燒結(jié)球團(tuán)研究所 11 料與預(yù)制成。外殼與內(nèi)襯之間填有保溫材料。筒體上設(shè)有三個(gè)測(cè)溫孔，熱電偶與固定在窯體外殼上的銅環(huán)相連，分別測(cè)量窯頭、窯中及窯尾的溫度。 擴(kuò)大試驗(yàn)的預(yù)熱球和焙燒球指標(biāo)檢測(cè)方法如下： （ 1）預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度 預(yù)熱球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度是 在鏈篦機(jī)上按上 — 中 — 下三層分別取 20 個(gè)球，然后按 ISO4700 標(biāo)準(zhǔn)，在智能球團(tuán)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)上測(cè)定的。 （ 2）預(yù)熱球 AC 轉(zhuǎn)鼓指數(shù) 預(yù)熱球團(tuán)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度測(cè)定是按美國(guó) AC 公司預(yù)熱球團(tuán)的檢測(cè)方法進(jìn)行的，轉(zhuǎn)鼓規(guī)格為 Φ 內(nèi) 200360mm。檢測(cè)時(shí)，將 500g 預(yù)熱球放入 AC 轉(zhuǎn)鼓中，以 52r/min的速度，轉(zhuǎn) 1min， 然后用 5mm 篩子進(jìn)行篩分，將篩上（ ＞ 5mm） 質(zhì)量占裝入轉(zhuǎn)鼓的試樣質(zhì)量的百分比作為轉(zhuǎn)鼓指數(shù)。 （ 3）預(yù)熱球 FeO 含量 分別從 鏈篦機(jī)上 — 中 — 下三層分別取 10 個(gè)進(jìn)行水冷急速冷卻，然后將其烘干制樣， 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 FeO 檢測(cè)分析。 （ 4）焙燒球 抗壓強(qiáng)度 焙燒 球的抗壓強(qiáng)度是 在回轉(zhuǎn)窯中按頭 — 中 — 尾分別取 20 個(gè)球，然后 按ISO4700 標(biāo)準(zhǔn)，在智能球團(tuán)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)上測(cè)定的。 （ 5）焙燒球 轉(zhuǎn)鼓指數(shù)和耐磨指數(shù) 焙燒球團(tuán)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度是評(píng)價(jià)球團(tuán)礦抗沖擊和耐磨性能的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)采用 GB320987 標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑為 1000mm，寬 500mm，鼓內(nèi)側(cè)有兩個(gè)成 180186。相互對(duì)稱的提升板（ 5050mm），長(zhǎng) 500mm 的等邊角鋼焊接在鼓內(nèi)側(cè)。本試驗(yàn)采用 1/2 轉(zhuǎn)鼓。將 球團(tuán)礦放入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，按轉(zhuǎn)速 25r/min 轉(zhuǎn)動(dòng) 200 轉(zhuǎn)，然后將試樣從轉(zhuǎn)鼓內(nèi)取出，用機(jī)械 搖篩分級(jí)，其篩孔為 ，往復(fù)次數(shù)為 20次 /min。共篩 30 次， + 粒級(jí)質(zhì)量所占原試樣的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度。 產(chǎn)品性能檢測(cè) 球團(tuán)礦礦相鑒定 球團(tuán)礦礦相鑒定 是采用 光學(xué)顯微鏡測(cè)試技術(shù)，研究球團(tuán)礦的 顯微結(jié)構(gòu)及結(jié)四川德勝釩鈦磁鐵精礦氧化球團(tuán)的試驗(yàn)研究 中南大學(xué)燒結(jié)球團(tuán)研究所 12 晶狀態(tài)等。 球團(tuán)礦冶金性能測(cè)定 （ 1） 球團(tuán)礦的還原性 還原性是模擬爐料自高爐上部進(jìn)入高溫區(qū)的條件，用還原氣體從鐵礦石中排除鐵所結(jié)合氧難易程度的一種度量，它是評(píng)價(jià)燒結(jié)礦冶金性能的主要質(zhì)量指標(biāo)。本次試驗(yàn)的還原 性測(cè)定采用 GB/T1324191 標(biāo)準(zhǔn)。 將一定粒度范圍 (10~)的試樣置于固定床中，用由 CO 和 N2 組成的還原氣體，在 900℃ 的溫度下進(jìn)行等溫還原，每隔一定的時(shí)間稱取試樣質(zhì)量，以三價(jià)鐵狀態(tài)為基準(zhǔn)，計(jì)算還原 3h 后的還原度。具體試驗(yàn)條件為： ① 一般條件：所用的氣體體積和流量采用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（ 0℃ 和 ）下的體積和流量； ② 反應(yīng)罐：雙壁 Φ 內(nèi) 75mm； ③ 試樣粒度： 10~； ④ 還原氣體的成分： CO 30%177。% (V/V)， N2 70%177。% (V/V)；還原氣 體純度：要求還原氣體中雜質(zhì)含量不超過(guò) H2 %(V/V)， CO2 % (V/V)， O2 %(V/V)， H2O % (V/V)； ⑤ 還原氣體流量：試驗(yàn)期間還原氣體的標(biāo)態(tài)流量保持在 15177。1L/min； ⑥ 試驗(yàn)溫度：試樣在 900℃ 下還原，試驗(yàn)期間保持在 900177。10℃ 之間； ⑦ 試驗(yàn)時(shí)間： 180min。 爐料還原性以 180min 的還原度指數(shù)作為考核指標(biāo)，用 RI 表示。還原度的計(jì)算方法為： 1 0 01 0 20121 ??????? ?? ??? Wm mmWWR tt ％ （ 110） 式中 ： Rt— 還原 t 時(shí)間的還原度； m0— 試樣質(zhì)量， g； m1— 還原開始前試樣質(zhì)量， g； mt— 還原 t 時(shí)間后試樣質(zhì)量， g； W1— 試驗(yàn)前試樣中 FeO 含量， %； 四川德勝釩鈦磁鐵精礦氧化球團(tuán)的試驗(yàn)研究 中南大學(xué)燒結(jié)球團(tuán)研究所 13 W2— 試驗(yàn)前試樣的全鐵含量， %； — 使 FeO 氧化到 Fe2O3 時(shí)必需的相應(yīng)氧量的換算系數(shù)； — TFe 全部氧化成 Fe2O3 時(shí)需要氧量的換算系數(shù)。 （ 2）球團(tuán)礦的 還原膨脹特性 球團(tuán)礦還原膨脹指數(shù)（相對(duì)自由膨脹指數(shù)）的測(cè)定采用 GB/T1324091 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。將一定粒度范圍的球團(tuán)礦，在 900℃ 的溫度下，用按一定配比的 CO 和N2 混合而成的還原氣體進(jìn) 行等溫還原，使其自由膨脹，測(cè)定還原前后球團(tuán)礦體積的變化，計(jì)算得到球團(tuán)礦的還原膨脹指數(shù)。具體試驗(yàn)條件為： 還原條件 ① 一般條件：所用氣體體積和流量采用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（ 0℃ 和 ）下的體積和流量； ② 裝試樣容器：三層，每層六格，一格只裝一個(gè)球團(tuán)； ③ 球團(tuán)礦粒度： 10~ ④ 還原氣體的成分： CO 30%177。% (V/V)， N2 70%177。% （ V/V）； ⑤ 還原氣體的純度：要求還原氣體中雜質(zhì)含量不得超過(guò) H2 % (V/V)、 CO2 % (V/V)、 O2 % (V/V)、 H2O % (V/V)； ⑥ 還原氣體流量：在整個(gè)試驗(yàn)期間，還原氣體的標(biāo)態(tài)流量保持在 15177。1 L/min。 ⑦ 試驗(yàn)溫度： 900℃ 下還原，在整個(gè)試驗(yàn)期間保持在 900177。10℃ 之間； ⑧ 試驗(yàn)時(shí)間： 60min。 球團(tuán)礦體積測(cè)定 還原前后，球團(tuán)礦體積測(cè)定采用排水法。球團(tuán)礦自由膨脹指數(shù) (RSI)由如下公式計(jì)算： RSI=001VVV? 100% （ 111） 式中： V0—— 還原前試樣的體積， mL； V1—— 還原后試樣的體積， mL。 四川德勝釩鈦磁鐵精礦氧化球團(tuán)的試驗(yàn)研究 中南大學(xué)燒結(jié)球團(tuán)研究所 14 第 2 章 原料的物化性能 本次試驗(yàn)采用的鐵精礦為釩鈦磁鐵精礦，對(duì)其化學(xué)成分，粒度組成，比表面積，成球性能，密度進(jìn)行了檢測(cè)分析。 釩鈦磁鐵精礦的物化性能 釩鈦磁鐵精礦的化學(xué)成分 釩鈦磁鐵精礦的化學(xué)成分 是按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)分析，結(jié)果如表 21所示?？芍?，釩鈦磁鐵精礦的 TFe 品位較低，為 %；而 FeO 含量較高 ，達(dá) %該礦屬于磁鐵精礦類型； Al2O3 的含量較高 ，達(dá) %； 釩鈦磁鐵精礦 的 TiO2 含量為 %， V2O5 含 量為 %。 表 21 釩鈦磁鐵精礦化學(xué)成分 /% 礦種 TFe FeO SiO2 CaO MgO Al2O3 V2O5 TiO2 LOI S P 釩鈦磁鐵礦 釩鈦磁鐵精礦的粒度組成和比表面積 釩鈦磁鐵精礦的粒度組成和比表面積如表 22 所示?？芍?，釩鈦磁鐵精礦的粒度較粗 ， 的只有 %；且比表面積較低，只有 1032cm2/g。 一般造球要求鐵精礦 達(dá)到 80%左右，比表面積大于 1500 cm2/g，因此釩鈦磁鐵