锌对炼铁炉料冶金性能的影响论文.docx

锌对炼铁炉料冶金性能的影响论文锌对炼铁炉料冶金性能的影响论文摘要：采用醋酸锌水溶液浸泡加锌的方法制备不同含锌量的烧结矿和焦炭试样，并对烧结矿试样进行低温还原粉化率及还原性指标的测试，对焦炭试样进行ＣＯ２反应性及反应后强度的测试。结果表明，随着含锌量的增加，烧结矿的ＲＤＩ＋３．１５和ＲＤＩ＋６．３减小而ＲＤＩ－０．５明显增大，间接还原速率和ＲＩ降低，焦炭的ＣＲＩ增高而ＣＳＲ降低，烧结矿中锌含量的增加使其低温还原粉化性和还原性变差，同时焦炭中锌含量的增加使其热性能变差；与喷洒ＺｎＳＯ４水溶液加锌方法相比，采用醋酸锌水溶液浸泡加锌方法能更准确地确定ＺｎＯ对焦炭热性能的影响程度。关键词：钢铁材料论文高炉中的锌主要来源于炼铁原料，包括铁矿石、焦炭和循环回收物［１－３］。同时，锌在高炉内部还会不断地进行循环富集，使得高炉内炉料的锌含量远远超过从炉顶加入时炉料的锌含量［４－５］。为此，研究者们针对锌在高炉内的分布、高锌负荷下的适宜高炉操作制度、锌对高炉耐火材料及冶炼过程的影响机理等问题开展了大量研究［６－９］。既有研究中，向铁矿石和焦炭中加锌的方法有多种。尹慧超等［１０］采用熏蒸法向铁矿石表面引入锌，研究了锌对铁矿石低温还原粉化性的影响。康泽朋等［１１］采用向试样表面喷洒ＺｎＳＯ４溶液的方法研究了锌对铁矿石低温还原粉化性和焦炭反应性、反应后强度的影响，但是一方面ＺｎＳＯ４在６５０℃左右才开始分解，在铁矿石低温还原粉化率的测试温度（５００℃）下ＺｎＳＯ４不会分解生成ＺｎＯ，所以喷洒ＺｎＳＯ４不适合用于锌对铁矿石低温还原粉化性影响的研究；另一方面，在７２０℃下ＺｎＳＯ４即可剧烈分解，因而在１１００℃下进行焦炭热性能试验时，它所分解生成的ＳＯ３对焦炭反应有催化作用［１２］，这显然会妨碍对锌含量与焦炭热性能之间的内在关系作出正确的判断。此外，有关锌对铁矿石还原性的影响也尚未见有文献报道。为此，为了较好地模拟高炉块状带内炉料吸附ＺｎＯ粉末的现象，本文采用了醋酸锌水溶液浸泡的方法向试样中添加ＺｎＯ，研究ＺｎＯ含量对包括铁矿石还原性在内的高炉炉料各种冶金性能的影响。１试验１．１试样制备试验所用的烧结矿和焦炭均取自武汉钢铁（集团）公司五号高炉生产现场。烧结矿的化学成分如表１所示。焦炭的工业分析结果如表２所示。２Ｈ２Ｏ）为分析纯。二水合醋酸锌可溶于水，在２００℃以下即可脱去结晶水，生成的无水醋酸锌在２４２℃下熔融，在３７０℃下完全分解为ＺｎＯ。本文根据醋酸锌的这些特性，设计了醋酸锌水溶液浸泡烧结矿和焦炭加锌的方法，具体如下：首先根据需要配制一定质量百分比浓度的醋酸锌水溶液，将试样放在其中浸泡并煮沸一段时间，取出进行滤水、干燥和称重，求得向试样中添加的二水合醋酸锌的质量，在后续的炼铁炉料冶金性能的试验过程中，加入的二水合醋酸锌将脱除结晶水并分解变成固体ＺｎＯ。ＺｎＯ占未浸泡试样的质量百分比即为试样的ＺｎＯ增量。通过调节醋酸锌水溶液的浓度和煮沸时间可以比较准确地控制试样的加锌质量。分别取粒度为１０～１２．５ｍｍ的烧结矿每份５００ｇ和粒度为２１～２５ｍｍ的焦炭每份２００ｇ进行浸泡加锌，加锌方案如表３所示。１．２测试方法铁矿石低温还原粉化性能的测定根据ＧＢ１３２４２—９２规定的方法进行。测定时模拟高炉上部条件：温度５００℃，反应时间６０ｍｉｎ，气体成分为：Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ２的体积分数分别为６０％、２０％、２０％，气体流量１５Ｌ／ｍｉｎ，转鼓总转数３００ｒ、转速３０ｒ／ｍｉｎ。烧结矿的还原性依据ＧＢ１３２４１—９１规定的检测方法进行检测，实验条件为：温度９００℃，反应时间１８０ｍｉｎ，气体成分为：Ｎ２、ＣＯ的体积分数分别为７０％、３０％，气体流量１５Ｌ／ｍｉｎ。焦炭反应性和反应后强度按照ＧＢ／Ｔ４０００—２００８规定的方法测定，实验条件为：温度１１００℃，反应时间１２０ｍｉｎ，纯ＣＯ２气体，气体流量５Ｌ／ｍｉｎ，转鼓总转数６００ｒ、转速２０ｒ／ｍｉｎ。２结果与分析２．１加锌对烧结矿低温还原粉化性能的影响加锌前后烧结矿试样的低温还原粉化指数ＲＤＩ＋３．１５、还原强度指数ＲＤＩ＋６．３和磨损指数ＲＤＩ－０．５如图１所示。从图１中可以看出，随着烧结矿中ＺｎＯ含量的增加，ＲＤＩ＋３．１５和ＲＤＩ＋６．３均呈减小趋势，而磨损指数ＲＤＩ－０．５呈上升趋势，表明随着ＺｎＯ含量的.增加，烧结矿的低温还原粉化性能变差。ＺｎＯ与Ｆｅ２Ｏ３合成为铁酸锌的反应开始温度为５００℃，且随着温度的升高反应速度加快［１３］。低温还原粉化率测试试验的温度刚好为５００℃，因此推测所加入氧化锌中的一部分能够与烧结矿中的赤铁矿反应生成铁酸锌，而且因为温度较低，生成的铁酸锌难以被ＣＯ还原分解而保持稳定。铁酸锌属于尖晶石型矿物，等轴晶系，密度为５．２０ｇ／ｃｍ３，而赤铁矿属于六方晶系，密度为４．９～５．３ｇ／ｃ