锌对炼铁炉料冶金性能影响的试验研究论文.docx

锌对炼铁炉料冶金性能影响的试验研究论文锌对炼铁炉料冶金性能影响的试验研究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。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人时炉料的锌含量。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。既有研究中，向铁矿石和焦炭中加锌的方法有多种。尹慧超等采用熏蒸法向铁矿石表面引人锌，研究了锌对铁矿石低温还原粉化性的影响。康泽朋等采用向试样表面喷洒ZnSa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ZnSa在650°C左右才开始分解，在铁矿石低温还原粉化率的测试温度下ZnSO,不会分解生成ZnO,所以喷洒ZnSd,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720C下ZnSOj即可剧烈分解，因而在1100C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，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。以下即可脱去结晶水，生成的无水醋酸锌在242C下熔融，在370C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°C，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°C，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°C，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+315、还原强度指数RDI+6.3和磨损指数RDI-05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^.15和RDI+6.3均呈减小趋势，而磨损指数RDI_。.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Fe2〇3合成为铁酸锌的反应幵始温度为500C，且随着温度的升高反应速度加快。低温还原粉化率测试试验的温度刚好为500C，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/cm3，二者在晶形和密度方面差异明显，意味着新生成的铁酸锌会从大块赤铁矿上剥离下来形成粉末，并可能使赤铁矿的强度降低。这可能是导致烧结矿低温还原粉化性能变差特别是磨损指数RDI_。.5急剧增大的内在原因。2.1加锌对烧结矿还原性的影响对加锌烧结矿进行还原性实验，得到试样的失重量（包含烧结矿失重量与氧化锌失重量）随还原时间的变化曲线如图2所示。分析图1中的失重曲线可知，当还原时间在60min之内时，不同ZnO含量烧结矿的失重速率均较大，且失重量的值相差不大，其原因是，在还原的初始阶段，主要是由于矿石表面的ZnO和铁的氧化物被CO还原而造成的失重，ZnO对烧结矿的还原过程没有明显的抑制作用；反应时间为60?120min时，反应在矿石颗粒的内部进行，