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铁矿粉复合造块过程中的气体力学及成矿行为研究

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铁矿粉复合造块是中南大学在深入研究我国炼铁原料及高炉用料结构的基础上，发明的一种全新造块工艺。该工艺自发明以来，已经先后在包钢等企业得到成功利用，解决了难利用铁原料造块的难题，达到了增产、降耗、减排的目的，取得了巨大的经济效益和社会效益。本文针对复合造块料层的气体力学、复合造块过程中球团的固结以及复合造块成矿行为展开研究，对复合造块工艺应用于工业生产具有重要的理论指导意义。
　　 通过模拟复合造块原始料层透气性测试，研究了球团对复合造块原始料层透气性的影响规律，并进行了气体力学计算，阐明了复合造块工艺改善料层透气性的机制。研究表明，复合造块的原始料层透气性随着球团用量的增加而增大，配入30％～40％的球团，料层透气性即可提高20％～30％，但当烧结料中细粒级(0～3mm)含量超过50％时，加入粒径较大(>8mm)的球团，透气性则先减小后增大；水分能够改善料层透气性。配入球团增大了混合料的平均直径和空隙率，从而提高了料层透气性。
　　 通过球团模拟复合造块过程焙烧试验，研究了焙烧时间，温度，氧气含量对不同铁矿球团抗压强度的影响规律，并结合矿相显微结构鉴定，揭示了球团在复合造块中的固结特性。研究表明：焙烧时间和温度对球团的固结影响明显，强氧化气氛下，氧气含量影响相对较小。随着焙烧时间的延长，较低温度下(1250～1300℃)，抗压强度一直增大，较高温度下(1350～1400℃)，先增大后降低。在焙烧温度较高(>1350℃)，焙烧时间为2～3min时，磁铁矿和含氟铁矿球团抗压强度能够达到2000N/个，混合铁矿球团抗压强度能够达到1300N/个，镜铁矿球团达到1500N/个。研究结果表明：球团在复合造块过程中可以达到较高强度。
　　 显微结构研究表明：磁铁矿和含氟磁铁矿焙烧球团均为双层结构，外层固结以Fe2O3再结晶互连为主，内层则以Fe3O4再结晶为主。混合铁矿和镜铁矿焙烧球团固结以Fe2O3再结晶为主。在复合造块过程中球团外层的这种固结形式，有利于在球团表面与高碱度烧结矿基体中的铁酸钙粘结起来，并形成有机整体，提高了复合团矿的强度。
　　 在实验室条件下采用Φ100mm×500mm烧结杯进行了复合造块试验，研究了球团对复合造块产、质量指标的影响规律和复合造块的成矿特性。研究表明：复合造块试验中的料层透气性变化规律与模拟试验结果基本相同。随着球团用量的增大，球团粒径为5～12mm时，成品率基本维持在67％～72％，转鼓强度维持在46％～50％；当球团粒径超过12mm时，成品率和转鼓强度明显下降。
　　 复合团矿中高碱度烧结矿以铁酸钙为主要粘结相；高碱度中的铁酸钙与球团表面再结晶的Fe2O3胶接在一起，形成过渡带；酸性球团外层以Fe2O3再结晶为主，内层则以Fe3O4再结晶为主，而且结晶情况优于模拟试验。三者成为一个整体，保证了复合团矿具有较高强度。

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