第42卷 第8期 2007年8月
钢铁
Vol. 42, No. 8
August 2007
Iron and Steel
铬铁矿粉烧结试验研究
朱德庆, 李 建, 潘 建, 何奥平, 范晓慧
(中南大学资源加工与生物工程学院, 湖南长沙410083)
摘 要:通过烧结杯试验, 对进口铬铁矿粉烧结过程中的焦粉配比、混合料水分、料层高度和烧结负压等工艺参数进行研究, 发现该铬铁矿粉可用烧结法进行造块, 其产品铬铁烧结矿可作为电炉冶炼铬铁合金的炉料。与普通铁
) , 冷却所需时间长。铬矿矿烧结相比, 铬铁矿烧结主要特征为:燃烧带宽(75. 00mm ) , 烧结温度高(1450～1500℃
烧结主要依靠20%左右橄榄石液相粘结为主, 同时,Cr 2O 3固相反应有利于烧结矿固结。铬铁矿粉烧结的成功将为我国铁合金行业充分利用廉价铬铁矿粉提供技术支持, 有利于降低铬铁合金生产成本。关键词:铬铁矿粉; 烧结; 铬铁合金
中图分类号:TF046. 4 文献标识码:A 文章编号:04492749X (2007) 0820007205
Study on Sintering of Chromite Fines
ZHU De 2qing , L I Jian , PAN Jian , H E 2ping , 2hui
(School of Minerals Processing and Bioengineering , Central , Hunan , China ) Abstract :Sintering parameters of imported chromite , moisture , bed depth and suction sintering during , were studied by show that conventional sintering process can be applied to the used as the charge for EAF to produce ferrochromium. Sin 2tering of wide combustion zone (75. 00mm ) , high sintering temperature (14502) and time. Furthermore , it was found that the consolidation of chromite sinter is the result of 1500℃
about 20%liquid olivine phase ,recrystallization of Cr 2O 3in solid state contributs to sinter strength to some extent. The successf ul sintering of chromite fines will technically support Chinese ferroalloy industry to produce ferrochro 2mium on cheap chromite fines at low cost.
K ey w ords :chromite fines ; sintering ; ferrochromium
自然界里铬总是与铁共生形成铬铁尖晶石(FeO ・Cr 2O 3) , 其矿物学名称是铬铁矿[1,2]。我国铬矿资源贫乏, 保有储量仅占世界储量的0. 15%, 而且分布零散, 矿床规模小[3]。国土资源部统计,2005年, 我国95%铬铁矿依靠进口, 进口量达302万t 。
目前, 世界铬矿开采量约为2000万t/a , 其中块矿约占20%, 粉矿(43%) 价格为2800元/t , 而印度易碎粉矿(Cr 2O 350%) 价格为2150元/t 。粉矿品位高, 价格低, 但在冶炼高碳铬铁过程中粉矿过多会使炉料透气性变差, 炉况恶化、翻渣, 严重影响各项技术经济指标。因此, 如何利用廉价粉矿, 加强铬矿粉的造块是降低我国铬系铁合金生产成本、提高铬系铁合金市场竞争力的有效措施之一[4]。
当前, 铬铁矿主要的造块方法有压团法、球团法和烧结法[5～8]。由于铬尖晶石熔点很高, 且难以形成低熔点的液相, 铬铁矿烧结有一定的难度, 需要深入研究。然而, 铬烧结矿则具有一些其它预处理法
不具有的优点:烧结矿强度高、粒度均匀, 使电炉透气性改善。与块矿和冷压团块相比, 烧结矿结构疏松, 高温电阻率比块矿和冷压团块大得多, 冶炼产品单位电耗降低幅度为200～300kW ・h/t [1]。因此, 作者系统开展了铬铁矿粉烧结的试验研究, 在烧结杯上成功进行了铬矿粉烧结, 并取得了良好指标。
1 原料性能和研究方法
1. 1 原料性能
, 其化学成分(质量分数, %) 为:Cr 2O 351. ∑Fe 12. 52, SiO 24168,Al 2O 311. 59, CaO 2. 95, MgO 12. 11, Fe 2O 37. 97, P 0. 01, S 0. 09,Cr 2O 3/FeO =3. 18。用这种铬铁矿可生产出Cr 的质量分数大于65%的铬铁。铬铁矿
作者简介:朱德庆(19642) , 男, 博士, 教授; E 2m ail :dqzhu @mail.csu. edu. cn ; 修订日期:2006211216
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・
钢 铁第42卷
隙率49174%、成球性指数1199, 其中测定毛细水和
分子水的铬铁矿粒度
试验用焦粉化学成分(质量分数, %) 为:SiO 211135、Al 2O 37137、Fe 2O 31182、CaO 0176、MgO 0102、S 0152, 工业分析:固定碳75128%、灰分21194%、挥发分2178%。焦粉的固定碳含量偏低,
量, 烧结矿的矿物组成及烧结矿的微观结构等, 在很
大程度上取决于燃料的用量[9]。因此, 焦粉的配比是影响铬矿粉烧结的主要因素之一。焦粉配比对烧结指标的影响见图1。
由图1可知, 随着焦粉配比由6. 15%提高到8108%, 烧结矿的成品率由58. 9%提高到70. 35%;
灰分含量较高, 含硫偏高, 但基本能满足烧结的要求。普通铁矿烧结要求焦粉
烧结试验流程包括:配料、混合、制粒、点火、烧结、冷却、落下、筛分等环节。称取25kg 铬铁矿, 焦粉和返矿按一定比例内配, 水分外配, 工混匀后, 进圆筒混合机制粒术参数:规格
转鼓指数由45. 07%提高到57. 87%;利用系数变化曲线呈凹型; 固体燃耗整体呈现上升趋势。综合考虑烧结矿的产质量, 适宜的焦粉配比为7. 31%～8108%。
2. 1. 2 混合料水分
水分在烧结过程中主要起强化制粒、导热、助燃作用, 因此, 。
1, 随着混合料水分由9. , 74. 55%下1. 08t/(m 2・h ) 提35t/(m 2・h ) , 转鼓指数变化不大。适宜的烧结混合料水分为8. 5%～9. 0%。2. 2 烧结操作参数优化2. 2. 1 料层高度
在烧结过程中, 改变料层高度能显著地影响烧结生产率、烧结矿质量及固体燃耗[9]。料层高度对铬铁矿粉烧结的影响如图2所示。
随着烧结料层高度增加, 固体燃耗明显下降, 成品率和转鼓指数存在峰值, 适宜的料层高度为580mm 。通常由于料层自动蓄热作用, 适当地增加料
铺上1kg 粒度10～16mm 成品铬烧结矿。混合料点火后, 进行烧结; 达到烧结终点后, 将烧结矿进行冷却, 然后对烧结矿物理性能和其它指标进行检测, 检测方法见参考文献[9]。
2 烧结试验结果及分析
2. 1 原料性能2. 1. 1 焦粉配比
在烧结过程中, 氧化物的再结晶, 液相生成数
层高度, 可提高料层下部的温度, 延长高温保持时
间, 有利于粘结相的扩散和固结, 从而改善烧结矿强度。但超过一定范围后, 由于料层阻力太大, 下层水分冷凝现象加剧, 烧结指标将下降
。
返矿23. 07%、混合料水分8. 0%、料层高度580mm 、点火温度(1100±50) ℃、点火时间2min 、点火负压4kPa 、烧结负压10kPa
图1 焦粉配比对烧结矿产质量的影响
Fig. 1 E ffect of coke dosage on sinter qu ality and sintering productivity
第8期朱德庆等:
铬铁矿粉烧结试验研究
・9
・
焦粉配比8. 08%、铬铁矿68. 85%、返矿23. 07%、水分9. 0%、点火温度(1100±50) ℃、点火时间2min 、点火负压4kPa 、烧结负压10kPa
图2 料层高度对烧结矿产质量影响
Fig. 2 E ffect of bed depth on sinter qu ality and 2. 2. 2 烧结负压
, 可见, , , , 烧结料层的风量, 提高空气过剩系数, 促进焦粉的燃烧。在生产中, 随着烧结负压的增加, 烧结风机的电耗几乎直线上升, 因此, 必须综合考虑。试验结果表明, 烧结负压10～12kPa , 烧结指标均较理想。2. 3 铬铁矿烧结特征2. 3. 1 烧结温度
由图4可见, 铬铁矿烧结过程中, 料层最高温度高于普通铁矿烧结。冀东铁精粉烧结料层最高温度为1400℃, 垂直烧结速度24. 90mm/min , 燃烧带厚度14. 95mm , 焦粉燃烧时间0. 60min (A →[10]B ) 。而作者通过试验测定, 发现在铬铁矿烧结过
1450～1500℃, 垂直烧结
mm/min , 燃烧带厚度75. 00mm , 焦粉燃烧时间5. 5min (a →b ) , 且高温保持时间(>1400) 长达5min 左右。因而燃烧带宽、℃高温保持时间长是铬铁矿烧结成功的关键。由于铬铁矿粉烧结所需温度高, 必须采用铺底料工艺才能保护箅条, 减少设备损耗。2. 3. 2 烧结矿冷却
铬铁矿烧结所需的温度高, 燃烧带宽, 冷却所需时间长。因此, 了解铬铁矿烧结冷却特点具有十分重要的意义。
图5为达到烧结终点后, 不同冷却风速和冷却时间对铬烧结矿冷却效果的影响, 为便于对比, 图中同时列出了普通烧结矿冷却过程时间2温度关系。由图可知, 铬矿烧结过程到达烧结终点后, 烧结矿所需的冷却时间长, 冷却风量大, 冷却负压高。通常
,
焦粉配比8. 08%、铬铁矿68. 85%、返矿23. 07%、水分9. 0%、料层高度580mm 、点火温度(1100±50) ℃、点火时间2min 、点火负压4kPa
图3 烧结负压对烧结矿产质量影响
Fig. 3 E ffect of suction on sinter qu ality and sintering productivity
・1
0・
钢 铁第42
卷
料高580mm , 测温点位于料面下300mm 处
图4 铬铁矿烧结过程温度变化
Fig. 4 T emperature 2time curve of
sintering
图5 烧结矿冷却过程废气温度变化
Fig. 5 T emperature 2time curve of chromite sinter
cooling
浅白色为Cr 2O 3; 黑色为孔洞
图6 C r 2O 3再结晶微区
Fig. 6 R ecrystallization zone of C r 2O
3
在冷却过程中, 各种矿物的结晶和固相反应还在发
生, 冷却时间较长, 使得铬铁矿烧结过程中各种矿物结晶较好, 这也是铬铁矿烧结法能取得成功的基本条件之一。此外, 铬烧结矿冷却时间长还与燃料配比高有直接关系。2. 4 烧结矿固结机理
经L EICA DMRXP 高清晰透反两用显微镜和KYKY28002FIND1000扫描电镜2能谱仪分析, 铬烧结矿矿物组成(质量分数, %) 为:铬铁矿17112, 三氧化二铬47158, 铁橄榄石4111, 镁铁橄榄石7130, 镁橄榄石4117, 铁酸镁2130, 钙镁橄榄石2134, 玻璃质5147, 铬、铁碳化物0105, 三氧化二铝9145; 孔隙率为53186%。
铬烧结矿固结以Cr 2O 3再结晶固相固结为主(图6) , 辅以20%左右橄榄石液相固结(图7) 。由于铬铁矿中高熔点的物质多,
其烧结液相量明显低
浅白色为Cr 2O 3; 灰色为橄榄石; 黑色为孔洞
图7 橄榄石填充在Cr 2O 3缝隙中
Fig. 7 Olivine f illing in aperture of Cr 2O 3
于普通铁矿烧结液相量(30%～40%) , 虽然Cr 2O 3
及FeO ・Cr 2O 3的熔点高达1990℃、1850℃, 但根据塔曼学派的研究[11], 其固相反应开始的温度T C
第8期朱德庆等:铬铁矿粉烧结试验研究
社, 1999.
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1・
约等于0. 57T m , 即Cr 2O 3及FeO ・Cr 2O 3的塔曼温度为1134℃、1055℃。在烧结过程中, 当烧结料层温度高于Cr 2O 3的塔曼温度时, 矿粒晶格内的原子获得足够的能量, 克服周围健力的约束进行表面扩散, 矿粒之间形成连接桥, 产生再结晶和再结晶长大。这种Cr 2O 3的再结晶是铬烧结矿的重要固结方式。此外, 由于烧结最高温度达到1450～1500
) 、℃, 超过了铁橄榄石(1205℃钙铁橄榄石(1150
) 等的熔点, 这些橄榄石液相在烧结负压和毛细力℃
的共同作用下迁移、填充到矿物颗粒的间隙中, 使铬烧结矿强度好, 成品率高。
[2] Lekatou A , Walker R D. Microstruct ure Change in Chromite
Concent rate during Calcining in Air and Argon At mosphere [J].Ironmaking and Steelmaking ,1995. 22(3) :2272238.
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合金,2000, (2) :33239. (ZHAN G Qi 2xuan. Present Situation
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72IU Fu 2quan. The Study on Chro 2].Ferro 2Alloys ,1994, (3) :7210. )
[. 印度粉铬矿球团及生产高碳铬铁的应用实践[J].铁
3 结论
(1) 对含Cr 2O 351. 18%(质量分数) 的某进口
铬铁矿粉进行了系统的烧结杯试验研究, 在焦粉配比为7. 31%～8. 08%、返矿23. 07%、8. 5%～9. 0%、料层高度580(1100±50) ℃、4烧结负压10kPa 68138%～71125鼓指数为57107%～58167%, 利用系数为1. 10～1. 35t/(m 2・h ) 。结果表明, 此铬铁矿粉可以用烧结法进行造块。
(2) 铬烧结矿固结以橄榄石液相固结为主, Cr 2O 3再结晶固相固结为辅, 两者共同作用, 使铬烧结矿成功结块, 并具有较高的强度。
(3) 利用铬矿粉生产铬铁烧结矿, 将降低铬铁冶炼原料成本, 优化电炉冶炼, 改善冶炼环境, 降低电耗, 增强铁合金企业的竞争力, 有广阔的推广应用前景。
参考文献:
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沙:中南大学出版社,2005.
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Vol. 42, No. 8
August 2007
Iron and Steel
铬铁矿粉烧结试验研究
朱德庆, 李 建, 潘 建, 何奥平, 范晓慧
(中南大学资源加工与生物工程学院, 湖南长沙410083)
摘 要:通过烧结杯试验, 对进口铬铁矿粉烧结过程中的焦粉配比、混合料水分、料层高度和烧结负压等工艺参数进行研究, 发现该铬铁矿粉可用烧结法进行造块, 其产品铬铁烧结矿可作为电炉冶炼铬铁合金的炉料。与普通铁
) , 冷却所需时间长。铬矿矿烧结相比, 铬铁矿烧结主要特征为:燃烧带宽(75. 00mm ) , 烧结温度高(1450～1500℃
烧结主要依靠20%左右橄榄石液相粘结为主, 同时,Cr 2O 3固相反应有利于烧结矿固结。铬铁矿粉烧结的成功将为我国铁合金行业充分利用廉价铬铁矿粉提供技术支持, 有利于降低铬铁合金生产成本。关键词:铬铁矿粉; 烧结; 铬铁合金
中图分类号:TF046. 4 文献标识码:A 文章编号:04492749X (2007) 0820007205
Study on Sintering of Chromite Fines
ZHU De 2qing , L I Jian , PAN Jian , H E 2ping , 2hui
(School of Minerals Processing and Bioengineering , Central , Hunan , China ) Abstract :Sintering parameters of imported chromite , moisture , bed depth and suction sintering during , were studied by show that conventional sintering process can be applied to the used as the charge for EAF to produce ferrochromium. Sin 2tering of wide combustion zone (75. 00mm ) , high sintering temperature (14502) and time. Furthermore , it was found that the consolidation of chromite sinter is the result of 1500℃
about 20%liquid olivine phase ,recrystallization of Cr 2O 3in solid state contributs to sinter strength to some extent. The successf ul sintering of chromite fines will technically support Chinese ferroalloy industry to produce ferrochro 2mium on cheap chromite fines at low cost.
K ey w ords :chromite fines ; sintering ; ferrochromium
自然界里铬总是与铁共生形成铬铁尖晶石(FeO ・Cr 2O 3) , 其矿物学名称是铬铁矿[1,2]。我国铬矿资源贫乏, 保有储量仅占世界储量的0. 15%, 而且分布零散, 矿床规模小[3]。国土资源部统计,2005年, 我国95%铬铁矿依靠进口, 进口量达302万t 。
目前, 世界铬矿开采量约为2000万t/a , 其中块矿约占20%, 粉矿(43%) 价格为2800元/t , 而印度易碎粉矿(Cr 2O 350%) 价格为2150元/t 。粉矿品位高, 价格低, 但在冶炼高碳铬铁过程中粉矿过多会使炉料透气性变差, 炉况恶化、翻渣, 严重影响各项技术经济指标。因此, 如何利用廉价粉矿, 加强铬矿粉的造块是降低我国铬系铁合金生产成本、提高铬系铁合金市场竞争力的有效措施之一[4]。
当前, 铬铁矿主要的造块方法有压团法、球团法和烧结法[5～8]。由于铬尖晶石熔点很高, 且难以形成低熔点的液相, 铬铁矿烧结有一定的难度, 需要深入研究。然而, 铬烧结矿则具有一些其它预处理法
不具有的优点:烧结矿强度高、粒度均匀, 使电炉透气性改善。与块矿和冷压团块相比, 烧结矿结构疏松, 高温电阻率比块矿和冷压团块大得多, 冶炼产品单位电耗降低幅度为200～300kW ・h/t [1]。因此, 作者系统开展了铬铁矿粉烧结的试验研究, 在烧结杯上成功进行了铬矿粉烧结, 并取得了良好指标。
1 原料性能和研究方法
1. 1 原料性能
, 其化学成分(质量分数, %) 为:Cr 2O 351. ∑Fe 12. 52, SiO 24168,Al 2O 311. 59, CaO 2. 95, MgO 12. 11, Fe 2O 37. 97, P 0. 01, S 0. 09,Cr 2O 3/FeO =3. 18。用这种铬铁矿可生产出Cr 的质量分数大于65%的铬铁。铬铁矿
作者简介:朱德庆(19642) , 男, 博士, 教授; E 2m ail :dqzhu @mail.csu. edu. cn ; 修订日期:2006211216
・8
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隙率49174%、成球性指数1199, 其中测定毛细水和
分子水的铬铁矿粒度
试验用焦粉化学成分(质量分数, %) 为:SiO 211135、Al 2O 37137、Fe 2O 31182、CaO 0176、MgO 0102、S 0152, 工业分析:固定碳75128%、灰分21194%、挥发分2178%。焦粉的固定碳含量偏低,
量, 烧结矿的矿物组成及烧结矿的微观结构等, 在很
大程度上取决于燃料的用量[9]。因此, 焦粉的配比是影响铬矿粉烧结的主要因素之一。焦粉配比对烧结指标的影响见图1。
由图1可知, 随着焦粉配比由6. 15%提高到8108%, 烧结矿的成品率由58. 9%提高到70. 35%;
灰分含量较高, 含硫偏高, 但基本能满足烧结的要求。普通铁矿烧结要求焦粉
烧结试验流程包括:配料、混合、制粒、点火、烧结、冷却、落下、筛分等环节。称取25kg 铬铁矿, 焦粉和返矿按一定比例内配, 水分外配, 工混匀后, 进圆筒混合机制粒术参数:规格
转鼓指数由45. 07%提高到57. 87%;利用系数变化曲线呈凹型; 固体燃耗整体呈现上升趋势。综合考虑烧结矿的产质量, 适宜的焦粉配比为7. 31%～8108%。
2. 1. 2 混合料水分
水分在烧结过程中主要起强化制粒、导热、助燃作用, 因此, 。
1, 随着混合料水分由9. , 74. 55%下1. 08t/(m 2・h ) 提35t/(m 2・h ) , 转鼓指数变化不大。适宜的烧结混合料水分为8. 5%～9. 0%。2. 2 烧结操作参数优化2. 2. 1 料层高度
在烧结过程中, 改变料层高度能显著地影响烧结生产率、烧结矿质量及固体燃耗[9]。料层高度对铬铁矿粉烧结的影响如图2所示。
随着烧结料层高度增加, 固体燃耗明显下降, 成品率和转鼓指数存在峰值, 适宜的料层高度为580mm 。通常由于料层自动蓄热作用, 适当地增加料
铺上1kg 粒度10～16mm 成品铬烧结矿。混合料点火后, 进行烧结; 达到烧结终点后, 将烧结矿进行冷却, 然后对烧结矿物理性能和其它指标进行检测, 检测方法见参考文献[9]。
2 烧结试验结果及分析
2. 1 原料性能2. 1. 1 焦粉配比
在烧结过程中, 氧化物的再结晶, 液相生成数
层高度, 可提高料层下部的温度, 延长高温保持时
间, 有利于粘结相的扩散和固结, 从而改善烧结矿强度。但超过一定范围后, 由于料层阻力太大, 下层水分冷凝现象加剧, 烧结指标将下降
。
返矿23. 07%、混合料水分8. 0%、料层高度580mm 、点火温度(1100±50) ℃、点火时间2min 、点火负压4kPa 、烧结负压10kPa
图1 焦粉配比对烧结矿产质量的影响
Fig. 1 E ffect of coke dosage on sinter qu ality and sintering productivity
第8期朱德庆等:
铬铁矿粉烧结试验研究
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焦粉配比8. 08%、铬铁矿68. 85%、返矿23. 07%、水分9. 0%、点火温度(1100±50) ℃、点火时间2min 、点火负压4kPa 、烧结负压10kPa
图2 料层高度对烧结矿产质量影响
Fig. 2 E ffect of bed depth on sinter qu ality and 2. 2. 2 烧结负压
, 可见, , , , 烧结料层的风量, 提高空气过剩系数, 促进焦粉的燃烧。在生产中, 随着烧结负压的增加, 烧结风机的电耗几乎直线上升, 因此, 必须综合考虑。试验结果表明, 烧结负压10～12kPa , 烧结指标均较理想。2. 3 铬铁矿烧结特征2. 3. 1 烧结温度
由图4可见, 铬铁矿烧结过程中, 料层最高温度高于普通铁矿烧结。冀东铁精粉烧结料层最高温度为1400℃, 垂直烧结速度24. 90mm/min , 燃烧带厚度14. 95mm , 焦粉燃烧时间0. 60min (A →[10]B ) 。而作者通过试验测定, 发现在铬铁矿烧结过
1450～1500℃, 垂直烧结
mm/min , 燃烧带厚度75. 00mm , 焦粉燃烧时间5. 5min (a →b ) , 且高温保持时间(>1400) 长达5min 左右。因而燃烧带宽、℃高温保持时间长是铬铁矿烧结成功的关键。由于铬铁矿粉烧结所需温度高, 必须采用铺底料工艺才能保护箅条, 减少设备损耗。2. 3. 2 烧结矿冷却
铬铁矿烧结所需的温度高, 燃烧带宽, 冷却所需时间长。因此, 了解铬铁矿烧结冷却特点具有十分重要的意义。
图5为达到烧结终点后, 不同冷却风速和冷却时间对铬烧结矿冷却效果的影响, 为便于对比, 图中同时列出了普通烧结矿冷却过程时间2温度关系。由图可知, 铬矿烧结过程到达烧结终点后, 烧结矿所需的冷却时间长, 冷却风量大, 冷却负压高。通常
,
焦粉配比8. 08%、铬铁矿68. 85%、返矿23. 07%、水分9. 0%、料层高度580mm 、点火温度(1100±50) ℃、点火时间2min 、点火负压4kPa
图3 烧结负压对烧结矿产质量影响
Fig. 3 E ffect of suction on sinter qu ality and sintering productivity
・1
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卷
料高580mm , 测温点位于料面下300mm 处
图4 铬铁矿烧结过程温度变化
Fig. 4 T emperature 2time curve of
sintering
图5 烧结矿冷却过程废气温度变化
Fig. 5 T emperature 2time curve of chromite sinter
cooling
浅白色为Cr 2O 3; 黑色为孔洞
图6 C r 2O 3再结晶微区
Fig. 6 R ecrystallization zone of C r 2O
3
在冷却过程中, 各种矿物的结晶和固相反应还在发
生, 冷却时间较长, 使得铬铁矿烧结过程中各种矿物结晶较好, 这也是铬铁矿烧结法能取得成功的基本条件之一。此外, 铬烧结矿冷却时间长还与燃料配比高有直接关系。2. 4 烧结矿固结机理
经L EICA DMRXP 高清晰透反两用显微镜和KYKY28002FIND1000扫描电镜2能谱仪分析, 铬烧结矿矿物组成(质量分数, %) 为:铬铁矿17112, 三氧化二铬47158, 铁橄榄石4111, 镁铁橄榄石7130, 镁橄榄石4117, 铁酸镁2130, 钙镁橄榄石2134, 玻璃质5147, 铬、铁碳化物0105, 三氧化二铝9145; 孔隙率为53186%。
铬烧结矿固结以Cr 2O 3再结晶固相固结为主(图6) , 辅以20%左右橄榄石液相固结(图7) 。由于铬铁矿中高熔点的物质多,
其烧结液相量明显低
浅白色为Cr 2O 3; 灰色为橄榄石; 黑色为孔洞
图7 橄榄石填充在Cr 2O 3缝隙中
Fig. 7 Olivine f illing in aperture of Cr 2O 3
于普通铁矿烧结液相量(30%～40%) , 虽然Cr 2O 3
及FeO ・Cr 2O 3的熔点高达1990℃、1850℃, 但根据塔曼学派的研究[11], 其固相反应开始的温度T C
第8期朱德庆等:铬铁矿粉烧结试验研究
社, 1999.
・1
1・
约等于0. 57T m , 即Cr 2O 3及FeO ・Cr 2O 3的塔曼温度为1134℃、1055℃。在烧结过程中, 当烧结料层温度高于Cr 2O 3的塔曼温度时, 矿粒晶格内的原子获得足够的能量, 克服周围健力的约束进行表面扩散, 矿粒之间形成连接桥, 产生再结晶和再结晶长大。这种Cr 2O 3的再结晶是铬烧结矿的重要固结方式。此外, 由于烧结最高温度达到1450～1500
) 、℃, 超过了铁橄榄石(1205℃钙铁橄榄石(1150
) 等的熔点, 这些橄榄石液相在烧结负压和毛细力℃
的共同作用下迁移、填充到矿物颗粒的间隙中, 使铬烧结矿强度好, 成品率高。
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3 结论
(1) 对含Cr 2O 351. 18%(质量分数) 的某进口
铬铁矿粉进行了系统的烧结杯试验研究, 在焦粉配比为7. 31%～8. 08%、返矿23. 07%、8. 5%～9. 0%、料层高度580(1100±50) ℃、4烧结负压10kPa 68138%～71125鼓指数为57107%～58167%, 利用系数为1. 10～1. 35t/(m 2・h ) 。结果表明, 此铬铁矿粉可以用烧结法进行造块。
(2) 铬烧结矿固结以橄榄石液相固结为主, Cr 2O 3再结晶固相固结为辅, 两者共同作用, 使铬烧结矿成功结块, 并具有较高的强度。
(3) 利用铬矿粉生产铬铁烧结矿, 将降低铬铁冶炼原料成本, 优化电炉冶炼, 改善冶炼环境, 降低电耗, 增强铁合金企业的竞争力, 有广阔的推广应用前景。
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