ペレット性能を向上させる「アルカリ」と「マグネシウム」

公開時間： 07 / 27 2021 著者：サイト編集者訪問：12694

酸化ペレットは、優れた機械的強度と冶金学的特性を備えており、高炉製鉄に欠かせない高品質の装入物となっています。しかし、マグネタイト精鉱の国内供給が不足しているため、多くの国内製鉄所は輸入ヘマタイトを使用して酸化物ペレットを製造しています。ヘマタイトペレットはマグネタイトペレットに比べて焙煎温度が高く、範囲が狭く（1300℃〜1350℃）、圧縮強度が低い。さらに、酸性ヘマタイトペレットは冶金学的特性が不十分です。その中でもスペキュラライトは重要なタイプのヘマタイトに属し、ペレットの焙煎性能や冶金学的特性は通常のヘマタイトペレットよりも劣っています。

　　研究者たちは、ヘマタイトを使用して高強度の酸化ペレットを製造する方法について多くの研究を行ってきました。研究によると、酸化ペレットを調製するためにヘマタイトにマグネタイトを添加すると、予熱焙煎温度を効果的に下げ、予熱した焙煎ペレットの圧縮強度を高めることができます。フラックスを加えてフラックス入りヘマタイトペレットを製造することも解決策です。

国内のペレット工場では、一般的にヘマタイトとマグネタイトを使用して高強度のペレットを製造していますが、ヘマタイトの比率が高くなると、マグネタイトを添加する効果が大幅に弱まります。 CaOフラックスを添加してフラックスペレットを製造すると、低温でより高い機械的強度とより優れた還元性を得ることができますが、高温リフロー性能が低く、還元膨張が深刻です。初期の研究では、MgOをペレットに添加すると、還元膨張率が低下し、高温リフロー性能が向上することが示されています。

現在、スペキュラライトペレットの強度と冶金特性に及ぼすアルカリ度とMgO含有量の影響、特にペレットの冶金特性に及ぼすアルカリ度とMgOの影響に関する報告は比較的少ない。したがって、スペキュラライトペレットの強度と冶金特性に及ぼすアルカリ度とMgO含有量の影響を研究するこの記事は、ペレットの焙焼を改善し、高炉製鉄を強化するための重要な理論的価値を持っています。

　　原材料の特性と研究方法

　　この実験で使用した原材料は、ブラジルのスペキュラライト、ベントナイト、石灰岩、マグネサイトです。ブラジルのスペキュラライト、石灰石、マグネサイトは粒子サイズが比較的粗いため、実験室でボールミルを使用してペレットを製造するために必要な粒子サイズと比表面積に粉砕されます。 Spiegeliteは、鉄のグレードが高く、脈石鉱物やその他の有害な不純物が少なく、高品質のペレット原料です。石灰石とマグネサイトは、SiO2含有量が低く、その他の有害な不純物はほとんどありません。それらは高品質のカルシウム-マグネシウムフラックスです。

試験に使用したバインダーは高品質のナトリウム系ベントナイトで、指標はモンモリロナイトの含有量が92.76％、膨潤量が20mL / g、2時間での吸水率が342％、 -0.074mmの含有量は100％に達します。

実験的研究には、バッチ処理、混合、グリーンボールの準備、グリーンボールの乾燥、ドライボールの予熱焙煎、および焙煎ペレットの性能試験のプロセスが含まれます。細かく砕いた石英砂を加えることにより、完成したペレットのSiO2含有量を3.0％〜3.1％に制御します。完成したペレットのアルカリ度とMgO含有量は、石灰石とマグネサイトを添加することによって調整され、アルカリ度とMgO含有量の変化が圧縮強度、還元度、還元膨張、低温還元粉砕、高温軟溶融に及ぼす影響ローストペレットの特性を調査します。影響。

　　テスト結果と影響分析

「圧縮強度と気孔率に対するアルカリ度とMgO含有量の影響。」ペレットの圧縮強度は、輸送および保管プロセス中および還元炉内でペレットが耐えることができる圧力を反映する重要な指標です。大型高炉では、ペレットの圧縮強度が2500N /個以上である必要があります。

自然のMgO含有量の下では、ペレットの圧縮強度は最初にアルカリ度の増加とともに増加します。アルカリ度が0.2に増加すると、ペレットの圧縮強度は2400 N /個の自然アルカリ度から3,500N /個に増加します。 0.4に達した後、ペレットの圧縮強度は増加しなくなります。これは、カルシウムフェライトやケイ酸カルシウムなどのCaO、Fe2O3、SiO2のアルカリ度が高くなるためです。適切な液相はヘマタイトの再結晶化を助長しますが、液相が多すぎるとペレットの圧縮強度の向上を助長しません。自然アルカリ性下では、ペレットの圧縮強度は、MgO含有量の増加とともに低下します。これは、ペレットの予熱および焙焼中にマグネサイトが分解し、ペレットの多孔性が高まるためです。

アルカリ性とMgOが一緒に働く場合、同じMgO含有量の下で、焼成ペレットの圧縮強度に対するアルカリ性の影響は、基本的に、天然のMgO含有量の下でのペレットの圧縮強度に対するアルカリ性の影響と同じです。ペレットの圧縮強度。強度は、アルカリ度の増加とともに最初に増加します。アルカリ度が特定の値に達した後、ペレットの圧縮強度はそれ以上大幅に増加しません。同じアルカリ度下では、MgO含有量の増加に伴い、ペレットの圧縮強度が低下します。これは、MgO含有量の増加に伴い、ペレットの気孔率が増加すると同時に、MgOがスラグ相に入り、脈石鉱物の融点。液相の形成に一定の阻害効果があります。試験結果は、アルカリ度が0.2を超えると、アルカリ度とMgO含有量が異なるスペキュラライトペレットの圧縮強度が2500 N /個を超える可能性があることを示しています。

フラックスの量が増えると、予熱焙煎中にフラックスの分解によって残される細孔も増加します。フラックスの添加は、ペレットの化学組成と鉱物組成に影響を与えるだけでなく、ペレットの構造と多孔性にも影響を与えます。これは、ペレットの圧縮強度と冶金学的特性にある程度影響します。

　　アルカリ度とMgO含有量が還元度に及ぼす影響。還元度（RI）は、高炉の還元ゾーンの温度と雰囲気の条件下で鉄鉱石から酸素を除去する傾向と難しさを評価するための重要な指標です。鉄鉱石の還元度に影響を与える要因には、粒度、気孔率、鉱物の組成と構造、脈石の鉱物組成などがあります。

自然アルカリ性と自然MgO含有量の酸性ペレットの還元度は低く、62.22％に過ぎません。 MgO含有量の増加に伴い、還元度が増加します。 MgO含有量が3.0％の場合、ペレットの還元度は68％に達する可能性があります。ＭｇＯの含有量がアルカリ度を増加させると、スペキュラライトペレットの還元度が大幅に改善される。アルカリ度が1.2に上昇すると、ペレットの還元度は72.82％に上昇します。これは、石灰石を添加するとペレットの気孔率が高くなると同時に、CaOがFe2O3と反応して還元しやすいカルシウムフェライトを形成するためです。

アルカリ度とMgOが一緒に作用する場合、同じアルカリ度の下で、ミラーライトペレットの還元度はMgO含有量の増加とともに増加します。同じMgO含有量では、アルカリ度の増加とともに還元度が増加します。

アルカリ度が1.2に達し、MgO含有量が3.0％に増加すると、ペレットの還元度は76.94％に達します。これは、マグネサイトがペレットの予熱および焙焼中にペレットの多孔性も増加させ、MgOがスラグ相および浮遊体の融点を上昇させる可能性があるため、還元プロセス中に溶融しにくいためです。ペレットの細孔は溶けません。材料は、ガス拡散を助長する高い多孔性を維持するために充填されています。

　　アルカリ度とMgO含有量が還元膨張に及ぼす影響。

天然のMgO含有量では、スペキュラライトペレットの還元膨張率は最初に増加し、次に減少し、アルカリ度は0.4〜0.6の最大値に達し、最大値は32％に達します。

これは、ペレットに添加されたCaOのごく一部がFe2O3と反応してカルシウムフェライトを生成し、その大部分がスラグ相に入るためです。還元されない場合、スラグ相はCaO-SiO2バイナリシステムによって支配されます。アルカリ度が0.4〜0.6の場合、すなわちスラグ相中のSiO2の含有量は62.5％〜70％であり、これはメタケイ酸カルシウム（CaOSiO2）とSiO2の二元共晶点組成の間隔であり、その低い値です。温度共晶点は1436℃ですが、還元条件下では、FeOの添加によりこのスラグ相はCaO-SiO2-FeO三元スラグ系になります。このスラグシステムでは、CaOとSiO2の比率は変わりません。スラグ相の融点は、FeO含有量の増加とともに急激に上昇します。純粋な三元スラグシステムでは、1093℃まで低くなる可能性があり、低融点スラグ相はペレットの還元と膨張を悪化させるだけです。

自然アルカリ性下では、ペレットの還元膨張率はMgO含有量の増加とともにわずかに減少しますが、それは明らかではありません。これは、SiO1700の含有量が2％の場合、自然アルカリ性と融点90℃の自然MgOペレットスラグ相によるものです。 MgOを添加すると、スラグ相はMgO-SiO2バイナリシステムによって支配されますが、その低温共晶温度も低い共晶温度になります。 1543°C。アルカリ性とMgOが一緒に働く場合、ペレットの還元膨張率に対するアルカリ性の影響は、同じMgO含有量の下での天然のMgO含有量と基本的に同じです。ＭｇＯを添加すると、ＭｇＯがスラグ相に溶融することにより、スラグ相の融点が上昇する。同時に、スラグ相の融点もスラグ相のMgOによって上昇します。

したがって、同じアルカリ度の下で、MgO含有量を増やすと還元膨張を減らすことができます。

　　酸化されたペレット中のヘマタイトの体積膨張は、マグネタイトとフロータイトに減少します。この膨張は主に、ヘマタイトがマグネタイトに還元されたときの結晶構造の変化によって引き起こされます。ペレットの還元膨張率は、脈石の組成と、ヘマタイト粒子の還元によって発生する応力に耐えるスラグ相の能力に関連しています。

高融点スラグ相は還元過程で溶融しにくく、高強度を維持することでペレットの還元膨張率を効果的に制限でき、低融点スラグ相はペレットの還元膨張を悪化させます。

　　 20％未満のペレットの還元膨張率は通常の膨張範囲に属し、スペキュラライトペレットのアルカリ度は0.2未満または1.0以上の範囲内に制御する必要があります。

ただし、一般的な工業生産では、ペレットの還元膨張率を15％未満に抑える必要があります。 3.0％〜3.1％のSiO2を含む天然アルカリ性のスペキュラライトペレットの場合、還元膨張率は15％未満であり、還元度はわずか62.2％です。アルカリ度を上げて還元度を上げる場合は、アルカリ度を下げる必要があります。アルカリ度を1.0に上げてMgO含有量を3.0％、またはアルカリ度を1.2に上げてMgO含有量が1.0％以上の場合に限り、還元膨張が可能です。率は15％より低いです。

　　低温還元粉砕に及ぼすアルカリ度とMgO含有量の影響低温還元粉砕（RDI）は、ペレットが高炉または直接還元シャフト炉の上部で400°Cから600°Cの温度範囲で還元されたときに粉末を生成する傾向を反映しています。低温還元と粉砕の主な理由は、ヘマタイトがマグネタイトに還元されるときに結晶構造が変換されることによって引き起こされる体積膨張と格子歪みです。

ペレットを予熱して焙煎するときに形成される主な結合方法はXNUMXつあります。

酸化鉄の再結晶、ケイ酸塩結合およびフェライト結合。

その中で、ヘマタイト再結晶結合が最も一般的で最強ですが、ヘマタイトは還元条件下では非常に不安定であり、ヘマタイトがマグネタイトに還元されるとケイ酸塩結合相を維持することができます。変化する。

したがって、フラックスを添加することにより、この均一な分布を増加させ、低温還元条件下で安定した結合相を維持し、ミラーライトペレットの低温還元および粉砕を低減することが可能である。

自然アルカリ度と自然MgO含有量のペレットは、主にヘマタイト固相拡散圧密であり、ケイ酸塩結合相が少なくなっています。したがって、低温還元中により多くの粉末が生成され、そのRDI-3.15mm値は12.75と高くなります。％。自然のMgO含有量の下で、アルカリ度は0.2に増加し、ペレット低温還元粉砕率RDI-3.15mm値は急速に0.52％に減少しました。アルカリ度は上昇を続け、RDI-3.15mmの値は基本的に約0.5％に維持されました。これは、CaOを添加することにより、予熱・煆焼時の低温還元時に安定したケイ酸塩液相をペレットが形成し、ペレットの低温還元・粉砕を低減するという目的を達成するためです。

自然アルカリ性の下で、MgOの含有量を増やすと、ペレットの低温還元および粉砕率RDI-3.15mmは、すべて3.0％を下回ります。アルカリ度とMgOが一緒に働くとき、低温還元粉砕におけるペレットのRDI-3.15mm値は低くなります。 RDI-3.15mmは、アルカリ度の増加とともに減少し、MgO含有量の増加とともにわずかに増加します。これはMgOによるものです。液相ケイ酸塩の形成を妨げる可能性があります。

　　リフロー特性に及ぼすアルカリ度とMgO含有量の影響。ペレットの溶融特性は、高炉下部の軟質溶融ゾーンでのペレットの形成と軟質溶融ゾーンでの性能を反映している可能性があります。装入物のリフロー特性は、高炉の運転に大きな影響を与えます。ペレットの軟化温度が低く、リフロー間隔が広く、高炉下部のリフローゾーンの通気性が悪くなり、還元ガスと装入物の対流が悪くなり、削減プロセスに深刻な影響を及ぼします。

自然アルカリ性と自然MgO含有量の酸ペレットは1009°Cで軟化し始め、落下温度は1272°Cです。天然のMgO含有量では、アルカリ度は1.2に上昇し、ペレットの軟化温度は1034°Cに上昇し、軟化間隔と軟化間隔は狭くなり、滴下温度も1299°Cに上昇します。アルカリ度が1.2の場合、MgO含有量を増やすと、軟化開始温度と滴下温度が上がる可能性があります。 MgO含有量が1.0％の場合、ペレット軟化温度は1072℃に上昇し、滴下温度は1319℃に達し、MgO含有量は上昇し続け、ペレット軟化温度は上昇しません。さらに上昇すると、滴下温度は上昇します。。

ペレットのリフロー特性は、主に還元中に生成されるフステライトやスラグなどの低融点液相の影響を受けます。酸性ペレットの低温リフロー特性が悪いのは、主に還元プロセス中のFeOに富むかんらん石スラグ相の融点が低いためであり、MgOの添加によりスラグ相の融点が上昇する可能性があります。高融点の固溶体の形成も、ペレットの高温リフロー特性を改善する役割を果たします。

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