酸性钒钛烧结矿性能试验研究

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摘要：物理性能试验研究表明，酸性钒钛烧结矿在室内贮存1－15天时，随贮存时间延长，转鼓强度和平均粒度指标变化不显著，表层矿物组成中赤铁矿被氧化减少，钛磁铁矿增多，冶金性能指标变化不明显，贮存性能较好；随转运、落下试验次数增加，酸性钒钛烧结矿平均粒度大幅降低，抗摔打性能变差。

关键词：酸性钒钛烧结矿；转鼓强度；平均粒度

攀钢烧结以自产高钛型钒钛磁铁精矿作为主要含铁原料，生产碱性钒钛烧结矿。钒钛磁铁精矿成球性差，其TFe和SiO2含量低，TiO2和A12O3含量高；烧结时矿石软化温度高，生成的液相量少，烧结矿中存在大量的钙钛矿（CaO·TiO2），钙钛矿本身没有胶结作用，它的生成减少了硅酸盐渣相连接，也削弱了钛磁（赤）铁矿连晶作用，对碱性钒钛烧结矿冷强度带来不利影响。碱性钒钛烧结矿因化学成分和矿物组成的特殊性，具有不风化、耐贮存、还原性较好、还原软化温度高、软化区间窄等优点，同时具有产、质量指标差，成品率和转鼓强度低，低温还原粉化率较高等缺点［1－3］。公司自产钒钛烧结矿保供不足，对外委托加工酸性钒钛烧结矿。在生产组织中，酸性钒钛烧结矿的生产节奏远快于高炉使用节奏，因此，酸性钒钛烧结矿在料场有7～10天贮存时间。为了解酸性钒钛烧结矿的贮存性能、倒运及落下性能，根据其贮存性能确定酸性钒钛烧结矿合理的生产组织模式，特开展了酸性钒钛烧结矿物理性能试验研究。

1试验方案

借鉴以往攀钢开展的碱性钒钛烧结矿贮存试验经验：不宜采用露天贮存，而应采用注槽贮存的形式，贮存时间不超过30天［4］。本次贮存试验采用室内存放方案，贮存时间1－16天。供试验用的试样取自当天生产的酸性钒钛烧结矿，按照取样规范进行混合、缩分，随机组成16组试样，分为A、B、C、D四组。四组酸性钒钛烧结矿试样，试样组数、个数、贮存天数和试验分析内容见表1，分析酸性钒钛烧结矿各项指标随贮存时间的变化情况。

2试验结果及分析

梅钢和湘钢烧结矿存放试验表明：随着存放天数的增加，总的粉碎率不断增加，存放1～3天时，烧结矿的粉碎现象较严重，随着存放天数的增加，逐天的平均粉碎率不断减少；存放粉碎率升高主要是由硅酸二钙含量高和游离氧化钙引起的［5－6］。

2．1转鼓强度和平均粒度试验

对A组试样先按标准进行粒度检测，然后逐样检测酸性钒钛烧结矿的转鼓强度，经计算该组试样转鼓强度和平均粒度95％标准差的置信区间分别是（0．789，2．696）、（0．736，2．514）。A组试样转鼓强度和平均粒度见图1，95％标准差的置信区间见表2。对B组试样按照试验方案开展贮存试验，在1－15天贮存时间内，酸性钒钛烧结矿的转鼓强度和平均粒度随贮存时间的变化趋势见图2，标准差见表2。试验结果表明：随贮存时间的延长，酸性钒钛烧结矿的转鼓强度和平均粒度标准偏差分别是1．061％、1．957mm，分别在A组试样转鼓强度和平均粒度95％标准差的置信区间以内，说明试验误差是可控的；图2变化趋势与图1一样，都是随机波动，没有呈现显著的规律变化。贮存试验表明，酸性钒钛烧结矿转鼓强度没有出现明显下降，平均粒度没有因粉化碎裂而细化，在试验期内具有较好的贮存性能。

2．2转运、落下试验

对C组试样，15天内每天进行1次转运、落下和分级筛分试验。酸性钒钛烧结矿平均粒度随贮存时间延长，转运、落下和分级筛分试验次数增加而减小；对平均粒度与试验次数进行相关性分析，回归方程：平均粒度＝24．93－0．6865×N＋0．04701×N2－0．001214×N3（注：N为落下次数），相关性分析趋势图如图3所示。由图3可知，随着转运、落下和粒度筛分试验次数增加，酸性钒钛烧结矿的平均粒度呈下降趋势。在第1－9次试验时，酸性钒钛烧结矿因摔打破碎导致平均粒度下降较显著，且下降幅度较大；第10－15次试验时，酸性钒钛烧结矿仍因摔打破碎导致平均粒度下降，但下降幅度越来越小；酸性钒钛烧结矿平均粒度与转运、落下试验次数存在较强的负相关关系。试验表明，酸性钒钛烧结矿抗摔打性能差，在转运过程中容易粉碎细化。为了减少转运时粉碎细化量，现场生产组织时，在每天相同的运输量条件下，尽可能缩短运矿时间和降低转运落差，一方面在转运时尽可能增大单位时间运输量，降低运输过程的摔打粉碎率；另一方面合理控制高炉矿槽料位，增加贮存酸性钒钛烧结矿矿槽个数，避免因矿槽料位低导致烧结矿转运落差升高。

2．3矿相分析

为研究酸性钒钛烧结矿贮存后物相组成的变化，通过色差法分析，对D组试样进行物相检测，检测结果如表3所示，酸性烧结矿中主要物相在显微镜下的结构特征见图4。由表3可以看出，酸性钒钛烧结矿的矿物主要有钛赤铁矿、钛磁铁矿、玻璃质和钾长石，少量钙钛矿和钛榴石，其中钛赤铁矿和钛磁铁矿两项占矿物组成80％以上。贮存6天与2天的酸性钒钛烧结矿矿相比较，钛赤铁矿相降低，钛磁铁矿相增多，钾长石、玻璃质、钙钛矿和钛榴石相几乎没有变化，主要原因是钛赤铁矿被空气中的氧气氧化所致；贮存16天与6天的酸性钒钛烧结矿各物相检测无明显变化。由图4可知，钛赤铁矿呈它形－自形晶，粒状、粒状集合体或呈较规则四边形状，与硅酸盐粘结相玻璃相形成粒状结构、斑状结构或分布于磁铁矿边缘形成包边结构或连晶结构，晶体内部孔隙内见水滴状，钛磁铁矿及玻璃相，部分颗粒被玻璃相交代残余形成骸晶状钛赤铁矿；钛磁铁矿呈它形－半自形晶，粒状或粒状集合体，被玻璃相胶结，构成斑状结构或交代钛赤铁矿形成包边结构；钙钛矿呈树枝状、十字状或无定形状，散布于玻璃相中或分布于钛磁铁矿边缘与其相互交代共生；玻璃相呈无定形状填充于矿物颗粒间。

2．4冶金性能分析

分别对贮存1天与15天的酸性钒钛烧结矿进行了软熔滴落和还原试验检测，检测结果分别见表4、表5。试验结果表明，酸性钒钛烧结矿的低温还原粉化率（＜3．15mm）仅10％左右，远低于碱性钒钛烧结矿60％以上的低温还原粉化率（＜3．15mm）指标［3］，还原性较碱性烧结矿差；且随贮存时间延长，软熔区间、料柱最高压差和滴落带厚度、低温还原粉化指标都变化不大。原因分析：贮存16天与2天的酸性钒钛烧结矿矿相比较，钛赤铁矿相降低，钛磁铁矿相增多，可能是仅表面的钛赤铁矿被氧化成钛磁铁矿；冶金性能分析要求试样粒度在10－12．5mm，矿样经过破碎，表层因贮存被氧化的矿样占冶金性能分析的矿样比例小。

3结论

酸性钒钛烧结矿物理性能试验结果表明：在室内贮存1－15天试验期内，具有较好的贮存性能，满足高炉冶炼要求，但抗摔打性能差。1）酸性钒钛烧结矿转鼓强度没有出现明显下降，平均粒度没有因粉化碎裂而细化。2）酸性钒钛烧结矿抗摔打性能差，在转运过程中容易粉碎细化。因此现场生产组织时，在每天相同的运输量条件下，尽可能缩短运矿时间和降低转运落差。3）随贮存时间延长，从矿相分析，钛赤铁矿被氧化减少，钛磁铁矿增多；冶金性能指标变化不明显。

作者:林文康 吴丽娜 周林波 单位:攀钢集团西昌钢钒有限公司