酸性釩鈦燒結礦性能試驗研究

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摘要：物理性能試驗研究表明，酸性釩鈦燒結礦在室內貯存1－15天時，隨貯存時間延長，轉鼓強度和平均粒度指標變化不顯著，表層礦物組成中赤鐵礦被氧化減少，鈦磁鐵礦增多，冶金性能指標變化不明顯，貯存性能較好；隨轉運、落下試驗次數增加，酸性釩鈦燒結礦平均粒度大幅降低，抗摔打性能變差。

關鍵詞：酸性釩鈦燒結礦；轉鼓強度；平均粒度

攀鋼燒結以自產高鈦型釩鈦磁鐵精礦作為主要含鐵原料，生產堿性釩鈦燒結礦。釩鈦磁鐵精礦成球性差，其TFe和SiO2含量低，TiO2和A12O3含量高；燒結時礦石軟化溫度高，生成的液相量少，燒結礦中存在大量的鈣鈦礦（CaO·TiO2），鈣鈦礦本身沒有膠結作用，它的生成減少了硅酸鹽渣相連接，也削弱了鈦磁（赤）鐵礦連晶作用，對堿性釩鈦燒結礦冷強度帶來不利影響。堿性釩鈦燒結礦因化學成分和礦物組成的特殊性，具有不風化、耐貯存、還原性較好、還原軟化溫度高、軟化區間窄等優點，同時具有產、質量指標差，成品率和轉鼓強度低，低溫還原粉化率較高等缺點［1－3］。公司自產釩鈦燒結礦保供不足，對外委托加工酸性釩鈦燒結礦。在生產組織中，酸性釩鈦燒結礦的生產節奏遠快于高爐使用節奏，因此，酸性釩鈦燒結礦在料場有7～10天貯存時間。為了解酸性釩鈦燒結礦的貯存性能、倒運及落下性能，根據其貯存性能確定酸性釩鈦燒結礦合理的生產組織模式，特開展了酸性釩鈦燒結礦物理性能試驗研究。

1試驗方案

借鑒以往攀鋼開展的堿性釩鈦燒結礦貯存試驗經驗：不宜采用露天貯存，而應采用注槽貯存的形式，貯存時間不超過30天［4］。本次貯存試驗采用室內存放方案，貯存時間1－16天。供試驗用的試樣取自當天生產的酸性釩鈦燒結礦，按照取樣規范進行混合、縮分，隨機組成16組試樣，分為A、B、C、D四組。四組酸性釩鈦燒結礦試樣，試樣組數、個數、貯存天數和試驗分析內容見表1，分析酸性釩鈦燒結礦各項指標隨貯存時間的變化情況。

2試驗結果及分析

梅鋼和湘鋼燒結礦存放試驗表明：隨著存放天數的增加，總的粉碎率不斷增加，存放1～3天時，燒結礦的粉碎現象較嚴重，隨著存放天數的增加，逐天的平均粉碎率不斷減少；存放粉碎率升高主要是由硅酸二鈣含量高和游離氧化鈣引起的［5－6］。

2．1轉鼓強度和平均粒度試驗

對A組試樣先按標準進行粒度檢測，然后逐樣檢測酸性釩鈦燒結礦的轉鼓強度，經計算該組試樣轉鼓強度和平均粒度95％標準差的置信區間分別是（0．789，2．696）、（0．736，2．514）。A組試樣轉鼓強度和平均粒度見圖1，95％標準差的置信區間見表2。對B組試樣按照試驗方案開展貯存試驗，在1－15天貯存時間內，酸性釩鈦燒結礦的轉鼓強度和平均粒度隨貯存時間的變化趨勢見圖2，標準差見表2。試驗結果表明：隨貯存時間的延長，酸性釩鈦燒結礦的轉鼓強度和平均粒度標準偏差分別是1．061％、1．957mm，分別在A組試樣轉鼓強度和平均粒度95％標準差的置信區間以內，說明試驗誤差是可控的；圖2變化趨勢與圖1一樣，都是隨機波動，沒有呈現顯著的規律變化。貯存試驗表明，酸性釩鈦燒結礦轉鼓強度沒有出現明顯下降，平均粒度沒有因粉化碎裂而細化，在試驗期內具有較好的貯存性能。

2．2轉運、落下試驗

對C組試樣，15天內每天進行1次轉運、落下和分級篩分試驗。酸性釩鈦燒結礦平均粒度隨貯存時間延長，轉運、落下和分級篩分試驗次數增加而減小；對平均粒度與試驗次數進行相關性分析，回歸方程：平均粒度＝24．93－0．6865×N＋0．04701×N2－0．001214×N3（注：N為落下次數），相關性分析趨勢圖如圖3所示。由圖3可知，隨著轉運、落下和粒度篩分試驗次數增加，酸性釩鈦燒結礦的平均粒度呈下降趨勢。在第1－9次試驗時，酸性釩鈦燒結礦因摔打破碎導致平均粒度下降較顯著，且下降幅度較大；第10－15次試驗時，酸性釩鈦燒結礦仍因摔打破碎導致平均粒度下降，但下降幅度越來越小；酸性釩鈦燒結礦平均粒度與轉運、落下試驗次數存在較強的負相關關系。試驗表明，酸性釩鈦燒結礦抗摔打性能差，在轉運過程中容易粉碎細化。為了減少轉運時粉碎細化量，現場生產組織時，在每天相同的運輸量條件下，盡可能縮短運礦時間和降低轉運落差，一方面在轉運時盡可能增大單位時間運輸量，降低運輸過程的摔打粉碎率；另一方面合理控制高爐礦槽料位，增加貯存酸性釩鈦燒結礦礦槽個數，避免因礦槽料位低導致燒結礦轉運落差升高。

2．3礦相分析

為研究酸性釩鈦燒結礦貯存后物相組成的變化，通過色差法分析，對D組試樣進行物相檢測，檢測結果如表3所示，酸性燒結礦中主要物相在顯微鏡下的結構特征見圖4。由表3可以看出，酸性釩鈦燒結礦的礦物主要有鈦赤鐵礦、鈦磁鐵礦、玻璃質和鉀長石，少量鈣鈦礦和鈦榴石，其中鈦赤鐵礦和鈦磁鐵礦兩項占礦物組成80％以上。貯存6天與2天的酸性釩鈦燒結礦礦相比較，鈦赤鐵礦相降低，鈦磁鐵礦相增多，鉀長石、玻璃質、鈣鈦礦和鈦榴石相幾乎沒有變化，主要原因是鈦赤鐵礦被空氣中的氧氣氧化所致；貯存16天與6天的酸性釩鈦燒結礦各物相檢測無明顯變化。由圖4可知，鈦赤鐵礦呈它形－自形晶，粒狀、粒狀集合體或呈較規則四邊形狀，與硅酸鹽粘結相玻璃相形成粒狀結構、斑狀結構或分布于磁鐵礦邊緣形成包邊結構或連晶結構，晶體內部孔隙內見水滴狀，鈦磁鐵礦及玻璃相，部分顆粒被玻璃相交代殘余形成骸晶狀鈦赤鐵礦；鈦磁鐵礦呈它形－半自形晶，粒狀或粒狀集合體，被玻璃相膠結，構成斑狀結構或交代鈦赤鐵礦形成包邊結構；鈣鈦礦呈樹枝狀、十字狀或無定形狀，散布于玻璃相中或分布于鈦磁鐵礦邊緣與其相互交代共生；玻璃相呈無定形狀填充于礦物顆粒間。

2．4冶金性能分析

分別對貯存1天與15天的酸性釩鈦燒結礦進行了軟熔滴落和還原試驗檢測，檢測結果分別見表4、表5。試驗結果表明，酸性釩鈦燒結礦的低溫還原粉化率（＜3．15mm）僅10％左右，遠低于堿性釩鈦燒結礦60％以上的低溫還原粉化率（＜3．15mm）指標［3］，還原性較堿性燒結礦差；且隨貯存時間延長，軟熔區間、料柱最高壓差和滴落帶厚度、低溫還原粉化指標都變化不大。原因分析：貯存16天與2天的酸性釩鈦燒結礦礦相比較，鈦赤鐵礦相降低，鈦磁鐵礦相增多，可能是僅表面的鈦赤鐵礦被氧化成鈦磁鐵礦；冶金性能分析要求試樣粒度在10－12．5mm，礦樣經過破碎，表層因貯存被氧化的礦樣占冶金性能分析的礦樣比例小。

3結論

酸性釩鈦燒結礦物理性能試驗結果表明：在室內貯存1－15天試驗期內，具有較好的貯存性能，滿足高爐冶煉要求，但抗摔打性能差。1）酸性釩鈦燒結礦轉鼓強度沒有出現明顯下降，平均粒度沒有因粉化碎裂而細化。2）酸性釩鈦燒結礦抗摔打性能差，在轉運過程中容易粉碎細化。因此現場生產組織時，在每天相同的運輸量條件下，盡可能縮短運礦時間和降低轉運落差。3）隨貯存時間延長，從礦相分析，鈦赤鐵礦被氧化減少，鈦磁鐵礦增多；冶金性能指標變化不明顯。

作者:林文康 吳麗娜 周林波 單位:攀鋼集團西昌鋼釩有限公司