含煤球团的冶金特性

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1992.01.018 北京科技大学学报 第14卷第1期 Vol.14 No.1 1992年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.1992 含煤球团的冶金特性 周渝生·杨天钧·李文采”杜挺”邓开文… 摘要：采用热天平装置及单个球团加热的方法，测定了含璞球团的还原速度。研究了 加热温度、球团配碳量、炉气组成、添加剂、原料种类等对含碳球团的还原速度和金属化 苹的影响及球团的治金特性。实验结果表明：含碳球团的软化和熔化温度较高，含碳15% 以上的球团在1000~1350℃加热时，在含C02较高的高湛炉气中也能够实现快速自还原， 达到较高的金属化市。该球团的金属化率随加热温度提高而增加。研制出一种含煤25%的 冷固结铁矿球团，其单个干球抗压强度已达1000N以上，有良好的治金性能，可用于竖炉型 炼铁设备作治炼铁水的原料，还原剂焦碳也可用非煤代替。 关健问：含煤球团，还原速度，冶金特性，炼铁 Metallugical Characters on Coal-Bearing Pellets* Zhou Yusheng'Yang Tianjun'Li Wencai Du Ting'Den Kaiwen. ABSTRACT:The rates of the reduction of carbon-bearing pellets have been determined with a thermalbalance test instrument and heating method of a single pellet,The effects of heating temperature,carbon contents of pellet, composition of furnace gas,additives,and the kinds of raw materials on the rates of reduction,final metallizing rates and metallurgical characteristics of carbon-bearing pellets have also been investigated.The results of the experi- 1991-04-16收到初稿，1991-10-10收到焦改稿 +国家自然科学基金资助项目(The Project Supported by National Science Fundation of China) ·北京科技大学(University of Science and Technology Beijing) ,·治金部钢铁研究总时(Centrai Iron and Steel Research Iastitute) 1

落 14 卷第 i 期 1 99 2年 1月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o “ r n a l o f U n i v e r s i t y o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e i j i n g V o l 。 1 4 N o 。 J a n 。 1 9 9 2 怕口 州 r 含煤球团的冶金特性 ` 周渝生 , 杨 天 钧 ’ 李 文采 . ’ 杜 挺 ` . 邓开文” 摘 要 : 采用 热天平 装置及 单个球 团加热的方法 , 侧定 了含碳球 团的还 原速度 。 研究了 加 热温 度 、 球 团配 碳最 、 护气组成 、 添 加似 、 原料种类 等对含碳球团的还原速度和金 属 化 率的影响及球团的冶金特性 。 实验结果表明: 含碳球 团的软化和熔化温度较高 , 含 碳 15 % 以上的球 团在 1。。 。~ 13 5 0℃ 加热时 , 在含 C O : 较高的高沮 护气中也能够实现快 速白还 原 , 达到较高的金属化 率 。 该球团的金属化率随加热温度提高而增加 。 研制出一种含 煤25 % 的 冷固 结铁矿球团 , 其单个千球抗压弧度 已达 1。。。N 以上 , 有 良好 的冶金 性能 , 可用于竖炉 型 炼铁设 备作冶拣铁水 的原料 , 还原荆 焦碳 也可用非焦煤代替 。 关健词 : 含 煤球团 , 还原速度 , 冶金 特性 , 炼铁 M e t a l l u g i e a l Ch a r a e t e r s o n C o a l 一 B e a r i n g P e l l e t s + Z h o u Y “ s h e n 夕 . Y 。 ” 夕 T 玄a n j o n . L i 平 e n e a i . ’ D u 少i n 夕 二 D e n K a i功 e 月 , . A B ST RA C T : T h e r a t e s o f t h e r e d u e t i o n o f e a r b o n 一 b e a r i n g P e ll e t s h a v e b e e n d e t e r m i n e d w i t h a t h e r 扭 a lb a l a n e e t e s t i n s t r u m e n t a n d l i e a t i n g m e t h o d o f s z n g l e p e ll e t . T il e e f f e e t s o f h e a t i n g t e m P e r a t u r e , e a r b o n e o n t e n t s o f p e l l e t , e o m p o s i t i o n o f f u r n a e e g a s , a d d i t i v e s , a n d t h e k i n d s o f r a w m a t e r i a l s o n t h e r a t e s o f r e d u e t i o n , f i n a l m e t a ll i z i n g r a t e s a n d tn e t a l l u r g i e a l e h a r a e t e r i s t i e s o f e a r b o n 一 b e a r i n g p e l l e t s h a v e a l s o b e e n i n v e s t i g a t e d 。 T h e r e s u l t s o f t h e e x p e r i - 1 09 2 一 0 4 一 1 6 收到初稿 , 1 9 9 2 一 1 0 一 1 0收到修改稿 国 家自然科 学基金资助项目 ( T h e p r o j e c t s u P P o r t o d b y N a t i o n a l S c i e n c o F u n d a t i o n o f C h i n a ) 北京科技大学 ( U o i , e r s i t y o f S c i e n e e a n d T e c h n o l o g y B e i j i n g ) 冶金 部钢铁研究总居 ( c e n r r a i I r o n a 妞 d S t e e l R e s e a r c h I n s t i t u t e ) DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1992. 01. 018

ments show that the softening temperature and melting temperature of the pellet are higher than coventional pellet's temperature.There is a procedure of gas-releasing when the pellets containing >15%C are heated in the temperature range of 1000C to 1350C.The pellets can be self-reduced rapidly in the furnace gas with a high temperature and high contents of COA high metallizing ratio can be obtained,The final metallizing ratio of pelletes increases with the increase of heating temperature,This new type of pellet with very good metallurgical characters can be used directly as a raw material of ironmaking shaft furnace, in which coke can be replaced by a wide ranges of raw coals. KEY WORDS:coal-bearing pellets,reduction rate,m etallurgical characters, ironmaking 我国煤碳资源丰富，能源结构中煤的产量和消耗量约占70%，而且非焦煤分布广，价格 低，因此用非焦煤代替焦炭生产铁水的工艺技术研究有实际意义。最近关于向高炉风口喷吹 煤氧强化炼铁和节约焦炭的研究报道较多，但对开发内加碳的含煤球团用作原料的工作报道 很少〔1~)。本文对含煤球团还原特性的研究结果有较高的经济效益。 1试验方法 1.1含碳球团的还原速度测定 (1)试样制备试验使用迁安铁精矿粉作原料，粒度为-180目>40%，其余<一40目，其 化学成分如下： 67.45%TFe,0.35%Ca0,3.39%Si02,0.49%A1203,0.31%Mg0,0.065%Ti02 将上述铁矿粉与化学纯石墨粉按一定比例混匀，然后外配6%水玻璃或用3%皂土作 粘结剂，混匀后在中1,0m造球盘上制成中10~15mm生球，将制成的生球在105℃烘箱烘千。 -部分成分不同的球团根据试验要求另外配制。 (2)含碳球团在反应罐中加热还原试验试验在JIS标谁还原热天平试验装置上进行，热 天平的称量误差为±0.5%，温度显示误差为1000±10℃。每次试验取500g烘千球团放入反 应罐，置于电热炉中，在151/min氩气保护下升温，每升温100℃称重一次，达到指定温度 后，按151/min通人预定成分气体，恒温2h进行失重测量；每隔10min称重一次，并对进气 和排出气体成分取样分析。试验结束时，用氩气冷却球团试样，并分析试样的金属化率(MF©/ TF,%),再结合失重记录曲线计算出球团加热过程的金属化率一时间曲线。分别对球团加热 温度、配碳量、煤种、气体氧化度等不同工艺因素和水平的还原速度进行了研究。 (3)单个含碳球团加热还原试验仍采用上述含碳15%的迁安铁精矿含碳球团，球团直 径中12士1mm。试验在卧式中40mm管式电阻炉内进行，用单鉑佬热电偶和数字温度表测温， 精密温控仪误差±2℃。将电炉升到预定温度后，恒温5mi,并向炉管内通入高纯(99.99%) 氨气，流量为1/mi·。试验时，每次将5个含碳球团放入瓷舟，推人炉内恒温区。同时用秒表 计时，每隔一定时间用钳子从炉内瓷舟上取出一个球团，迅速投人水中激冷，然后装袋编号。 直到取得该温度下不同加热时间的试样为止。在不同温度下重复上述操作，并观察实验现象。 2

m e n t s s h o w t h a t t h e s o f t e n i n g t e tn P e r a t u r e a n d m e l t i n g t e m p e r a t u r e o f t h e p e l l e t a r e h i g h e r t h a n e o v e n t i o n a l p e l l e t , 5 t e 扭 P e r a t u r e . T h e r e 1 5 a p r o e e d u r e o f g a : 一 r e l e a s i n g w h e n t h e p e ll e t s e o n t a i n i n g > 1 5 % C a r e 五e a t e d i n t h e t e二 p e r a t u r e r a n g e o f 1 0 0 0 ℃ t o 1 3 5 0 ,C . T h e p e l l e t : e a n b e s e l f 一 r e d u e e d r a p i d l y i n t h e f u r n a e e g a s w i t h a h i g h t e m p e r a t u r e a n d h i g h e o n t e n t s o f C 0 2。 A h i g五 扭 e t a l li z i n g r a t i o e a n b e o b t a i n e d . T h e f i n a l m e t a l l i z i n g r a t i o o f p e l l e t e s i n e r e a s e s w i t h t h e i n e r e a s e o f 五e a t i n g t e m p e r a t u r e . T h i s n e w t y p e o f p e l l e t w i t h v e r y g o o d m e t a l l u r g i e a l e h a r a e t e r s e a n b e u s e d d i r e e t l y a s a r a w m a t e r i a l o f i r o n m a k i n g s h a f t f u r n a e e , i n w h i e h e o k e e a n b e r e p l a e e d b y a w i d e r a n g e s o f r a w e o a l s . K E Y W O R D S : e o a l 一 b e a r i n g p e l l e t s , r e d u e t i o n r a t e , m e t a l l u r g i e a l e h a r a e t e r s , i r o n m a k i n g 我 国煤碳资源丰富 , 能源结构中煤的 产量和消耗量约 占70 % , 而且非焦 煤分布广 , 价格 低 , 因此用非焦煤代替焦炭生产铁水的工艺技术研究有实际意义 。 最近关于向高炉风口喷吹 煤氧强化炼铁和节约焦炭的研究报道较多 , 但对开发内加碳的含煤球 团用 作原料的 工作报道 很少 ` ’ 一 “ ’ 。 本文 对含煤球团还原特性的研究结果有较高的经济效益 。 试 验 方 法 1 。 1 含成球团 的还原速度洲定 ( 1) 试样制备 试验使用迁安铁精矿粉作原料 , 粒度为 一 18 0 目> 40 % , 其余 < 一 40 目 , 其 化学成分如下 : 6 7 . 4 5 % T F e , o 。 3 5 % C a o , 3 。 3 9 % 5 10 : , 0 。 4 9 % A 1 2 0 3 , 0 . 3 1 % M g O , 0 。 0 6 5 写 T I O : 将上述铁矿粉与化学纯石墨粉按 一定比例混匀 , 然后外配 6 写水玻璃或用 3 % 皂 土 作 粘结荆 , 混匀后在乒1 . 0 m 造球盘上制成毋10 ~ 1 5 m m 生球 , 将制成的生球在 10 5 ℃ 烘箱烘 干 。 一部分成分不同的球团根据试验要求另外配制 。 ( 2) 含碳球 团在反应罐中加热还原试验 试 验在 IJ S标堆还原热天平试验装置上进行 。 热 天平的称量误 差为士 0 . 5 % , 温度显示误差 为 1 0 0 0 土 10 ℃ 。 每次试验取 5 0 0 9烘干球团放 入 反 应罐 , 置于电热护中 , 在 15 1/ m in 氢气保护下升温 , 每升温 1 0 ℃称重一次 ; 达到指 定 温 度 后 , 按 15 1/ 二 in 通人预定成分气体 , 恒温 Z h进行失重侧量 ; 每隔 10 m in 称重一次 , 并对进气 和排 出气体成分取样分析 。 试验结束时 , 用氢气冷却球团试样 , 并分析试样 的金属化率 ( M F c/ T F e , % ) , 再结合失重记录 曲线 计算 出球团加热过程的 金属 化率一时间曲线 。 分别对球团加热 温度 、 配 碳量 、 煤种 、 气体氧化度等不 同工艺因素和 水平的还原速度进行 了研究 。 ( 3) 单个含碳球团加热还原试验 仍采用上述含碳 15 %的 迁安铁精矿 含碳球 团 , 球 团直 径乒1 2 士 1 m m 。 试验在卧式乒40 m m 管式电阻炉 内进行 , 用 单铂锗热电偶和数字温度表侧温 , 精密温控仪误差 士 2 ℃ 。 将 电炉升到预定温度后 , 恒温 5 m i 。 , 并 向炉管内通人高纯 ( 9 . ” % ) 氮气 , 流量为1 / m in 。 试验时 , 每 次将 5 个含碳球 团放人瓷舟 , 推人沪内恒温区 。 同时用 秒表 计时 , 每隔一定时间用 钳子 从炉内瓷舟上取 出一个球 团 , 迅速投人水中激冷 , 然后装袋编号 。 直到取得该温度下不同加热时间的试样 为止 。 在不同温度下重复上违操作 , 并观察实验现象 。 2

将上述试样烘干后分析，计算其金属化率。将不同条件下测得的试验结果绘成球团加热时闻 一金属化率变化曲线。 1,2含碳球团还原特性实验 (1)试验原料及流程试验使用的原料成分及物理特性如下： 凹山精矿65.53%TFe、14.81%Fe0、0.38%Ca0,3.26%Si02,1.2%A120g, 0.03%P,-200目为38.4%，比重4550kg/m8,比表面37.7m2/kg,0.66%H20 山西无烟煤 75.56%C,16.11%A,4.0%W,5.59%V,-200目>60%，比表面积 >50m2/kg 徐州烟煤49.84%C,15.98%A,3.0%W,32.32%V,-200目>90%，比表面积>60m2/kg 含煤球团治金特性试验流程为：先将凹山精矿、无烟煤粉、烟煤粉按一定配比混匀，加 入适量粘结剂搅拌、碾压、混捏，然后用4000N压力机制球。制出的生球在220℃下烘干 50min。千球除少量留样外，其余用来作抗压测定和治金性能试验。 2试验结果 2,1含碳球团的还原速度 试验表明，含碳球团在惰性气体或劣质煤气中加热时，还原反应在750~950℃反应速度 才明显加快。不同因素对还原速度的影响如下： (1)温度温度对含碳球团还原速度有显著影响，实验结果见图1。试验表明，含碳球 团在1050℃以上的还原速度及金属化率最高。 (2)含碳量图2表明，在相同的加热温度等条件下，含碳球团的金属化率与其配碳量 成正比。含20%醈的球团比低碳球团还原速度快得多，含碳量15%和20%的球团在1000℃和N2 气中恒温加热50mi可达80%左右金属化率。球团含碳低于10%的两组试验，其还原速度和最 100 100 1050℃ 0-0000l2 80 1000℃900C。3 00 80 60 60 15%Carbon in pellets SNa:5:0 -1 40 40 C030% 1-2U 151/min 201 c02.10g -1a4% N26指- 20r 0-000-00 0 6 12 0000-D0-A 0 3 Tima x10/s Time,103/g 图1温度对含碳球团还原速度的影响 图2球团含碳量和Na2SiO3对还原遵度的影骗 Fig.1 Effect of temperature on tedu- Fig,2 Effect of carbon content and ction rate carbon-bearing pellets Na2SiO3 in pellets on reduction rate

将上 述试 样烘干 后分析 , 计算其金属化率 。 将不同条件下侧得的试验结果绘成球 团加热时间 一金 属化率变化曲线 。 1 . 2 含 碳球团 还原特性 实 验 ( 1) 试验原料及 流程 试 验使用 的原料成分及物理 特性如下 : 凹 山精矿 6 5 。 5 3 写T F e 、 1 4 . 8 1 % F e O 、 0 。 3 8 % C a O , 3 . 2 6 % 5 1 0 : , 1 . 2 % A 1 2 O 。 , 0 . 0 3 % P , 一 2 0 0 目为 3 8 。 4 % , 比重 4 5 5 0 k g / m “ , 比表 面3 7 . 7 m “ / k g , 0 . 6 6 % H : O 山西无烟煤 7 5 . 5 6 % C , 1 6 . 2 1 % A , 4 . 0 % W , 5 . 5 9 % V , 一 2 0 0目> 6 0 % , 比表 面积 > 5 0 m “ / k g 徐州烟煤 4 9 . 8 4 % C , 1 5 . 9 8 % A , 3 . 0 % W , 3 2 . 3 2 % V , 一 2 0 0 目> 9 0 % , 比表 面积 > 6o m “ / k g 含煤球团冶 金 特性试 验流程 为 : 先将 凹 山精矿 、 无 烟煤粉 、 烟煤粉 按 一定配 比混 匀 , 加 人适 量粘结剂搅拌 、 碾 压 、 混 捏 , 然 后用 4 0 0 o N 压 力 机 制 球 。 制 出的生 球在 2 0 ℃下 烘 干 S Om i n 。 干球 除少量 留样外 , 其余用 来作坑 压测定和 冶金 性能试 验 。 2 试 验 结 果 2 . 1 含碳球团 的还 原速 度 试验表明 , 含碳 球 团在 惰性气体或劣质煤气中加热 时 , 还原反应在 7 50 一 9 50 ℃ 反应 速度 才 明显加 快 。 不 同 因素对还原速度的 影响如下 : (1 ) 温度 温度对 含碳 球 团还原速度有显 著影响 , 实验 结果见 图 1 。 试验 表 明 , 含碳球 团在 1 0 5 。℃ 以上的还原速度及 金 属化率最高 。 ( 2) 含碳 量 图 2 表 明 , 在 相 同的加热 温度等条件下 , 含碳球 团的金属化率与 其配 碳 量 成 正 比 。 含 20 % 碳 的球 团 比低碳 球 团还原速度快得 多 , 含碳 量15 写和 20 % 的球 团在 1 0 0 0 ℃ 和 N : 气 中恒温加 热 s o m in 可 达80 % 左 右金 属化率 。 球团含碳低于 10 % 的 两组试验 , 其还原速度和 最 , 一 日ǎ O D 自曰目曰八匀门曰 职。卜 山 l\ ì芝 派粉叶 _ 门 O 璐 匕 a r 协曰 一 巴 工 n n p 1 e t 侣 { 、 ; 压 l 1 / m i n 套 : 疏 ; 1 岐`姗 - 厂卜卜助匕于片 | | . 卜 气 ì…盛 朋如邵加。 0 z 一 ì ` L 泥 。ó二 1\ 乡 6 于主 价 m 、 沐 飞口: 厂 . 图 温 度 对含1 碳球团还 原速度的影 响 三 9F . 1 f Ef e e t o f t e m p e a r t u or o n red u - e t i o n a r t o ea rb 一 o n b : e r i n g P e l l e t s i T m e , ) 门。 ; / 日 图 2 球团含碳 量和 N a Z S I O 3 对还 原 速度 的影 响 F 19 . 2 E f f e e t o f e a r b o n e o n t e n t a n d N a , 5 10 3 i n P e l l e t s o n r e 住 u C t i o n r a t e

终金属化率均很低。根据理论计算，碳直接还原F©zO,和Fe,O,的理论平衡碳耗应达到碳矿 比为18：82。根据本试验结果，建议用非焦煤炼铁的工业用球团含碳量为15%左右为宜。 (3)煤种煤种对还原速度的影响见图3。从图3可以看出，虽然配煤量相同，由于不 同煤种的挥发份、含碳量和反应性不同，使含煤球团的还原速度有较大差异。 (4)气体还原度作者配制了中性(N:)、氧化性(C0,40%+Nz60%+O20.6%)、弱还 原性(C0210%+C030%+N260%)和还原性(C030%+H220%+C0210%+N240%) 几种气体，分别用同一种球团在相同温度下恒温加热2h。试验发现，即使在上述氧化性气 氛（相当于煤完全燃烧的烟气中加热含碳球团），也能较快地达到一定的金属化率。但时间 进一步延长时，由于球团含碳被消耗完而有再氧化现象发生（图4）。后来作者用含碳24% 100 100 750-10000 Tanysan bituninous coal lieating upto oo 80period graphite 80/750-100u℃ lleating up period 1000℃ 151/m1n 60= y-0o0-G00D3t0yc031 60 -0-◇eo0 o Zhalai -3e-。1 ignite Composition of 40 gas,(V) C0C02l2N202 20 20 30-10-「60- g:151/mn ● 30102040- 0 --100- 40-600.6 G 12 6 9 12 Time,103/s Tim,×1n3/s 图3内配15%不同煤种的含碳球团的还原速度 图4气体氧化度对含15%C球团加热还原的影响 Fig.3 The reduction rate of deffere- Fig,4 Effect of atmosphere on redu- nce 15%coal-bearing pellets ction rate of 15%carbon-bearing pllets 球团在含C0220%+CO20%+N2气氛中加热还原达到了70%金属化率(1100℃)，没有发 现再氧化现象。提高加热温度或气相中CO及H,含量时，含碳球团的还原速度和最终金属化 率也相应提高。 (5)单个球团加热时的还原速度图5表明，提高加热温度到1200℃以上可迅速完成含 碳球团的还原。普通铁矿旷石或氧化球团在950℃时由于软化粘结降低了孔隙率和气一固还原 反应表面积，使还原性能变坏。含碳球团却可以承受较高的加热温度继续还原而不粘结，并 达到很高的金属化率。在本试验中，单个含碳15%的球团在1350℃、N:气中加热150s,球团的 金属化率即达93,6%；在1200℃、N2气中保持210s,其金属化率达到80.4%。 在实验过程中，观察到从球团放入炉内起，需要20~40s吸热，直到球团与炉温平衡： 随后不断向外喷出气体，这些气体喷出物在含碳球团周围燃烧形成一个气团，并作为屏障阻 止了氧化性炉气向球团内扩散。这种现象有助于理解含煤球团在较高氧化度的气氛中加热时 也能达到一定的金属化率的事实。 2,2含煤铁矿球团熔滴试验 将上述原料和工艺制作的含煤25%的铁矿旷球团磨制成中10~15mm块状，称取200g,上

终金属化率均很低 。 根据理论 计算 , 碳直接还原 F e 2 0 3和 F e : 0 ; 的理论平衡碳耗应达 到 碳 矿 比 为 1:8 82 。 根据本试验结果 , 建议用非焦煤炼铁的 工业用 球 团含碳量 为15 % 左右为宜 。 (3 ) 煤种 煤种对还原速度的影响见 图 3 。 从图 3 可 以看出 , 虽然配煤量相 同 , 由于 不 同煤种的挥发份 、 含碳量和反应性不同 , 使含煤球团的还原速度有较大差 异 。 ( 4 ) 气体还原度 作者配制了 中性 ( N : ) 、 氧化性 ( C O : 4 0% + N : 6 0肠+ O : 0 。 6 % ) 、 弱 还 原性 ( C 0 2 i 0% + C O s o % + N 2 6 o % ) 和还 原 性 ( C O 3 o % + H : 2 0% + C O : 1 0 % + N : 4 0 % ) 几 种气体 , 分别用 同一种球 团在 相 同温度下恒温加热 Z h 。 试验发 现 , 即使在 上述氧化 性 气 氛 ( 相当于煤完全燃烧的烟气 中加热含碳球 团) , 也能较快地达 到一定的金属化率 。 但时 间 进一步延长时 , 由于球团含碳被消耗完而有再氧化现象发生 ( 图 4 ) 。 后 来作者用 含碳 24 % 1 0 厂 , 甲 …丁一 一一一下 一 - - 17, D 一 3 U U U 一 L : 。 「、 认 。 。 r、 ,一 ~ 一 一 - 」 ~ , - 一 IJ e合 t 土`、 g u 学协仁声 渺| l |l sel l匕l 8 0 己, 6 D 卜一土 一 _ _ 三 ; C 了5 1 / m i 了1 i 寥 { 1 0 0 0 t 1 5 1 / m i n l 卜 气全 。ól^J 如20 0 卜 ó卜QJ \ 。ì艺 己 3 6 止一 一 9 习1 2 t j 多 6 , 1 2 丁i 「n。 , 、 1 0 3 ` 3 T i m 。 , 只 1 〔〕 3 2 : 图 3 内配 1 5% 不同煤种的含碳球 团的还原速 度 F 宝9 . 3 T h e r e d u c t i o n r a t e o f d e f f e r e - 图 4 F 19 。 4 气体氧化度 对含 15 沁 C 球 团加热还原 的影 响 刀 e e 1 5% e o a l 一 b e a r i n g P e l l e t s E f f e c t o f a t m o s Ph e r e o n r e d u - e t i o n r a t e o f x s % e a r b o n 一 b e a r i n g P l l e t s 球团在 含C O : 20 % + C O 20 肠 + N Z 气氛中加热还原达到 了 70 % 金属化率 ( 1 1 0。℃ ) , 没 有 发 现再氧化现象 。 提高加 热温 度或气相 中C o 及H : 含量时 , 含碳球 团的还原速 度和 最终金 属化 率也相应提高 。 (5 ) 单个球 团加 热时的还原速度 图 5 表 明 , 提高加 热温 度到 1 2 0 0 ℃ 以上可迅速完成含 碳球 团的还原 。 普通铁矿石或 氧化球 团在 95 0 ℃ 时 由于软化粘结降低了 孔隙 率和气一 固 还 原 反应表面积 , 使还原性能变坏 。 含碳球 团却可 以承受较高的加热温度继续还原而不粘 结 , 并 达到很高的金属化率 。 在 本试验中 , 单个含碳 15 写的球 团在 1 3 5 0 ℃ 、 N : 气中加热 1 5 0 5 , 球团的 金属化率即达 9 3 。 6 % ; 在 1 2 0 0 ℃ 、 N : 气中保持 2 1 05 , 其金属化率达到 80 . 4 % 。 在 实验过程 中 , 观察到从球团放人炉 内起 , 需要 20 ~ 4 05 吸热 , 直到球 团与炉温 平 衡 ; 随后不断向外喷 出气体 , 这些 气体喷 出物在含碳球团周围燃烧形成一个气团 , 并作为屏障阻 止了氧化性炉气向球团 内扩散 。 这种 现象有助于 理解含煤球 团在较高氧化度的气氛中加 热 时 也能达到一定的金属化率的事实 。 2 。 2 含煤铁矿 球团熔滴 试验 将上述原料和工艺制作的含煤 25 % 的铁矿球 团磨制成砂10 ~ 1 5 m m 块状 , 称 取 2 0 0 9 , 上

100 1350℃ 200t 1400 80 N2 11/ in 20 8只 1250 60 40 15%carbon in pellt 40 60 20 1100 80 100 0 901000 1200 140 4 6 10 Temperaturr,'T Time/min 图5单个含碳球团高温加热时间一金属化率关系 图6含煤25%的球团培滴试验温度与压差、收缩率的关系 Fig,5 Relation between fire time and Fig.6 Relation among testing tempera- metallic ratio of sigle carbon-bearing pellt ture,pressure drop and process shrinkage 下各加(10~15)mm焦炭15、20g,置于熔滴炉内进行熔滴试验。 试验测得的含煤铁矿球团的熔滴曲线见图6。图中A,B、C点分别表示软化、熔化和滴 下状态。虚线是作为比较的普通氧化铁矿的熔滴曲线。白图6可见高含煤量铁矿球团的软化 温度为1005℃，熔化温度约为1200℃，滴下温度约为1430℃。实验结果表明含煤球团能够比 氧化球团承受更高的还原温度而不软化粘结，这种球团对开发工作温度和生产率较高的新工 艺有很大的意义。 2,3含煤球团的力学性能 由表1可以看出冷固结球团的强度随粘结剂的增加而提高，最高可达落下20次以上，抗 压1600N(166kg)。 表1冷固结球团力学性能 Table 1 The mechanics properties of cold bind coal-bearing pellets 烘干后球团质量 编号 粘结剂量/% 球团加工估算成本（元/t) 1m落下至水泥板次数 抗压(N) 11 18 670 33 4 508 27 10 10 554 30 12 720 1600 36 2,4含煤球团的冶金性能 (1)还原性能测定采用吊篮失重法，还原温度900℃，还原时间3600s,还原气成分为 C0/N2=33/67,定时记录还原失重量，还原率为68%。球团还原性能列于表2。 (2)含煤球团软化性能采用荷重法，将球团磨制成圆面积为1cm2、h=1.0cm的圆柱 5

N 2 白. . , ~ . . . . . . .响. . . 尸 n — 1 1 / m 1 , % e a } 卜 { 1 { b 。 ” ` n ) e , ’ t , _ _ 女兰 厂 一 … } { 又 _ / 趁叹 l口 了一 开 旨仁】 { 子。` 卜ì/ 。芝ì 2 心 6 Ti nl e / 印 i r l 日t }t 3 1〔〕0 0 1 2 0 0 T e m P e r a卜 l一1 、 户 图 5 单个含碳球团高温加热时 间一 金属 化率关系 F i g . s R e l a t i o n b e t w e e n f i r e t i m e a n d m e t a l l i e r a t i o o f s i g l e e a r b o n 一 b e a r i o g P e l l t 图 6 含 煤 25 % 的球 团熔滴 试验温 度与压差 、 收缩 率的关系 F i g . 6 R e l a t i o n a m o n g t e s t i n g t e m P e r a - t既 r e 、 P r e s s u r e d r o P a n d P r o c e s s s h r i n k a g e 下各加 ( 10 一 1 5) m m 焦炭 1 5 、 2 0 9 , 置 于熔滴炉 内进行熔滴试验 。 试验侧得的含煤铁矿球 团的熔滴曲线 见 图 6 。 图中A . B 、 C点分别表示软化 、 熔化和 滴 下状态 。 虚线是作为 比较的 普通氧化铁矿的熔滴 曲线 。 力图 6 可 见高含煤量 铁矿球团的软化 温度为1 0 0 5 ℃ , 熔化温 度约为 1 2 。。℃ , 滴下温 度约 为 1 4 3。 ℃ 。 实 验结 果表 明含煤球 团能够 比 氧化球 团承 受更高的还 原温 度而不软 化粘 结 , 这种 球团对 开发 工 作温度和 生 产率较高的新 工 艺有很大的 意义 。 2 . 3 含煤球团的 力学性 能 由表 1 可以看 出冷固结 球 团的 强度随粘结剂 的增加而 提高 , 最高可达落 下 20 次 以上 , 抗 压 1 6 0 0 N ( 1 6 6 k g ) 。 表 1 冷固结 球团力学 性能 T a b l e 1 T h e m e e h a n i e s p r o p e r t i e s o f e o ld b i n d e o a l 一 b e a r i n g p e l l e t s 烘 千后球 团质量 编 号 粘 结剂 量 /写 l m 落下至 水泥板次 数 抗压 ( N ) 球团加工估算成本 ( 元 / t) 丹tJ 呀 l é丹` 3 0 3 6 们.QU J “ J n ó ù了八”曰六廿a 656 ō1 注盈八U1 月孟叮胜` 片矛 402 ù山` 司生 2 。 4 含煤球 团的冶 金 性能 ( l) 还 原性能测定 采用 吊篮 失重 法 , 还原温 度 9 0 ℃ , 还原时 间3 6 0 05 , 还原 气成 分 为 C O / N : = 3 3 / 6 7 , 定时记录还原失重量 , 还原率为 68 % 。 球团还原性能列 于表 2 。 (2 ) 含煤球 团软化性能 采 用荷重法 , 将球团磨制成圆 面积为cI m Z 、 h = 1 。 oc m 的圆 柱