[发明专利]含有多孔矿石的铁矿混合料的烧结工艺

说明书

本发明涉及铁矿混合料的烧结工艺。

本发明尤其涉及含有多孔活性矿，如豆石铁矿的铁矿石混合料的烧结工艺。

本文涉及铁矿混合料时所用的“烧结”一词是描述一个工艺过程，在该过程中将铁矿颗粒、熔剂(如石灰石、白云石和蛇纹石)、燃料和厂内粉状废料(如轧制铁皮、高炉烟尘和烧结矿返矿)的未烧结混合料转化成称为“烧结矿”的块状物。该工艺过程包括下列基本步骤：

(ⅰ)在室温下用水将未烧结混合料制成球团状，所形成的球团包括颗粒相对较大的芯或核，且在该芯或核外包覆着一层细粉状粘性料；

(ⅱ)将这些球团布到一带式烧结机上从而形成料床；

(ⅲ)点燃料床的表面；

(ⅳ)料床内燃料的燃烧从表面向料床下部发展，所产生的热量足以在球团的粘性层表面产生熔融物；

(ⅴ)高温下的反应，包括球团的熔融物与芯或核的反应并导致固状物部分熔解；

(ⅵ)熔融物的冷却和凝固；

(ⅶ)破碎。

几十年来，在国际铁矿石贸易中占主导地位的一直是来自澳大利亚、巴西和印度的高品位、致密的主成分为赤铁矿(Fe₂O₃)的矿石(以下称为赤铁矿)。

赤铁矿是由地质时代自然富集的带状铁矿石-含铁沉积岩形成的。这种沉积岩由薄的交叠的磁铁矿层和石英层组成。富集过程包括硅石的去除和铁的加入，从而产生了大的赤铁矿体，这些矿体中很多都具有非常高的品位。

硬的/致密的赤铁矿混合料烧结时所使用的熔剂通常包括石灰石、白云石和蛇纹石。根据通常的作法，为达到最佳的烧结机利用系数，熔剂颗粒的尺寸范围选择在小于3mm，其中小于1mm的颗粒占有相当的比例。

澳大利亚西部的皮尔巴拉地区多孔活性铁矿的储藏量丰富，这种铁矿比赤铁矿软且孔隙多，多孔活性铁矿与硬的/致密的赤铁矿混合的情况也日益增加。

多孔活性铁矿(以下称为“软/多孔矿”)包括：(a)豆石矿，例如Yandi矿，其主要组成是针铁矿(FeO·OH)和少量的赤铁矿；(b)多孔赤铁矿，例如巴西Carajas矿的某类矿石；(c)赤铁矿-针铁矿，例如Marra Mamba矿。

特别涉及澳大利亚的铁矿，可在1984年6月/7月Ins.Min.Metall的Australas会议论文集第289期第152-162页刊登的标题为“皮尔巴拉铁矿分类-BIF衍生浅生铁矿通用分类建议”(“Pilbara iron ore classification-aproposal for a common classification for BIF derived supergene iron ore”)一文查到软/多孔矿在分类中分属5、6、7级铁矿。

已经发现，现在大量开采的软/多孔矿的主要问题是使烧结机的利用系数降低。人们还广泛认为，软/多孔矿将引起烧结机成品率下降。

传统观念认为利用系数下降是因为软/多孔矿易于反应/同化形成体积较大的熔融物，从而降低了烧结料床高温区的透气性并大大延长了完成上述第ⅳ和第ⅴ步骤所需时间。成品率降低通常认为是因局部熔融物增加(过熔化)导致通过烧结料床的空气流量减小，从而使少量局部区域出现未烧结料。

然而，本申请人的研究结果并不支持上述传统观念，而是支持这样的观点，即烧结机利用系数降低是因为软/多孔矿在造球工艺中吸收了所添加的大量的水，而所添加的水用于铁矿颗粒相互粘接。特别是水的吸收量增加致使混合料床透气性下降。此项研究已在下述两篇论文中进行了讨论，即一篇刊登在1993年第6届国际烧结研讨会论文集第267～272页，题目为“使用粗颗粒熔剂烧结含有Yandi豆褐铁矿的铁矿混合料”(“Sinteringiron ore blendscontaining Yandi pisolitic limonite using coarser fluxes”)，另一篇刊登在1994年5月～8月出版的Instn Min Metall会刊(Sect C：额外的矿物处理，冶金)第103页，题目为“改进含豆石矿的铁矿混合料的烧结性能”(“Improvingsintering performance of ore blends containing pisolite ore”)。

与前述的烧结机利用系数降低的缺点不同，已经发现用软/多孔矿与赤铁矿混合料制成的烧结矿与只用赤铁矿混合料制成的烧结矿相比具有还原性能提高和低温粉碎指数降低的优点。还原性能提高被认为是因为软/多孔矿形成的烧结矿的孔隙度提高以及细小的赤铁矿颗粒的缘故。