钒钛磁铁矿球团软化滴落行为机理研究

Nowadays, many steel enterprises are in large-scale losses in our country, so vanadium-titanium magnetite with low price is widely used to reduce the cost of ironmaking, which is one of the most important method. However, the smooth running of the furnace will be prevented after taking a large proportion of vanadium titanium magnetite pellet. It's very important to have a research on the soften and droplet mechanism of vanadium titanium magnetite pellet to improve the BF metallurgical effect. Researches on the soften and droplet mechanism of vanadium titanium magnetite pellet have some deficiencies. Firstly, the microstructure and phase composition change of the vanadium-titanic magnetite pellet during reduction process has been discussed to improve the microstructure transition and migration mechanism of elements. Secondly, the relationship between liquid formation temperature, quantity and standpipe deformation is analysed to reveal the soften mechanism of vanadium-titanic magnetite pellet. Lastly, the droplet behavior of pellets is discussed by the method of the suspending drops dripping mechanical to reveal the mechanism of droplet behavior, which is based on the reconstruction of phase. The results of this project provides the basic theory of efficient, stable and reasonable using vanadium and titanium magnet pellets, also, make low cost raw material strategic of steel enterprises by using vanadium and titanium magnet pellets possible, which have important significant for the scientific theory and reality.

当前国内钢铁行业大面积亏损，采用低价钒钛磁铁矿球团，降低炼铁原料成本，是许多钢铁企业低成本战略的重要手段之一。但使用钒钛磁铁矿球团比例较大后，会导致高炉顺行困难。因此通过对钒钛磁铁矿球团在高炉中软化、滴落机理进行研究，改善高炉的冶炼效果，重要而迫切。针对国内外对于钒钛磁铁矿球团软化、滴落行为机理的研究存在不足，本项目首先研究钒钛磁铁矿球团在还原过程发生的微观结构、物相组成变化，完善其还原过程微观结构相变及元素迁移机理；然后研究钒钛磁铁矿球团液相的生成温度、液相生成量与料柱变形量的关系，揭示钒钛磁铁矿球团软化行为机理；最后基于球团液滴滴落所涉及的物相重构分析，引入悬垂液滴滴落力学方法，分析球团滴落行为，揭示球团滴落行为机理。该项目研究成果能够为钒钛磁铁球团矿高效、稳定、合理的应用于高炉提供依据，解决钢铁企业在使用钒钛磁铁球团矿实行低成本原料战略中出现的问题，具有十分重要的理论与现实意义。

当前国内钢铁行业大面积亏损，采用低价钒钛磁铁矿球团，降低炼铁原料成本，是许多钢铁企业低成本战略的重要手段之一。但使用钒钛磁铁矿球团比例较大后，会导致高炉顺行困难。因此系统地研究钒钛磁铁矿球团在高炉中还原、软化、滴落行为机理，对改善其冶炼效果具有重要的作用。.基于此，本项目开展了系列研究工作，具体研究成果如下：（1）研究钒钛磁铁矿球团在还原过程微观结构相变及元素迁移机理。研究得出，钒钛球团较普通球团难还原，钒钛球团在还原过程中出现铁钛分离现象，还原形成的钛铁晶石以及外层形成致密的金属铁球壳共同导致钒钛球团还原速率降低，高温还原性能较差；通过实验和热力学分析证明钒钛球团中Fe2O3和Fe2TiO5的还原不是并列进行的，含钛铁矿物除了Fe2TiO5极容易还原外，其他都只能在浮氏体还原成金属铁后才能进行，钒钛球团中含钛铁矿物的还原是球团金属化率提高的限制性环节。（2）研究钒钛磁铁矿球团液相生成温度、生成量与料柱变形量的关系，揭示其软化行为机理。研究得出：含钛铁氧化物难还原使得钒钛球团中FeO含量减少，部分FeO同固溶于钛磁铁矿中的TiO2结合生成难还原的钛铁晶石，这导致钒钛球团液相生成温度升高和液相生成量减少，从而使钒钛球团软化开始、软化终了温度和最大压差的温度都高于普通球团矿，变形量低于普通球团；钒钛球团中难还原、高的熔点钛铁化合物具有一定的抵抗变形的能力，这些钛铁化合物与金属铁交织在一起阻碍金属铁渗碳使金属铁能够保持较高的熔点；这两方面原因使得钒钛球团具有较高的抵抗变形的能力。（3）基于钒钛球团液滴滴落所涉及的渣相变化情况，引入滴落渣透焦行为实验，分析球团滴落行为，揭示其滴落行为机理。研究发现钒钛球团的渣相粘度较大，容易形成泡沫渣，导致钒钛球团还原后期压差降低缓慢，渣铁滴落相对困难；对滴落渣样进行渣穿焦实验，结果显示FeO含量对焦炭对初渣的滞留率的影响不大；当FeO含量固定为15%时，TiO2不超过10%情况下，TiO2含量对焦炭对初渣的滞留率的影响不大，但当TiO2含量达到15%时，焦炭对初渣的滞留率有明显增加；当含钛初渣与焦炭接触时，形成渣-铁-焦界面；由此分析得出透焦行为可用于表征钒钛球团滴落性能。.该项目研究成果能够为钒钛磁铁球团矿高效、稳定、合理的应用于高炉提供依据，解决钢铁企业在使用钒钛磁铁球团矿实行低成本原料战略中出现的问题，具有十分重要的理论与现实意义。