孫濤 孫廣偉 陳偉

(1．安陽豫河永通球團有限責任公司; 2．安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

安陽豫河永通球團有限責任公司年產(chǎn)120 萬t鏈篦機－回轉(zhuǎn)窯球團礦生產(chǎn)線于2010年建成投產(chǎn)，產(chǎn)品主要供給安陽鋼鐵股份公司高爐生產(chǎn)。理論研究表明，含鐵爐料軟熔帶的阻力損失占整個高爐阻力損失的三分之二以上，熔滴性能直接影響高爐內(nèi)軟熔帶的位置和厚度，影響Si、Mn 等元素的直接還原，從而影響生鐵的成分和高爐技術經(jīng)濟指標。如何改善球團的熔融滴落性能，還原度和膨脹性能及冷態(tài)強度等冶金性能，滿足高爐大型化生產(chǎn)要求成為首要研究的課題。

國內(nèi)外研究及生產(chǎn)實踐表明，生產(chǎn)低硅含鎂球團有利于球團礦的高溫冶金性能大幅度改善，集中表現(xiàn)在高溫還原性的提高和球團礦軟熔溫度提高，并使軟熔區(qū)間變窄，透氣性改善，可提高高爐內(nèi)間接還原率，使爐況順行、穩(wěn)定，降低焦比，提高生產(chǎn)率，從而降低煉鐵成本。

1 試驗

1．1 試驗原料

為改善球團礦的冶金性能，豫河永通球團公司曾采取過一系列提高球團礦MgO 含量的措施，主要是在預配料階段配加一定比例的含鎂添加劑，如配加高鎂粉、煉鋼污泥等。生產(chǎn)實踐表明:配加這些含鎂添加劑后回轉(zhuǎn)窯結圈現(xiàn)象嚴重，無法長時間連續(xù)穩(wěn)定運行。

在提高球團礦MgO 含量方面，除了可在原料中配加鎂質(zhì)熔劑外，還可選擇配加高氧化鎂鐵礦原料的途徑實現(xiàn)。通過對國內(nèi)外高氧化鎂鐵礦資源市場分析，在滿足球團礦生產(chǎn)要求方面，試驗選用的進口高鎂精礦無論化學成分還是粒度均優(yōu)于其它高鎂精礦，該礦屬于高鎂低硅精礦，MgO 含量5．52%，SiO2含量0．79%，配加該高鎂精礦既可以提高球團礦MgO 含量，又可以降低SiO2含量。由于該礦－200目含量較其它原料低，使用前需進行磨細處理。試驗原料理化指標見表1。

表1 原料理化指標 %

1．2 試驗方法

自2014年4月份起，開始在120 萬t 鏈篦機－回轉(zhuǎn)窯球團礦生產(chǎn)線進行配加高鎂精礦的工業(yè)試驗。保持球團礦日產(chǎn)4000 ±25 t/d 不變，鏡鐵礦配加10%，通過調(diào)整高鎂精礦和酸性礦比例擬定4 個方案分階段進行試驗，每階段試驗期限10 天，高鎂精礦配加比例依次為0%、10%、15%、20%，為保證配比100%同比減少酸性礦比例。不同方案含鐵原料結構配比見表2。

表2 含鐵原料結構配比 %

2 試驗結果及分析

2．1 高鎂精礦對生球性能的影響

高鎂精礦對生球強度的影響比較顯著，由于該礦的親水性較差，粒度較粗，造球性能差。為此，配加時將其先輸送至濕磨——陶瓷過濾機系統(tǒng)進行潤濕、磨細處理;磨機以100 t/h 料量對含鐵原料磨細處理，不足部分以酸性礦補齊，以改善其造球性能。生球、成品球強度及膨潤土消耗指標見表3。

表3 生球、成品球強度及膨潤土消耗指標

由表3 可以看出，配加高鎂精礦后，生球強度、成品球抗壓強度均有下降趨勢，生產(chǎn)中適時調(diào)整膨潤土比例來保證生球落下強度為5 ±1 次/個球，抗壓強度≥12 N/個球。隨著高鎂精礦配加比例的提高，膨潤土消耗升高了1．2 kg/t ～4．3 kg/t。

2．2 高鎂精礦對球團礦化學成分的影響

隨著高鎂精礦比例的增加，球團礦的化學成分變化較為明顯，其品位、SiO2含量均有下降趨勢，而MgO 含量有升高趨勢。球團礦化學成分變化見表4。

表4 球團礦化學成分 %

由表4 可以看出，隨著高鎂精礦配比的增加，球團礦品位、SiO2含量均有下降趨勢，MgO 含量有升高趨勢，球團礦品位從63．51%降到62．71%，下降了0．8%，SiO2含量從6．51%降到5．87%，降低了0．64%，MgO 含量從0．55%升高至1．51%，升高了0．96%。引起成分變化的原因分析，與酸性礦比較，該礦具有品位低，SiO2含量低(＜1%)，MgO 含量高的特點，當增加高鎂精礦比例后，酸性礦比例就相應減少，同時由于其粒度粗，親水性差，在試驗中導致膨潤土配加量升高，品位降低幅度較大，SiO2含量降低幅度與預期存在一定偏差。

2．3 高鎂精礦對球團焙燒制度的影響

配加高鎂精礦后，球團礦中MgO 含量大幅度升高。球團礦中MgO 含量的變化對抗壓強度的影響與熱工制度緊密相關。球團生產(chǎn)主要熱工參數(shù)與技術經(jīng)濟指標見表5。

表5 球團生產(chǎn)主要熱工參數(shù)與技術經(jīng)濟指標

由表5 可以看出，當焙燒溫度≤1250 ℃時，隨著MgO 含量升高，抗壓強度有下降趨勢，當焙燒溫度≥1250 ℃時，抗壓強度有升高趨勢。分析認為，在球團礦氧化焙燒時，MgO 既可能進入渣相，也可能進入氧化鐵顆粒，這需視氧化焙燒溫度高低來定，由于磁鐵礦氧化和鐵離子擴散比鎂離子擴散快得多，當焙燒溫度≥1250 ℃時，才能使鎂離子擴散到磁鐵礦晶格中與Fe2O3發(fā)生固相反應，形成MgO·Fe2O3，還有部分MgO 進入磁鐵礦晶格中，有穩(wěn)定Fe3O4晶格的作用，在這種情況下，有利于球團礦強度的改善;反之，當焙燒溫度≤1250 ℃時，有較多的MgO 進入了渣相，勢必影響強度變差。試驗中為了消除球團礦MgO 含量的升高對抗壓強度產(chǎn)生的負面影響，將焙燒溫度提高了20 ℃～30 ℃，同時燃料消耗亦增加了1．11 kg/t ～2．51 kg/t。

2．4 高鎂精礦對球團還原性、還原膨脹率的影響

隨著高鎂精礦比例的增加，球團礦中MgO 含量亦增加，對球團礦的還原性、還原膨脹率均有改善作用。球團礦還原度、還原膨脹率見表6。

表6 球團礦還原度、還原膨脹率 %

分析認為，球團礦中的大部分MgO 進入鐵相，少部分進入渣相，由于鐵橄欖石(2FeO·SiO2)的生成溫度較高(約900 ℃)，而渣中少量MgO 則在較低溫度下即可與SiO2(約680 ℃)或Fe2O3(約600 ℃)發(fā)生固相反應，以2MgO·SiO2或MgO·Fe2O3形式存在于渣中，減少了難還原的鐵橄欖石生成量。當球團礦中存在足夠數(shù)量MgO 時，焙燒過程中就會形成穩(wěn)定的鐵酸鎂(MgO·Fe2O3)，在還原時能抑制Fe2O3成Fe3O4時所產(chǎn)生的晶格轉(zhuǎn)變，中溫還原則生成FeO 和MgO 的固溶體，能抑制“鐵精須”的生成。另外，由于Mg2+離子半徑(0．6 ×10－10m)小于Fe2+離子半徑(0． 74 ×10－10m)和Ca2+離子半徑(0．99 ×10－10m)，Mg2+能均勻地分布在浮士體內(nèi)，不致引起局部膨脹應力。

2．5 高鎂精礦對球團熔滴性能的影響

取不同高鎂精礦配比條件下生產(chǎn)的球團礦，分別進行熔融滴落性能檢測，球團礦熔滴試驗結果見表7。

表7 球團礦熔滴試驗數(shù)據(jù) ℃

從試驗結果可以看出，配加高鎂精礦后，球團礦開始軟化溫度(T10)升高約20 ℃左右，熔化開始溫度(Ts)隨著MgO 含量升高，呈現(xiàn)上升趨勢，球團礦滴落溫度基本在同一水平，有升高趨勢。而軟熔區(qū)間(Td－T10)、熔化區(qū)間(Td－Ts)均呈明顯變窄趨勢，兩區(qū)間變窄有利于高爐透氣性的改善。

3 使用效果

豫河球團自2014年4月份開始在原料中配加高鎂精礦工業(yè)試驗，其目的是一方面改善球團礦冶金性能，另一方面是緩解燒結環(huán)節(jié)添加鎂質(zhì)熔劑對生產(chǎn)帶來的影響，可以平衡因在燒結中添加過量對產(chǎn)質(zhì)量的壓力。隨著高鎂精礦比例增加，由于該礦與酸性礦相比親水性較差，粒度較粗，造球性能差，對生球強度造成不利影響，生產(chǎn)中通過提高磨機處理量、增加膨潤土使用量等措施改善生球強度，隨著球團礦MgO 進一步提高，成品球抗壓強度有降低趨勢，操作上適時調(diào)整熱工制度，將焙燒溫度提高了20 ℃～30 ℃，使焙燒溫度≥1250 ℃，成功消除了因球團礦MgO 含量的升高對抗壓強度產(chǎn)生的負面影響。通過對各階段球團礦冶金性能試驗，均表明球團礦的還原性、還原膨脹率及熔滴性能全面改善，達到了預期目的。

4 結語

1)試驗選用的高鎂精礦是一種MgO 含量較高，SiO2含量較低，有害雜質(zhì)含量少，粒度較粗的磁鐵精礦，對降低球團礦SiO2含量，提高MgO 含量效果明顯，但由于水分含量低、粒度較粗親水性較差，需進行潤濕、磨細和輥壓后使用。

2)隨著球團中MgO 含量的增加，焙燒溫度也應相應提高，焙燒溫度在1250 ℃以上，使鎂離子擴散到磁鐵礦晶格中與Fe2O3發(fā)生固相反應，形成MgO·Fe2O3，還有部分MgO 進入磁鐵礦晶格中，有穩(wěn)定Fe3O4晶格的作用，有利于球團礦強度的改善。

3)球團中MgO 含量的增加，對改善其冶金性能效果顯著。還原性有提高趨勢，還原膨脹率降低明顯，表現(xiàn)在熔滴性能方面，軟化開始溫度升高，軟熔區(qū)間變窄，有利于高爐透氣性的改善。

［1］周明順，沈峰滿，翟立委，等．MgO 添加方式對改善球團礦冶金性能的影響．鋼鐵，2012，47(4):14 －17．