魏瓊花　游想琴　劉曉明　郭蘭芬

(河北鋼鐵集團(tuán)邯鄲公司技術(shù)中心)

聯(lián)系人：魏瓊花，工程師，河北.邯鄲(056015)，邯鄲鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心鐵前研究室；　收稿日期：2015—8—30

邯鋼球團(tuán)配加X精粉降低膨潤土用量的試驗(yàn)研究

魏瓊花游想琴劉曉明郭蘭芬

(河北鋼鐵集團(tuán)邯鄲公司技術(shù)中心)

聯(lián)系人：魏瓊花，工程師，河北.邯鄲(056015)，邯鄲鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心鐵前研究室；收稿日期：2015—8—30

摘要以邯鋼現(xiàn)用球團(tuán)原料結(jié)構(gòu)為基準(zhǔn)，通過逐漸增加混勻料中X精粉的配比，考察在膨潤土配比降低0.5%的條件下，混勻料成球性能及球團(tuán)各項(xiàng)指標(biāo)的變化趨勢；通過一系列試驗(yàn)及礦相鑒定表明，X精粉配比達(dá)到40%時(shí)，球團(tuán)各方面性能均達(dá)到最好水平。

關(guān)鍵詞球團(tuán)配加X精粉試驗(yàn)研究

EXPERIMENTAL STUDY ON REDUCING BENTONITE CONTENT OF PELLETS ADDING WITH X IRON POWDER IN HAN STEEL

Wei QionghuaYou XiangqinLiu XiaomingGuo Lanfen

(Technological center, Handan Iron and Steel Company, Hebei Iron and Steel Group)

ABSTRACTBased on Hansteel'pellets material structure using now, the rules of the blending material conglobating properties and pellet indexes are studied in the condition of reducing the bentonite by 0.5%. The results show that the pellet properties are the best if the content of X ore powder in blending material gets to 40% .

KEY WORDSpelletX iron powder aditiontesting schemes

0前言

球團(tuán)礦是高爐主要原料之一。隨著球團(tuán)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，富礦粉已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了生產(chǎn)需求，越來越多的貧礦資源補(bǔ)充到生產(chǎn)中來，這需要不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝來滿足當(dāng)前的形勢。膨潤土作為球團(tuán)礦生產(chǎn)中的粘結(jié)劑，可有效提高生球強(qiáng)度和爆裂溫度，改善球團(tuán)礦質(zhì)量，同時(shí)，若配加過高則會降低球團(tuán)礦品位以及增加高爐爐渣量和焦比，不利于改善高爐各項(xiàng)指標(biāo)。在膨潤土的配加量上，國外比較低一般在0.5%～0.7%，國內(nèi)膨潤土質(zhì)量比較差，配比較高，一般在2%～3%[1]。近些年，由于受原料市場波動的影響和滿足降本增效的要求，邯鋼球團(tuán)原料品質(zhì)得不到保證，品種雜、粒度粗、成球性差，球團(tuán)膨潤土配比一直在3%以上，使得球團(tuán)礦品位降低的同時(shí)也給生產(chǎn)帶來一些不利影響，如：增加球團(tuán)混勻料的粘性，使其易黏附于下料漏斗造成堵斗，SiO2含量高易產(chǎn)生液相使回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈嚴(yán)重等。因此，需要在現(xiàn)有原料結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上尋求降低膨潤土用量的有效方法。

筆者根據(jù)混勻料中X精粉的不同配比，進(jìn)行了一系列試驗(yàn)研究，以考察膨潤土配比降低后球團(tuán)各方面性能變化情況。

1原料物化性能及方案制定

試驗(yàn)所用原料為現(xiàn)場的混勻料、膨潤土以及X精粉，含鐵精粉化學(xué)成分見表1。

表1　含鐵料化學(xué)成分

由表1可知，X精粉的品位較高，為66.58%，略高于混勻料，但SiO2、Al2O3含量較高，粒度-200目含量為71.99%，處于中等水平，但粒級細(xì)于混勻料。

邯鋼球團(tuán)用膨潤土的主要質(zhì)量指標(biāo)見表2。

表2　邯鋼球團(tuán)用膨潤土的主要質(zhì)量指標(biāo)

由表2可知，邯鋼膨潤土的蒙脫石含量并不高，吸藍(lán)量僅為18 g·(100g)-1，其他指標(biāo)如膠質(zhì)價(jià)、膨脹容、吸水率以及粒度等均不理想，以上也是邯鋼球團(tuán)膨潤土配加量居高不下的原因之一，但主要原因還是由含鐵料粒度較粗、成球性差造成。

降土方案見表3。表3中，基準(zhǔn)為邯鋼球團(tuán)廠現(xiàn)用結(jié)構(gòu)配比，膨潤土配比為3%，方案1至方案4為制定方案，即將膨潤土配比降至2.5%后，逐步降低混勻料配比，同時(shí)相應(yīng)增加X精粉比例。

表3　試驗(yàn)方案

2試驗(yàn)

2.1造球試驗(yàn)

造球試驗(yàn)在規(guī)格為Φ550×120 mm的造球盤內(nèi)進(jìn)行，相關(guān)造球工藝參數(shù)見表4。

表4　造球試驗(yàn)工藝參數(shù)

造球試驗(yàn)步驟：先測定鐵精粉原始水分，然后對較干精粉進(jìn)行潤濕處理，按表3方案中的含鐵料配比分別稱量好后，加入膨潤土一起混勻；直接將混勻好的造球料一次性全部放入造球盤中，啟動造球盤，同時(shí)開啟加水控制器，按照一定的加水速度在6 min內(nèi)將水加完，到8 min時(shí)造球結(jié)束；造球結(jié)束后盤中料全部取出，按照20 mm、16 mm、12.5 mm、10 mm、9 mm、5 mm的粒級進(jìn)行分級，以>9 mm粒級百分?jǐn)?shù)作為成球性指數(shù)，9 mm～16 mm為成品球率。

2.2焙燒試驗(yàn)

球團(tuán)連晶性能的測定首先需要對球團(tuán)進(jìn)行焙燒，該試驗(yàn)在臥式爐內(nèi)進(jìn)行，它由三個(gè)爐管組成，分別起到預(yù)熱、焙燒和均熱作用。根據(jù)每段爐管的溫度場分布特點(diǎn)，確定球團(tuán)在爐管內(nèi)預(yù)熱、焙燒以及均熱的位置和時(shí)間，達(dá)到模擬現(xiàn)場生產(chǎn)的試驗(yàn)效果，相關(guān)的焙燒試驗(yàn)參數(shù)見表5。

表5　焙燒試驗(yàn)工藝參數(shù)

3試驗(yàn)結(jié)果及分析

用不同粒級的篩子進(jìn)行篩分、稱重，計(jì)算各粒級百分比，選取10 mm～12.5 mm粒級生球進(jìn)行落下強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度測定，并使用該粒級的生球進(jìn)行干燥、預(yù)熱、焙燒，測定焙燒球團(tuán)抗壓強(qiáng)度，結(jié)果如表6所示，生球粒級分布如圖1所示，五組方案球團(tuán)成球性、強(qiáng)度變化規(guī)律分別如圖2、圖3、圖4、圖5所示。

圖1　五個(gè)方案的球團(tuán)粒級分布圖

方案生球粒度組成/%>20mm20mm-16mm16mm-9mm9mm-5mm<5mm粘料合計(jì)成球性指數(shù)/%成品球率/%生球落下強(qiáng)度(次/個(gè))生球抗壓強(qiáng)度(N/個(gè))預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度(N/個(gè))焙燒球抗壓強(qiáng)度(N/個(gè))水分/%基準(zhǔn)方案1方案2方案3方案40.000.000.000.070.000.390.520.651.691.6919.2517.5624.5826.1418.4715.6015.9912.4911.7011.703.904.293.381.432.2160.8661.6458.9158.9765.93100100100100100 19.64 18.08 25.23 27.89 20.1619.2517.5624.5826.1418.471.551.351.401.651.805.806.006.857.956.65196.6195.5205221.4220.7138117251788222119287.27.026.896.716.60

圖2成球性指標(biāo)變化規(guī)律

圖3　生球強(qiáng)度指標(biāo)變化規(guī)律

圖4　預(yù)熱球強(qiáng)度指標(biāo)變化規(guī)律

圖5　焙燒球強(qiáng)度指標(biāo)變化規(guī)律

結(jié)果分析：

(1)由圖1可知，五個(gè)方案的球團(tuán)粒度分布合理，均呈兩頭小、中間大的正態(tài)分布規(guī)律，其中方案3的成品球最多。

(2)結(jié)合表6和圖2～圖5可知，與基準(zhǔn)相比，方案1中膨潤土的配比降低0.5%后，成球性指數(shù)和成品球率略有下降，分別降低了1.56%、1.69%；焙燒球抗壓強(qiáng)度有明顯升高，基準(zhǔn)為1381 N/個(gè)，方案1為1725 N/個(gè)，強(qiáng)度增加了344 N/個(gè)；生球抗壓強(qiáng)度和預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度變化不大，基本處于同一水平。以上說明在含鐵原料結(jié)構(gòu)不變的條件下，小幅度降低膨潤土配比會使球團(tuán)的成球性指數(shù)和成品球率略有下降，但對于生球抗壓強(qiáng)度和預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度影響不大，甚至有利于提高焙燒球的抗壓強(qiáng)度。

(3)結(jié)合表6和圖2～圖5可知，在膨潤土配比為2.5%的相同條件下，混勻料中隨X精粉配比的逐漸增加，成球性指數(shù)、成品球率、生球抗壓強(qiáng)度、預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度以及焙燒球強(qiáng)度指標(biāo)顯示出先升高后降低的趨勢，在X精粉配比為40%(方案3)時(shí)處于最高點(diǎn)；而生球抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)規(guī)律則是隨X精粉配比增加而增加，但增加幅度并不顯著。這也說明球團(tuán)的成球性能以及強(qiáng)度受含鐵料的粒度影響較大：一般情況下，粒度越細(xì)，礦粉的比表面積越大，顆粒表面間的分子作用力也越大，有利于成球。在含有部分微細(xì)顆粒的條件下，顆粒之間排列非常緊密，毛細(xì)管作用得到加強(qiáng)，因此，含鐵精粉中超細(xì)粒級的存在，能有效提高球團(tuán)強(qiáng)度。

(4)由圖2～圖5可知，與基準(zhǔn)相比，在膨潤土配比降低0.5%后，混勻料中配加20%和40% X精粉后各項(xiàng)成球性指標(biāo)均有顯著提高，除了生球落下強(qiáng)度變化不明顯，方案3(X配比40%)的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到峰值，綜合指標(biāo)屬于五個(gè)方案中最好的；由表6可量化計(jì)算出方案3相對于基準(zhǔn)，各項(xiàng)指標(biāo)的增幅情況：成球性指數(shù)由19.64%上升到27.89%，增幅為8.25%，生球抗壓強(qiáng)度增加了2.15 N/個(gè)，預(yù)熱球強(qiáng)度由196.6 N/個(gè)增加到221.4 N/個(gè)，焙燒球強(qiáng)度由1381N/個(gè)增加到了2221 N/個(gè)，增加了840 N/個(gè)。

4礦相組織分析

從每個(gè)方案中選取焙燒球進(jìn)行礦相分析，對于五個(gè)方案的總體情況是球團(tuán)焙燒完全，氧化充分，主要鐵相為赤鐵礦?；鶞?zhǔn)(3%膨潤土)有環(huán)裂，有少量非單獨(dú)存在的磁鐵礦出現(xiàn)，邊緣氣孔豐富，由中心到外環(huán)，晶粒尺寸逐漸增大，連晶強(qiáng)度逐層提高，脈石含量較多；方案1(膨潤土含量2.5%)脈石減少，有部分裂紋出現(xiàn)，晶粒尺寸較基準(zhǔn)增大，連晶強(qiáng)度增加，未見單獨(dú)磁鐵礦；方案2與方案1相比，晶粒尺寸普遍增大，從中心到外環(huán)大顆粒數(shù)量增多，無裂紋；方案3晶粒尺寸進(jìn)一步增大，氣孔豐富，分布均勻，還原性好，無裂紋；方案4較方案3大顆粒晶粒數(shù)量減少，中心出現(xiàn)少量磁鐵礦，無明顯裂紋，氣孔率下降。礦相鑒定在50倍的光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行，各方案顯微結(jié)構(gòu)如圖6所示。

(a) 基準(zhǔn)(b) 方案1(c) 方案2(d) 方案3(e) 方案4

圖6焙燒球顯微結(jié)構(gòu)圖

`5結(jié)語

(1)在含鐵原料結(jié)構(gòu)不變的條件下，減少膨潤土配比會降低球團(tuán)的成球性指數(shù)和成品球率，但對于球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度影響不大，甚至利于提高焙燒球的抗壓強(qiáng)度，這是由于降土后的球團(tuán)晶粒尺寸增大，裂紋減少。

(2)在現(xiàn)有混勻料結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過配加X精粉可在一定程度上降低膨潤土配比，如在膨潤土配比降低0.5%的條件下，混勻料中配加20%～40% X精粉后各項(xiàng)成球性能指標(biāo)以及球團(tuán)強(qiáng)度明顯優(yōu)于基準(zhǔn)。

(3)在膨潤土配比為2.5%的條件下，混勻料中隨X精粉配比的逐漸增加，成球性能指標(biāo)及球團(tuán)強(qiáng)度顯示出先升高后降低的趨勢，在X精粉配比為40%(方案3)時(shí)處于最好狀態(tài)，配比繼續(xù)增加，球團(tuán)各項(xiàng)性能下降。

6 參考文獻(xiàn)

[1]張漢泉.膨潤土在鐵礦氧化球團(tuán)中的應(yīng)用[J].中國礦業(yè)，2009,18(8)：99-102.