李明波

（濟南濟鋼鐵合金廠，山東　濟南250101）

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經(jīng)驗交流

細(xì)鐵粉冷壓成球工藝開發(fā)及生產(chǎn)實踐

李明波

（濟南濟鋼鐵合金廠，山東濟南250101）

摘要：濟鋼鐵合金廠開發(fā)了細(xì)鐵粉冷壓成球工藝生產(chǎn)煉鋼脫氧用鐵質(zhì)球，但因鐵粉成分波動大、成球初始強度低、易破碎、成球堆放易發(fā)生板結(jié)等，一直不能達(dá)到預(yù)想效果。通過實施鐵粉磁力分級+添加固化劑+網(wǎng)帶式烘干，實現(xiàn)鐵粉冷壓球的批量生產(chǎn)，產(chǎn)量達(dá)30 t/班，一次成球率達(dá)到92%以上，滿足了使用要求。

關(guān)鍵詞：鐵粉；鐵質(zhì)球；磁力分級；固化劑

1　前　言

濟鋼鐵合金廠利用轉(zhuǎn)爐粗顆粒污泥生產(chǎn)活性鐵，同時會生產(chǎn)出一種副產(chǎn)品—鐵粉，產(chǎn)量為每月400 t，該鐵粉粒度為0.075～0.15 mm，TFe品位為80%～85%。但隨著鋼鐵市場的持續(xù)低迷，鐵粉價格持續(xù)下滑，企業(yè)處于虧損的邊緣，制約了生產(chǎn)的發(fā)展。為提高其高附加值，創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益，濟鋼鐵合金廠開發(fā)了細(xì)鐵粉冷壓成球工藝生產(chǎn)煉鋼脫氧用鐵質(zhì)球。在生產(chǎn)中，因鐵粉品位波動較大、成球的初始硬度低、濕球堆放易發(fā)生板結(jié)等，一直不能達(dá)到預(yù)期效果。通過采用對鐵粉磁甩選分級、添加固化劑、網(wǎng)帶烘干等措施，實現(xiàn)了冷壓球的正常生產(chǎn)。

2　工藝現(xiàn)狀存在的問題

經(jīng)過近3個月的工藝實踐，鐵粉使用水玻璃作為粘結(jié)劑，經(jīng)攪拌、壓球、自然干燥等工序來生產(chǎn)鐵質(zhì)球。項目投產(chǎn)后，產(chǎn)線運行一直不穩(wěn)定，存在的主要問題有：1）鐵粉的品位TFe在80%～85%波動，造成成品鐵質(zhì)球品位波動，滿足不了使用要求；使用水玻璃作為粘結(jié)劑，添加量為9%，粘結(jié)劑干燥后降點4.5%～5%，即鐵質(zhì)球的TFe為76%～80%，而使用要求的鐵質(zhì)球的品位為≥80%，不能滿足要求。2）鐵粉壓制成球后，由于早期強度低，一次成球率僅為60%，制約著生產(chǎn)效率。3）壓制成的鐵質(zhì)球轉(zhuǎn)運至料倉后，由于強度低，不能立即進行鏟裝，需放在料倉中進行自然干燥，料倉中表面的鐵球干燥效果較好，但料堆內(nèi)部的鐵球因通風(fēng)不暢，就會二次粘結(jié)成團，需進行破碎，造成碎球率高，生產(chǎn)成本高。

3　工藝分析與改進

3.1設(shè)計制作磁力甩選分級系統(tǒng)

鐵粉品位TFe為80%～85%，品位波動，而壓球的工藝固定，即鐵球的品位是在鐵粉品位的基礎(chǔ)上降低4.5%～5%，因此要穩(wěn)定鐵球質(zhì)量合格，必須保證鐵粉的品位穩(wěn)定，且品位≥85%。經(jīng)對鐵粉進行成分分析，其中亞鐵含量為4.02%，非磁性物的含量為1.03%，因此，要想提高鐵粉的品位，需要將弱磁性FeO和非磁性物質(zhì)去掉。通過對鐵粉進行干法磁選試驗，品位僅提高1%～2%，主要是因為鐵粉經(jīng)兩級球磨后均呈現(xiàn)弱磁性，干法磁選不能有效分離。為此，設(shè)計制作磁力甩選分級系統(tǒng)，使鐵粉的品位提高5%以上。磁力甩選分級系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1　磁力甩選分級系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

強磁輥（磁場強度≥0.28 T）以高速旋轉(zhuǎn)（＞400 r/min），鐵粉經(jīng)料斗、底部布料器均勻流向強磁輥，在磁力作用下，鐵粉吸附在磁輥表面并隨磁輥高速旋轉(zhuǎn)，鐵粉中的非磁性物不會被吸附而落到磁輥下部。磁性物質(zhì)隨著磁輥高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)到無磁性區(qū)時，鐵粉失去吸引力且在離心力作用下被甩出后落到輸送帶上，作為合格的鐵粉。而弱磁性物質(zhì)在隨滾筒高速旋轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)離心力大于磁吸力時就會被甩離磁輥，作為廢料。通過調(diào)整磁選輥與輸送帶之間的距離來調(diào)整弱磁性物的含量，從而調(diào)整鐵粉的品位：當(dāng)之間距離較大時，弱磁性物質(zhì)被甩到地面的較多，從而提高鐵粉的品位；當(dāng)距離較小時，弱磁性物質(zhì)一部分落到地面，一部分被甩到輸送帶上，作為鐵粉，提升的品位會相對減小。對鐵粉進行磁力分級后，得到TFe86%品位的鐵粉和TFe36%品位的弱磁性物，滿足了使用要求。

3.2在粘結(jié)劑中添加固化劑

鐵粉壓球使用的粘結(jié)劑是水玻璃，水玻璃在空氣中的凝結(jié)固化與石灰的凝結(jié)固化非常相似，主要通過碳化和脫水結(jié)晶固結(jié)兩個過程來實現(xiàn)。隨著碳化反應(yīng)的進行，硅膠含量增加，接著自由水分蒸發(fā)和硅膠脫水成固體而凝結(jié)硬化，其特點是：1）速度慢。由于空氣中CO2濃度低，故碳化反應(yīng)及整個凝結(jié)固化過程十分緩慢。2）體積收縮。3）強度低。使用水玻璃壓球后的早期強度較低，為加速水玻璃的凝結(jié)固化速度，提高壓球的早期強度，在混料時加入固化劑氟硅酸鹽，固化劑的摻量為水玻璃重量的12%～15%。摻量少，凝結(jié)固化慢，且強度低；摻量太多，則凝結(jié)硬化過快，不便操作。通過反復(fù)實踐，水玻璃的加入量為8%，固化劑的加入量為1.5%，壓制鐵球的一次成球率和早期強度較好。

3.3設(shè)計網(wǎng)帶烘干機

水玻璃由于存在易溶于水的堿金屬離子，固化后殘留有水溶性堿，因此易返潮。堆積在料倉中的鐵球在硬化過程中發(fā)生返潮，造成通風(fēng)差的鐵球潮濕、粘結(jié)，因此需對鐵球進行在線烘干，即生產(chǎn)出鐵球直接進行烘干，烘干后再進行包裝和轉(zhuǎn)運。為此，在壓球產(chǎn)線的出球端設(shè)計安裝一條網(wǎng)帶式烘干機，對鐵球進行烘干。

爐體框架為使用槽鋼焊接而成的框架式結(jié)構(gòu)，用于承載網(wǎng)帶和物料的重量；網(wǎng)帶支架焊接在爐體框架上，用于承載網(wǎng)帶并作為網(wǎng)帶的行走軌道，網(wǎng)帶支架為角鋼結(jié)構(gòu)，可防止網(wǎng)帶跑偏；網(wǎng)帶的末端位于該層網(wǎng)帶下方的網(wǎng)帶起始端上方，以使上層網(wǎng)帶的物料經(jīng)輸送掉落到下層網(wǎng)帶上；整個爐體使用墻體作為密封，墻體由保溫材料建造，頂部使用保溫棉覆蓋密封。為檢修方便，在爐體框架和墻體之間留有檢修空間。

烘干機的使用參數(shù)：該網(wǎng)帶烘干機入口端鐵球的含水率為9%～10%，爐內(nèi)的烘干溫度為110℃，球體自進入爐體到出球所用的時間為45 min，烘干能力為50 t/班，烘干后鐵球含水率降到2%以下，可直接包裝使用，且堆積放置不會發(fā)生板結(jié)，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。

3.4冷壓球生產(chǎn)工藝

改進后的冷壓球生產(chǎn)工藝如圖2所示。鐵粉先進行磁力分級，品位≥85%。

圖2　改進后的生產(chǎn)工藝流程

4　改進效果

針對鐵粉冷壓球過程中鐵粉品位不穩(wěn)定、壓球后的早期強度低、成球堆放發(fā)生板結(jié)、生產(chǎn)一直不連續(xù)，采用磁力分級，使鐵粉的品位穩(wěn)定在85%以上；采用添加固化劑，增加了壓球的早期強度，提高一次成球率；通過設(shè)計安裝網(wǎng)帶式烘干機，使鐵球進行在線烘干，含水率降到2%以下，提高成品率。通過工藝改進，壓球產(chǎn)線的成球率達(dá)到92%，鐵球的品位穩(wěn)定在80%以上，產(chǎn)量穩(wěn)定在35 t/班，產(chǎn)線連續(xù)穩(wěn)定運行，實現(xiàn)了較好的經(jīng)濟效益。

中圖分類號：X757

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1004-4620（2016）02-0074-02

收稿日期：2015-09-18

作者簡介：李明波，男，1980年生，2002年畢業(yè)于山東交通學(xué)院機械設(shè)計專業(yè)?，F(xiàn)為濟南濟鋼鐵合金廠爐料事業(yè)部副主任，工程師，主要從事設(shè)備管理工作。