新型氧化铁皮压球试验总结

新型氧化铁皮压球试验总结
马川;田朋军;沈铁成;刘春平
【摘要】针对碳钢系统氧化铁皮、OG泥及高炉重力灰的再次利用做了一系列的压球试验,从原料的准备及其理化性能的检测到对各种原料配比的试验,以及试验过程的数据采集分析,最终确定混合料的水分配比和大致合理配水范围,为后续的压球方案设计提供基础数据.%In view of the reutilization of iron scale of carbon steel system, OG mud and gravity ash of the blast furnace, a series of pressure ball tests were made. The preparation of the raw materials and their physical and chemical properties, the test of the ratio of various raw materials and the data collection and analysis of the test process were analyzed. Finally, the water ratio and the reasonable water distribution range of the mixture were determined. It provides basic data for subsequent design of press ball scheme.
【期刊名称】《山西冶金》
【年(卷),期】2018(041)002
【总页数】4页(P30-32,35)
【关键词】氧化铁皮;OG泥;高炉重力灰;试验方法;水分配比
【作者】马川;田朋军;沈铁成;刘春平
【作者单位】陕西冶金设计研究院有限公司,陕西西安710032;陕西冶金设计研究院有限公司,陕西西安710032;陕西冶金设计研究院有限公司,陕西西安710032;陕西冶金设计研究院有限公司,陕西西安710032
【正文语种】中文
【中图分类】TG37
目前钢铁企业的生产过程中，在钢材的锻造和热轧加工时，由于钢铁和空气中氧的反应，常会形成大量氧化铁皮造成堆积，浪费资源；在转炉湿法除尘的过程中会产生大量OG泥；在炼铁生产中高炉煤气的除尘系统会产生大量的高炉重力灰；这些固体废弃物的充分再利用，既可以降低生产成本，同时可以起到环保节能作用，加强企业的节能减排效果[1]。

本次试验的目的，就是为了钢铁企业的固废利用创造新的技术方案及路线。

1 试验准备
1.1 原料准备和工艺状况
试验原料为：碳钢系统氧化铁皮、OG泥、高炉重力灰、水和黏结剂。

基础料的成分见表1。

黏结剂为：有机黏结剂和白黏土，有机黏结剂成分未知，白黏土成分见表2。

1.2 基础料混料和水分检测
表1 含铁基础物料基本成分 %?项目 w（TFe） w（K2O） w（Na2O） w （ZnO） w（C） w（S） w（P） w（SiO2） w（CaO） w（MgO） w
（Al2O3）重力灰 31.19 0.326 0.186 0.555 30.00 0.719 0.04 6.85 1.47 2.68 31.19氧化铁皮 68～72 OG泥 56.04 0.98 0.26 0.16 2.85 8.93 1.01 0.16
表2 白黏土理化指标?项目 w（FeO）/% w（SiO）/% w（CaO）/% w（MgO）/% w（Al2O3）/% w（S）/% w（P）/% 粒度 /mm 水分 /%成分 5.76 52.01 5.93 2.63 15.70 0.64 ≤0.2 ≤1
根据物料堆密度检测结果，基础物料氧化铁皮、OG泥和重力灰按照相同体积混合
泵够保证5∶3∶2的质量比。

试验前先通知压球单位提前按氧化铁皮、OG泥和重力灰各7铲斗的量将基础料混合好备用；基础料混合好后经济所人员用电炉+铁盘加热法检测水分含量，为过程配水和黏结剂的加入量提供依据。

混合料水分检测结果，科利尔球水分质量分数为7%，新建荣球水分质量分数为10%[2]。

1.3 理化指标检测方法和具体要求（见表3）
表3 氧化铁皮压球指标检测方法和指标要求?指标化学成分落下强度粉碎率抗压强度具体要求w（TFe）≥52%，SiO2和Al2O3等酸性物质质量分数较正常球降低50%，球内碱度有所增加，水分质量分数小于3%大于2次/球落下五次后8 mm以上粒度占比≥60%≥700 N/球检测方法取20个球，利用铁前试验室的球团抗压试验机进行检测，取平均值备注主要考核指标主要考核指标参考指标主要考核指标用检验正常氧化铁皮的方法检测成分和水分取20个以上球，2 m高度落下至20 mm钢板取20个以上球，2 m高度落下至20 mm钢板
2 试验过程
2.1 试验时间和数量
时间为2017年11月17日在科利尔加工厂试验，11月18日在新建荣加工厂试验。

共试验压球80 t，科利尔压球 60 t，新建荣压球 20 t。

2.2 物料配比压球（见表4）
表4 试验物料配比指导表?项目质量配比/% 科利尔用料/kg新建荣用料/kg氧化铁皮 43.25 OG泥25.951620±100 1080±100重力灰 17.3有机黏结剂 2（基础料外配比）30±1 19±1白黏土黏结剂 1.5（基础料外配比）22±1 15±1水综合不大于10 根据出球情况调整根据出球情况调整
2.3 基于现场条件的上料量控制和黏结剂添加依据
1）事先准备方形规则容器一个，用2 kg量程电子秤分别称取氧化铁皮、OG泥粉料和重力灰，混好料500 g倒入容器中铺平。

混合物的质量为M。

2）测量容器的长、宽以及料面到达高度，计算出物料体积V。

按照ρ=M/V的公式计算出混合料的密度为1850 kg/m3。

3）测量棱台体上料斗的三维尺寸（高度以一般上料线处的高度为准），计算其体积V0，按照M0=ρV0即可计算出上料量。

据计算科利尔每斗料1620 kg，干基重量1620×93%=1507 kg，应配有机黏结剂1507×2%=30.14 kg，试验时按照30（±1）kg 控制；应配黏土1507×1.5%=22.6 kg，试验时按照22（±1）kg 控制。

根据计算新建荣每斗料1080 kg，干基重量1080×90%=972 kg，应配有机黏结剂972×2%=19.44 kg，试验时按照19（±1）kg控制；应配黏土
972×1.5%=14.58kg，试验时按照 15（±1）kg控制[3-4]。

4）其他工艺参数控制：水的添加量根据出球强度和粉碎情况调节，搅拌时间要求大于5 min，要求成品场地的通风和排水条件良好。

3 数据采集与分析
3.1 数据采集
在自然晾晒3日后分别在科利尔和新建荣加工厂取样，每个料堆分5点取样10 kg以上，于取样10日后分别送检化学成分以及物理指标。

3.1.1 强度检测数据（见表5、表6、表7）
表5 压球落下强度对比表?次数新建荣科利尔样品球/个碎裂次数90 100 42 100.00碎裂次数不同次数的占比/% 平均1次 15 16.672.982次 18 20.00 7 16.673次 20 22.22 16 38.104次 22 24.44 12 28.575次 15 16.67 2 4.763.09样品球/个不同次数的占比/% 平均5 11.90
表6 压球抗碎裂性（摔打5次后8 mm颗粒占比）?球团生产单位新建荣科利尔总测试质量和占比 5.25 kg 100.00% 4.45 kg 100.00%＜8 mm质量和占比 1.25 kg 23.81% 1.6 kg 35.96%＞8 mm质量和占比 4 kg 76.19% 2.85 kg 64.04% 表7 压球的抗压强度 N?新建荣科利尔638 980 2172 1945754 887 1470
1863990 888 1699 2176796 764 736 15191005 610 1549 1299807 834 1171 1479728 738 1118 973978 861 1142 1011845 628 1678 997885 626 1882 976平均812 平均1443
3.1.2 理化指标汇总（见下页表8）
3.2 数据分析
3.2.1 一次成球率和粉末率
科利尔一次成球率90%，比新建荣高出20%以上。

科利尔新型球的一次成球率与正常球基本相当，而新建荣一次成球率比科利尔正常成球率低20%。

从刚出来的湿球情况来看，新建荣的粉末率显著高于科利尔。

3.2.2 落下强度和抗碎裂性
从落下强度（主要考核指标）来看，不论是科利尔还是新建荣，其生产的新型球直到碎裂时的平均次数都接近3次，显著高于科利尔的正常球，证明落下强度方面新型球有优势。

新建荣和科利尔的落下强度指标基本持平。

从抗碎裂性指标（参考指标）来看，新建荣和科利尔生产的新型球分别达到77%和64%，显著高于科利尔正常球的56%，证明抗碎裂性方面新型球比正常球有优势。

由于新建荣的球较小，落地受到冲击较小，虽然表面上其抗碎裂性指标较科利尔优异，但尚不能说明其抗碎裂性就优于科利尔，需做等体积要求试验方可确定。

对于落下强度和抗碎裂性，两种球都达到了指标压球，总体上新建荣新型球的落下强度更好些[5]。

表8 新型压球和正常压球的理化指标汇总对比表?品名干基成分/% 成球水分/%一次成球率/%每球抗压强度/N w（Fe） w（SiO2） w（CaO） w（MgO） w （Al2O3）每球落下强度/次科利尔新型球53.47 4.62 6.21 1.16 1.14 1.15 ≥90 2.98 64 1443新建荣新型球 59.76 4.17 1.47 0.38 1.21 0.94 ≥70 3.09 77 812科利尔正常球52.5 11.89 5.94 1.59 2.68 1.33 ≥90 2.1 56 870注：新建荣正常球为送往不锈钢铁水预处理的物料，用途不同，其成分比较意义不大，故未列其成
分，只列科利尔正常球的成分进行对比。

另外，新建荣正常球抗压强度为647 N/球。

抗碎裂性（落下5次＞8mm粒度占比）/%
3.2.3 抗压强度
不论是新建荣还是科利尔的新型压球，其抗压强度指标均优于科利尔正常球，而科利尔新型球的抗压强度高于新建荣。

总体上，两种球的抗压强度都达到了强度指标要求。

与上次强度检测结果来看，球的强度略有降低。

特别说明：正常球能够满足转炉对强度的要求，此次新型球的强度是高于正常球的，保证转炉需求应不成问题。

而且，目前生产和供货模式是提前生产并供给堆存1
月以上的球，在晾晒周期延长的情况下，球的强度还会增加，因此季节因素造成的强度波动不会影响转炉使用。

此外，转炉用料的特点是入炉即化，不要求较高的抗压强度，但需经历多次倒运和上下料环节，要求较好的落下强度，这一点与高炉“高抗压、高落下强度”的要求有所不同。

综合分析以上因素，尽管季节变化造成球的强度变化，但能满足转炉需求[6]。

3.2.4 湿球的抗转场能力
从现场观察来看，不论是新建荣还是科利尔，转场至大堆后的新型球的粉末率均高于正常球。

新型球的抗转场能力不如正常球。

科利尔的粉末率小于新建荣，抗转场能力相对较强。

3.2.5 化学成分
正常氧化铁皮的成分是随机取样结果，从化学成分来看，试验批次的新型球的铁品位略高于正常压球。

查阅以往的储运抽检记录，正常球的氧化铁皮铁品位大致在50%～60%之间波动，故可以认为新球的铁品位与正常球大体持平，首先达到了
铁品位不降低的要求。

SiO2和Al2O3等酸性物质的质量分数显著低于正常球，以科利尔压球为例，分别从11.89%和2.68%降低至4.62%和1.14%，综合从14%
以上降低至6%以内，球内二元碱度从0.5增加到1.3。

以上指标都达到了化学成
分的要求。

查阅储运以往的抽检结果，正常球的酸性物质含量与表中随机取样结果接近，其含量也是显著高于试验的新型球。

因此成分的优化为转炉辅材的降低和渣量的减少创造了条件。

从化学成分来看，两家压球单位的球压成分有一定的差异，尤其以铁品位的差异为最大。

原因分析：新建荣和科利尔料场的物料属于不同批次，其氧化铁皮、OG泥和重力灰的成分都不同；另外，由于压球单位均没有称量设备，靠铲运机混堆配料，虽然配料之前规定了不同物料的铲数，但每铲的装满程度都不同，因此不可能完全精准地实现5∶3∶2的质量配比，误差在所难免。

即便如此，这种问题也不会影响压球生产，后续随着计量设施的安装使用，以上成分差异会缩小[7]。

3.2.6 混合料的水分配比和大致合理配水范围确定
1）从湿球的表观状况、双球对压和手感来看，科利尔的球在其特有的工艺条件下配水适中。

按照上述同样的方式判断，新建荣的球配水偏高。

2）大致合理配水范围的确定：氧化铁皮、OG泥中含有生产过程的油污，采用烘
干法检测水分含量时，水分检测结果受油品挥发的影响，其值会偏大。

油品含量的测定尚无合适方法，混合料的含水量暂不能取得精确值。

但从科利尔试验得到的湿球情况、转场情况和强度检测来看，初步确定合理的综合水含量区间应在5%～10%。

至于最合适的含水量还需后续批量压球生产时通过摸索确定。

参考文献
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[2]于淑娟.含铁尘泥球团自还原试验研究[J].鞍钢技术，2012（4）：13.
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[4]李琛.转炉污泥资源化利用研究进展[J].工业炉，2013（1）：17.
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[7]李安东.不锈钢除尘灰及其综合利用[J].世界钢铁，2011（6）：32.。