不同碱度与配矿结构对球团矿性能的影响

不同碱度与配矿结构对球团矿性能的影响

来源：本站作者：匿名发布：2010-5-18修改：2010-5-18

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蒋大军林千谷何木光向绍红何群

(攀枝花钢铁公司炼铁厂攀枝花钢铁研究院)

摘要根据攀钢资源状况，高炉球团矿比例可能达到38％以上，烧结矿碱度将达到2．8以上，对烧结矿质量影响极大，对此进行了不同配矿结构与提高球团碱度的实验室试验，球团碱度为0．4，0．6，0．8，“钒钛精矿+普通精矿”与“全钒钛精矿”两种方案分别做平行试验，试验结果表明钒钛精矿+普通精矿或全钒钛矿精矿，不用膨润土，用消石灰为添加剂能生产满意的碱性球团，为目前单一酸性球团的生产方式开辟了新途径。试验表明碱度为0．4、0．6的碱性球团生球性能可满足焙烧要求，在优化焙烧制度下成品球抗压强度、还原膨胀指数、冶金性能良好，均能满足高炉冶炼需要。生产碱性球团为降低烧结矿超高碱度，提高烧结矿质量创造了条件。

关键词钒钛球团／碱性球团／碱度／焙烧制度／配矿结构／生球性能／抗压强度／冶金性能1前言

熔剂性球团矿也叫碱性球团矿，按照美国钢铁协会20世纪60年代的实验标准，碱度高于0．6才能称为熔剂性球团或碱性球团。日本是最早开始从酸性球团转向添加石灰石生产熔剂性球团的国家，造球前向铁精矿中添加CaO或MgO的细粒物料(例如石灰石或白云石)，对改善球团矿的物理性能和冶金性能起到重要作用。熔剂性球团在国内首钢、包钢、鞍钢、杭钢、重钢等已有成功的运用，球团碱度在0．4~1．2之间，球团还原性与还原膨胀性能均得到改善。酸性球团矿的冷态强度、低温还原粉化性、低中温还原性有优势，但由于其还原膨胀指数较高，高温存在还原停滞现象，高温还原性较差，熔剂性球团可克服酸性球团的部分缺陷。根据攀钢资源状况，高炉酸性球团矿比例可达到38％以上，烧结矿碱度将达到2．8以上，对烧结矿质量影响极大。烧结生产表明，当烧结碱度超过2．4时，烧结矿成品粒级细化，强度变差。为此进行了烧结矿部分碱度向球团矿转移，提高球团矿碱度，生产碱性球团的探索性研究课题。试验主要内容有：不同碱度球团的成球性能、焙烧制度的试验；不同碱度球团物化性能、冶金性能的试验；不同配矿结构对球团性能的影响；寻求可行的球团碱度，配矿结构与焙烧制度。由于资源缺乏，近年来攀钢采购普通高品位精矿更加困难，本试验也为今后可能生产全钒钛磁铁精矿球团提供依据。

2提高球团碱度实验室试验

2．1试验条件

试验原料主要为钒钛精矿、普通精矿、生石灰、石灰石以及膨润土取自生产现场，原料化学成分与精矿粒度(见表1)，膨润土理化指标(见表2)。

2．2试验万法

2．2．1配矿方案

试验球团碱度选择0．4，0．6，0．8，与自然碱度(0．1~0．2)球团对比。采用“钒钛精矿+普通精矿”，“全钒钛精矿”配矿结构，再配加添加剂达到要求的碱度。

(1)Hx：钒钛精矿+普通精矿+消石灰；(2)Hs：钒钛精矿+普通精矿+石灰石；

(3)JH：混合矿基准期，钒钛精矿+普通精矿+膨润土(自然碱度)：

(4)Qx：钒钛精矿+消石灰； (5)Qs：钒钛精矿+石灰石；

(6)JQ：钒钛精矿基准期，钒钛精矿+膨润土(自然碱度)。

“钒钛精矿+普通精矿”几种配矿方案其各自的比例保持不变。

2．2．2造球

造球试验在Ф800~165mm(边高)、转速为23r／min、倾角为460的圆盘造球机内进行，采用人工加水，水分控制在8．0．9．0％。每组试验的造球原料用量相同(含铁原料均为5kg)。消石灰由生石灰加水消化得到，试验配入量以生石灰计。

2．2．3焙烧

对不同碱度的球团进行3水平不同预热一焙烧制度的试验，3种焙烧制度(见表3)。

焙烧试验是在Ф55×1000mm(达到焙烧温度区间300～400mm)的卧式焙烧炉中完成。每种碱度的球团分别在800℃、850℃、900℃温度条件下预热20分钟，接着分别在1200℃、1230℃、1250℃温度下焙烧30分钟，而后自然冷却到常温进行检测。

2．2．4检测项目

(1)生球性能：落下强度、抗压强度、暴裂温度等。(2)成品球性能检测：抗压强度、物组成及形态形貌、还原膨胀指数、低温还原粉化率、还原度、软熔性能等。

3试验结果与分析

3．1 生球性能

3．1．1 落下强度

对生球进行落下强度检测，结果见表4。添加碱性物料后，无论是混合球团还是全钒钛球团生球落下强度都有不利影响，生球落下强度有明显下降。与基准相比，混合球团矿的粘结剂为消石灰时，落下强度下降了2 次／个，粘结剂为石灰石时，落下强度下降了3次／个；全钒钛球团矿落下强度下降了3～4次／个。熔剂(消石灰、石灰石)的增加对球团矿的落下强度影响不明显。3．1．2生球抗压强度

对生球进行抗压强度测试，其中基准期JH和JQ的生球抗压强度均为13．72N／个。添加碱性物料后的生球司抗压强度(见图1)。

从图l可见，无论是混合球团还是全钒钛球团矿，与基准(添加膨润土)相比，生球抗压强度有明显下降，但随着碱度的提高，生球的抗压强度逐步提高。混合矿球团熔剂为消石灰时，碱度0．4、0．6、0．8的生球抗压强度分别为10．78、l 1．76、13．72N／个；粘结剂为石灰石时，生球抗压强度分别为9．80、11．76、12．74N／个。全钒钛矿球团熔剂为消石灰时，碱度0．4、0．6、

0．8时，生球抗压强度分别为5．58N／个、8．82N／个、11．76N／个；熔剂为石灰石时，碱度为0．4、0．6、0．8，生球抗压强度分别为6．86N／个、8．82N／个、10．78N／个。

在相同碱度情况下，对生球抗压强度的影响，用消石灰作粘结剂的混合球团比全钒钛球团要好，也高于用石灰石为粘结剂的混合球团。可见在改善生球抗压强度上，消石灰优于石灰石。

在改善生球抗压强度上的作用是膨润土>消石灰>石灰石。主要原因是膨润土、消石灰、石灰石的亲水性依次减弱【1】。

3．1．3生球爆裂温度

试验表明，配加膨润土的基准球团其爆裂温度均比较高，达到800℃时仍不发生爆裂，在配加碱性物料后，生球爆裂温度开始下降。

混合矿球团在添加碱性物料后生球爆裂温度下降。用消石灰为粘结剂，混合球团碱度为0．4时，生球在800℃时出现爆裂，爆裂率为10％；而当碱度上升到0．8时，600℃时爆裂率就达到20％。采用石灰石为粘结剂时，混合球团碱度为0．6时，在800℃时产生爆裂，爆裂率为10％；当碱度提高到0．8时750℃时产生爆裂，爆裂率为20％。

全钒钛矿球团在添加碱性物料碱度提高到一定值后，生球爆裂温度也有一定程度下降，在采用消石灰为粘结剂时，全钒钛球团碱度达到0．8时，生球在800℃时发生爆裂现象，爆裂率为20％。采用石灰石为粘结剂时，碱度达到0．8时，生球同样在800℃时产生爆裂，爆裂率为10％。

可见，与基准相比，碱性物料的添加无论对混合球团还是全钒钛球团生球爆裂温度都有不利影响，且随着生球碱度的提高，生球爆裂温度有下降趋势，这是不利的。采用石灰石作粘结剂的球团爆裂率要优于消石灰。主要原因是碱度提高后消石灰用量增加，消石灰球团的毛细力与粘接力低于膨润土，其吸水性较低，在加热时毛细水蒸发速度较快，抗爆裂温度较低。

3．2成品球抗压强度

抗压强度是成品球的最重要的指标，试验结果见表5与图2．5。

3．2．1碱度对抗压强度的影响

球团抗压强度与碱度关系见表5与图2．5，在1200℃焙烧条件下，基准期Ⅲ和JQ的抗压强度分别为3311N／个和3293N／个。可看出添加用碱性熔剂后，球团抗压强度明显低于基准球团，且随着球团碱度的提高，球团抗压强度明显下降。