提高球团矿抗压强度的生产实践

1 前言
为改善高炉炉料结构和实现精料方针，必须提高高炉炉料中的球团矿配加量。

但球团矿的质量对高炉冶炼有着至关重要的影响。

尤其是近两年公司几座高炉都进行了扩容改造，新扩容的
3#高炉已达到460 m3，因此对球团矿的质量要求也越来越高。

球团矿抗压强度是其主要的理化性能指标之一，对高炉冶炼是否顺行有着重要的影响。

国际公认的标准是：在海运和长途运输的情况下，球团矿的抗压强度要大于2 500 N／个；而直接用于高炉炼铁时，可适当低些，一般要求大于2 000 N／个。

另外，为了更好地体现球团矿优越的冶金性能，必须强调球团矿强度的均匀性。

按规定个数所测得的强度，不但其平均值要符合要求，而且所测试样中强度大于2 500 N／个的球所占的百分率要达到一定标准，通常链算机一回转窑工艺生产的成品球团矿应在90％～95％。

因此，必须提高成品球团矿抗压强度和合格率，以满足高炉生产的需要。

2 影响球团矿抗压强度的因素
影响球团矿抗压强度的因素主要有原料和生球质量、热工参数和设备结构的制约。

其次，当环冷机内出现红球时，为保护成品输送皮带，被迫在三冷段内部打水进行冷却，也会对球团矿抗压强度造成影响。

3提高球团矿抗压强度的措施
3．1提高生球质量指标
生球质量指标对球团矿的抗压强度有直接的影响。

在造球工序主要控制生球以下几项指标：落下强度、湿球水分、粒度合格率。

从生产实践中生球水分和生球落下强度对比可知，生球水分和落下强度有一定联系：水分大时，生球落下强度有所上升；但生球水分过大，虽然塑性增强，且落下强度提高，但不利于链箅机过程的干燥及预热等，降低生球的爆裂温度。

实践证明，生球水分过大，势必延长干燥时间，湿球进入链算机干燥段后，由于球内外湿度相差大引起不均匀收缩严重，而使球团产生裂纹，干燥产生的裂纹可导致焙烧球团矿的强度降低67％～80％，。

此外，如果生球水分过大，干燥时间不足，当蒸发面移向内部后，由于内部水分的蒸发而形成的过剩蒸汽压，使生球发生爆裂产生粉末，影响链箅机的透气性且降低成品率。

同时，生球的粒度在很大程度上决定了造球机的生产率和生球落下强度。

粒度小，生产率高；粒度大，造球时间长，生产率低，落下强度就越低。

但粒度太小，抗压强度就变小，从而影响了链箅机的透气性。

因此，合理的生球粒度既是提高生球产量的需要，也是提高生球落下强度的需要。

生球粒度中8～16 mm粒级含量基本上随生球落下强度变化，成品球抗压强度也与生球强度有一定关系，生球强度越好，成品球抗压强度越好。

因此，保证生球质量是得到优质球团矿的前提。

3．1．1生球落下强度和粒度合格率低的原因
造成生球落下强度和粒度合格率低的主要原因是：
1)我厂球团生产所用精粉供货厂家达22家之多，各厂家精粉质量不一，而精粉料场场地狭窄，分点堆放困难，给配料工序带来了相当的困难，只能随进随吃，造成造球波动。

2)精粉理化性能指标低，粒度较粗，平均粒度一200目仅为57．12％，同时精粉中杂质较多，品位低，FeO含量高。

3)膨润土质量波动较大，进厂膨润土检测结果滞后，经常在造球工序反映出膨润土质量指标的变化。

4)由于产量的提高，原有润磨机能力已不能满足生产要求，新加一条旁通皮带过料，使造球原料粒度较粗，表面活化能降低，造成成球困难，生球落下强度降低。

5)造球盘倾角和转速不能及时调整满足原料结构的变化。

6)造球工的操作技术参差不齐，不能及时准确的判断。

3．1．2采取的主要措施
1)优化原料结构，针对精粉厂家多的实际情况，新建一个精粉料场，对精粉进行分点堆放，天车分点抓料，优化配矿。

2)球团原料应具有一定的粒度和合适的粒度组成，适宜的水分，均匀而良好的化学成分，这都是生产球团矿的重要保证。

与烧结不同，球团矿的强度主要来自．Fe2O3的再结晶和固相固结。

因此，用于球团生产的铁精矿品位应尽可能高，而FeO含量则应尽可能低，以降低膨润土用量。

铁精矿要有一定的细度，这是保证造球过程顺利进行的基本条件。

一般情况下，粒度越细，矿粉的比表面积越大，颗粒表面间的分子作用力也越大，有利于成球。

在含有部分微绌颗粒的条件下，颗粒之间排列非常紧密，毛细管作用得到加强，所以，铁精矿中超细粒级(尤其是<10μm粒级)
的存在，对造球非常重要。

因此，严把精粉验收质量关，提高精粉质量，为造球服务。

3)增加膨润土取样化验(主要化验吸蓝量、膨胀倍数、2 h吸水率、细度和水分)的次数，做到车车取样，对不合格膨润土拒收，避免由于膨润土质量波动造成生球落下强度降低。

4)加强理论学习，提高磨机工的操作技能和责任心。

同时，优化润磨机介质级配，使之更加趋于合理。

5)根据原料结构的变化，对造球盘倾角和转速做出了适当的调整。

6)通过培训提高造球工的操作技能，同时下发造球岗位工艺操作管理规定，如不符合要求，给予经济考核。

7)配加炼钢红泥。

炼钢红泥一200目粒级在80％，以上，经过充分混匀的红泥，具有良好的粘结性能，同时红泥中含铁在58％以上．有助于提高球团矿品位。

炼钢红泥的化学成分和粒度组成见表1。

从表l可看出，炼钢红泥粒度较细，其中<0．074 mm的比例达到83％，污泥固体物浓度在l 5％～20％时，静置2小时，无明显沉淀；含水35％～50％时，粘性大，脱水困难。

实验室和工业试验表明，炼钢污泥品位高，粒度细，粘性大，能有效地改善生球强度和粒度合格率。

3．1．3湿球水分大的原因
造成湿球水分大的主要原因是：
1)进厂原料水分大。

由于供货厂家为防止精粉在运输过程中流失，在精粉中喷水，使进厂精粉水分大。

2)随着产量的提高，烘干机能力已呈现不足趋势，不能有效达到造球所需适宜的原料水分要求。

3)造球工对“滴水成球，雾水长大，无水紧密”操作原则认识模糊，片面追求产量，开大水促使生球迅速长大，造成生球水分大。

3．1．4采取的主要措施
1)新建一个精粉料场，进行分点堆放，先自然渗水。

2)将烘干机煤气烧嘴中焦炉煤气管道由原来的ø50 mm改为ø100 mm，加大焦炉煤气用量，提高烘干机系统风温。

3)加强造球工操作技能的培训，提高造球工的理论水平和操作水平。

3．2提高链箅机透气性
链箅机是一种按逆流原理工作的热交换设备，保证链箅机内生球正常的干燥、预热的条件是箅床上的生球具有良好的透气性。

正常工况下，料层透气性好，料层阻力小，热废气穿透能力强，有利于生球的干燥、预热，提高入窑生球的抗压强度，有利于窑内的氧化焙烧。

3．2．1链箅机内料层透气性差的原因
造成链箅机内料层透气性差的原因主要有：
1)辊筛工未及时清理辊子上的粘料，使生球筛分效果变差，造成部分粉子进入链算机内。

2)链箅机工布料作业不规范，料层过厚，拦板刮料，料面不均匀，一影响生球干燥。

3)生球质量波动影响链算机热工参数的控制，造成干燥、预热过程中部分生球的破裂。

4)中控工对链箅机系统温度调整不适宜，造成生球破裂。

3．2．2采取的措施
1)要求辊筛工每半小时清理一次辊筛粘料，保证筛分效果。

2)布料操作要求均匀平整，料层厚度控制在180～190 mm。

遇到溜料板粘料时，须及时清理，避免布料出现拉沟现象。

3)加强与造球岗位的联系，同时在造球岗位设立湿球质量记录台，发现生球质量变差，大块、粉子增多时要及时提醒造球工并通知中控室。

4)根据我们平时的观察，链箅机3#烟罩温度低于850℃，3#风箱温度低于350℃时，生球干燥变差，因此将3#烟罩温度确定在850℃以上，3#风箱温度确定在400℃以上。

3．3提高窑内氧化气氛，控制加温速度，改善焙烧效果
Fe203再结晶连接是磁铁矿氧化球团同结的主要形式。

当磁铁矿球团在氧化气氛中焙烧时，氧化过程由球的表面沿同心球面向内推进，氧化温度达l 000℃时，约95％的磁铁矿氧化成新生
的Fe203，并形成微晶键。

在最佳焙烧制度下，一方面残存的磁铁矿继续氧化，另一方面赤铁矿晶粒扩散增强，并产生再结晶和聚晶长大，颗粒之间的孔隙变圆，孔隙率下降，球体积收缩，球内各颗粒连接成一个致密的整体，因而使球的强度大大提高。

若在中性气氛或还原性气氛中焙烧时，Fe3O4再结晶速度慢，再结晶不完全，主要依靠形成硅酸盐(FeO一SiO2)、钙铁硅酸盐、铁酸钙等来固结，造成球团矿的抗压强度降低。

同时，球团的加温速度对其成品抗压强度有重要的影响。

3．3．1窑内氧化气氛不足的原因
造成窑内氧化气氛不足的原因主要有：
1)对氧化焙烧的认识不深刻，不能严格执行热工工艺制度和一次风、高炉煤气、焦炉煤气比例。

2)在调节链算机、回转窑温度时的方法不当，破坏炉内的氧化气氛。

3)高炉煤气、焦炉煤气压力、发热值波动，无法控制。

4)看火工忽视回热风对窑内氧化气氛的保证作用。

3．3．2采取的主要措施
1)加强理论学习，提高职工的操作技能，同时，让看火工进主控室操作，在实际操作中以看火工为主。

在生产过程中出现异常情况，要及时分析原因，制定对策。

2)强调在氧化气氛下操作，看火工要经常观察窑内气氛，尤其在温度调整前后。

3)煤气压力长期低，热量不足，应请示调度后进行减产操作，确保球团矿能够氧化充分。

4)在日常操作中，强调二次风对窑内氧化气氛的补充作用，应该根据产量和温度合理调节。

3．3．3控制加温速度，改善焙烧效果
加温速度过快时，外壳收缩严重，使孔隙封闭，一方面妨碍内层氧化，另一方面由于收缩应力的积累引起球表面形成小裂纹。

在焙烧的球团中时常会出现同心裂纹，它是导致球团强度下降的主要原因。

同心裂纹产生在氧化的外壳和未氧化的磁铁矿之间。

氧化发生在已氧化的外壳和未氧化的磁铁矿之问，并沿着同心圆向核心推进，当温度过高时，外壳致密，氧难以扩散进去，内部磁铁矿再结品，渣相熔融收缩离开外壳，是两种不同的物质问形成同心裂纹。

目前，生产中依靠提高链算机预热段温度和窑尾温度来控制加温速度，尽量减轻形成同心裂纹降低抗压强度.
3．4提高环冷机布料厚度和一冷段温度
经过焙烧的球团进入环冷机后发生二次氧化和再结晶过程，为保证这一过程，必须提高布料厚度和一冷段温度，生产中布料厚度控制在650～760 mm，一冷段温度控制在950～1 050℃之间。

3．5加强设备管理和技术改造
1)加强点巡检管理，减少设备故障停机造成系统温度降低，使球团不能得到充分焙烧和氧化，从而降低球团抗压强度。

2)对窑头筒节长度和环冷机平料砣进行改造，减少红料的出现，避免直接打水造成球团激冷破碎。

4 效果分析
通过不断摸索影响球团矿抗压强度的177I素，总结出了提高抗压强度的措施。

球团矿抗压强度变化情况表2。

5 结论
1)南于原料和生球质量对球团矿的抗压强度影响较大，为保证生球指标满足生产需要，精粉一200目粒级一般>t60％，生球落下强度控制在5～8次／个，湿球水分≤8．5％，粒度合格率≥80％。

2)链箅机内透气性对球团矿抗压强度有很大的影响，为了保证透气性，链箅机布料平整，厚度(1 60±5)mm。

3)窑内氧化气氛对球团矿抗压强度也有很大影响，为保证焙烧制度，入窑温度控制在1 000～1 050℃，窑头温度980～1 030℃,环冷机一冷段温度950～1 050℃。