球团精矿适宜粒度研究

- 12 - 2010 年第 33 卷第 5 期 球团精矿适宜粒度研究 张义贤 1,何木光 1,吴力华 2， 郭 刚 1,饶家庭 3 （ 限公司 ） 摘 要： 结合攀枝花资源特点，开展了适宜的球团精矿粒度研究。结果表明，在试验粒度范围内，小于 于 级含量在 79%时，生球和球团性能最佳，与基准 期 相比生球的落下强度提高 ，生球抗压强度提高 ， 750 下生球爆裂率下降 百分点，成品球强度提高 1 244 N，还原膨胀指数下降 百分点。 关键词 ：精矿粒度 ;抗压强度 ;落下强度 ;还原膨胀指数 ;爆裂温度 0 引言 随着攀枝花钢城公司两条年产 120 万 t 的链篦机 回转窑球团生产线的建成投产，加上周边民营企业的竖炉球团，攀西的球团矿产量达到 400 万 t/前，攀枝花地区球团矿生产所采用的含铁原料主要有钒钛磁铁精矿和普通铁精矿，粒度都比较粗，直接影响球团质量，造成生产过程中生球质量差，生球落下强度和抗压强度低，预热过程中生球爆裂现象较为严重。有关研究表明 1：采用改善精矿粒度，增加精矿微细粒（小于 分比例 ，可使铁精矿粉比表面积增大，颗粒表面之间的分子作用力增大，有利于矿粉颗粒之间的相互作用。为提高生球质量，一般采用提高膨润土配比的方法，但膨润土配比的增加，会降低球团矿的品位，不利于球团矿质量的改善。 因此，需掌握当前条件下精矿粒度对生球及成品球性能的影响，为提高钒钛球团矿质量提供技术支撑。研究表明：在精矿中小于 量为79时，精矿用于造球性能最优。 1 原料条件与试验方法 原料条件 试验原料主要为钒钛磁铁精矿、普通精矿以及膨润土，各种原料化学成分分别见表 1、表 2，钒钛 磁铁 精矿 、 普通铁精矿粒度组成见表 3。 从表中可看出 ， 普通精矿的 比钒钛磁铁精矿高，且 百分点，钒钛精矿中 量较高。在粒度方面，普通精矿小于 量要比钒钛精矿高出 百分点，基本达到球团造球所要求的粒度。 表 1 精矿化学成分 % 项目 2 P 通精矿 钛磁铁精矿 2 膨润土化学成分 % 2O S 烧损 3 铁精矿粒度组成 % 名称 通精矿 钛磁铁精矿 筛分方式为干筛攀 钢 技 术 - 13 - 试验方法 配矿 方案 试验采用现场配比方案，铁精矿主要为钒钛磁铁矿（配 70%）与普通铁精矿（配 30%），采用外配膨润土，比例 为 。通过球磨机对铁精矿进行细磨，以达到试验要求。进行小于 级含量大于 69的试验，级含量见表 4。 表 4 试验 铁 精矿小于 量 % 试验 方案 精矿 小于 量 9 4 9 4 焙烧制度 试验过程中通过球团焙烧装置对各组试验球团进行焙烧，焙烧制度主要控 制预热温度、时间以及焙烧温度和时间，具体试验焙烧制度见表 5。 表 5 球团焙烧制度 预热温度/ 预热时间/烧温度/ 焙烧时间/50 20 1 230 30 检测方法 按照试验配比方案取含铁原料 5.0 用外配熔剂 (生石灰加水消化完全后加入 )，通过人工混匀后，在 800 165 高）、转速为 23 r/角为 46的圆盘造球机内进行造球，造球过程中采用人工加水，造球时间为 30 球后取部分生球进行抗压强度、落下强度以及水分和成球率的测定 ，生球爆裂温度在 55 1 000 测试炉的 恒温带区间 300400 以 50 为间距进行测试 。其余生球在 110 左右的环境下干燥后，按焙烧制 度进行焙烧，并对焙烧后的球团进行抗压强度和还原膨胀指数等的测定。检测项目：生球性能：检测生球成球率， 0.5 压强度等；生球爆裂温度；成品球抗压强度；球团还原膨胀指数 于 900 时通 护， 900 时继续通 护 0.5 h，随后关闭 通 入 还 原 气 体 , 还 原 气 体 组 成 为还原 1 h， 还原气流量： 15 L/球团矿主要物相及其含量：检测球团矿物组成及形态形貌，矿物结构等。 2 试验结果与分析 以现有原料为基础，按试验配比方案进行配矿，并对铁精矿进行细磨，控制精矿中小于 级含量，通过细磨后，级含量分别达到 74、 79和 84。按照试验方法进行造球，控制生球水 分 在 并对生球进行落下强度、抗压强度以及爆裂温度的测定。 生球性能 落下强度 在生球中取若干（一般 10 个）粒径在 10 14 球进行落下强度测定，将生球自 0.5 m 高处自由落下，计数下落次数，到生球产生裂纹或破裂为止。对生球落下强度进行统计处理，结果见图 1。 图 1 精矿粒度对生球落下强度的影响 由图 1 可见，在膨润土配比为 ，随着造球用铁精矿中小于 量的增加，生球落下强度得到明显改善。基准时生球的落下强度仅为 /个，随着小于 量增加，生球落下强度提高，当 小于 量达到 79时，生球落下强度达到最大值 /个 。 随后随着细粒度含量增加，生球落下强度下降 ， 当 小于 4%时，生球落下强度为 /个，略高于小于 量为 74%时生球落下强度，相比小于 量 79%时的 /个下降了20%。 可见，造球铁精矿中小于 量一定程度上的增加有利于改善球团生球落下强度，但过多的增加铁精矿中小于 级含量，对球团生球落下强度的改善起不到有效的作用，反而会对生球抗压强度造成不利影响。 从试验中可看出 , 74 84生球落下强度/次个1- 14 - 2010 年第 33 卷第 5 期 下，级含量可控制在 79左右。 球抗压强度 对试验生球进行抗压强度测试，具体结果见图 2。 图 2 精矿粒度对生球抗压强度的影响 从图 2 可见，在造球精矿中细粒级含量增加后，生球抗压强度有明显改善，并且随着细粒级含量的增加，生球抗压强度提高，当小于 9%时，生球强度达 。量小于 79%时，抗压强度增加明显， 从基准的 ，提高到 。当小于 9%提高到 84%时，生球抗压强度从 ，提高幅度远低于小于 9以下的效果。可见提高造球精矿的细粒级含量对生球性能有改善作用，但当细粒级达到一定程度后 , 继续增加小于 量对生球抗压强度的改变没有太大作用。 生球爆裂温度 对球团做不同温度下生球爆裂率（生球破裂个数占试验球比例）测试，试验采用静态法，未采用强制通风，试验过程按试验方法所述进行。 试验中生球均在温度为 750 才发生爆裂，只是在此温度下，各组生球的爆裂率有所 不同 （如 表6） 。从表 6 可见，在基准条件下，随着小于 量的增加，生球爆裂率下降。在精矿中小于 级含量为 79%时，爆裂率由 降到 下降了 百分点。但当精矿中小于 级含量大于79%时，随着小于 级含量增加，生球爆裂率急剧增加，在小于 84%时，生球的爆裂率为 比 样 高出 百分点， 比 基准 期 高出 百分点。 表 6 不同精矿粒度生球爆裂率 % 编号 750 爆裂率 备注 于 750 各温度均无 爆裂 于 750 各温度均无 爆裂 于 750 各温度均无 爆裂 于 750 各温度均无 爆裂 从生球落下强度、抗压强度以及爆裂温度的检测 结果 看出，造球精矿中小于 级含量的增加在很大程度上可改善生球的性能，但当精矿中小于 级含量超出一定范围后，生球的性能 反而 会有所下降 。 在试验设定范围内，精矿中小于 级含量在 79时，生球的性能最佳。 以上生球性能变化的主要原因是：在造球过程中，生球的质量主要受原料种类、物化特性、粘结剂种类和用量、造球设备的工艺参数和操作等因素的影响，在膨润土配比、原料种类不变以及造球设备工艺参数不变的情况下 ,对生球质量的 影响 主要来自原料的物化特性。当铁精矿经过细磨后，其物化性能发生了一定变化，由于细粒级精矿的增加，造球精矿的分散度和比表面积相比基准 期 有较大的增加，精矿具有更大的表面能。 成品球性能 成品球抗压强度 根据焙烧制度对不同精矿粒度 的 生球进行焙烧，所得结果见图 3。 从 图 3 可知，在试验粒 度范围内随着铁精矿中小于 级含量的增加，球团抗压强度的变化存在一个最大值，即在精矿中小于 79时，球团抗压强度 达到 3 708 N/个，比基准期提高了 1 244 N，上升比例为 图 3 精矿粒度对球团抗压强度的影响 矿物组成 抗压强度/(N个1)5101520253074 8415002000250030003500400074 84球团抗压强度/N个1攀 钢 技 术 - 15 - 对成品球取样，进行矿物组成检测，具体结果见表 7。 从表 7 可见，随着精矿中小于 级的增加，球团中钛赤铁矿和赤铁矿含量增加，磁铁矿含量减少，球团原矿中铁矿物、硅酸盐颗粒的外貌基本消失；球团生 成由钛赤铁矿晶桥连接为主，硅酸盐液相粘结为辅粘结结构，球团中大量成再结晶粘结，矿物颗粒之间的空隙变圆，孔隙率下降，球团体积收缩，球内各颗粒连接成一个致密的整体，因而球团强度大大提高。表 7 不同精矿粒度球团的矿物组成（体积分数） % 编号 钛赤铁矿 +赤铁矿 铁板钛矿 钛磁铁矿 硅酸盐相 0 63 3 6 22 25 8 11 3 67 3 6 20 23 9 12 7 70 3 6 15 18 10 13 4 67 4 7 18 21 8 11 球团还原膨胀指数 球团 的 还原膨胀指数（ 图 4。 图 4 精矿粒度对球团矿还原膨胀指数的影响 从图 4 可 知，精矿中小于 量增加后，球团还原膨胀指数发生部分改善。基准期球团还原膨胀指数为 在 精矿 小于 量为 74和 79时，球团的还原膨胀指数分别下降了 百分点。随着小于 级含量的进一步增加，球团还原膨胀指数出现 “拐点 ”，即小于 级含量达到 84时，球团还原膨胀指数上升到 比较 试样 升了 3 结论 1） 精矿 粒度 小于 级 在 69%84%范围内，随着小于 量增加，生球落下强度 和 抗压强度提高，当精矿小于 量为 79时，生球落下强度达到最大值 /个，生球抗压强度达 。 2