包钢球团配加白云石开发镁质球团试验研究

包钢球团配加白云石开发镁质球团试验研究

贾雄付国伟魏国良刘景权

包钢稀土钢炼铁厂内蒙古包头014010

摘要：研究采用配加不同比例的白云石粉来改变铁料中的MgO含量，研究不同MgO含量对成品球冷强度、生球爆裂温度、预热球强度、还原膨胀性能及软熔性能的影响。

1前言

试验组在技术中心炼铁研究所针对包钢当前生产铁料配置情况，开展了球团配加白云石的实验研究。实验过程分别考查了原料的性能、生球性能、适宜的预热焙烧制度以及成品球冶金性能，可为包钢球团工艺开展配加白云石生产含镁球团的工业试验提供技术支持。

2实验用原料性能

本试验所用原料取自包钢球团车间，其化学成分及粒度组成见表1。所用白云石从综合料场取得，而后经实验室细磨而得，磨后粒度≤200目

再磨精矿优益之处为粒度较细，适宜于造球，硫含量较低，工艺适应性强。然而因其生产成本较高的问题限制了其在球团工艺中的大规模应用。

汽运巴润铁精-200目达到90%以上，铁品位达到64%以上。但研究证实，巴润精矿用于球团工艺会导致球团矿还原膨胀率升高，经常会达到异常膨胀，限制了巴润精矿在球团工艺的大量使用。以往研究表明，为了保证球团矿的质量能满足高炉的需求，巴润铁精矿配比控制在30%以内。

外购精矿为周边小矿点生产，来料较杂，水分及化学成分稳定性较差，-200目为80%以下，其成球性较差且所造生球性能变差。2014年以来，各个球团工艺为了尽量降低球团生产的铁料成本，开始大规模使用外购精矿。

3实验方案设计

本次实验研究以包钢链箅机—回转窑当时生产所用的铁料配置情况为基础，三种铁精矿配比设置为：再磨铁精矿占45%，外购精矿占30%，巴润铁精矿占25%。试验共设置2个试验点，其中膨润土配比为2.0%（外配），具体方案如表2所示。

4配加白云石对成品球团化学成分及冷强度的影响

（1）根据化学成分的实际分析值，实验点M-1.7、M-2.0、M-2.3的成品球品位分别降低了0.38、1.3、1.68个百分点，MgO含量分别提高了0.83、1.12、1.3个百分点，CaO含量分别提高了1.17、1.87、2.33个百分点随着白云石配比的不断提高，成品球TFe呈降低趋势。

（2）因化学分析存在误差，所以通过理论计算可更好的诠释配加白云石后成品球铁品位降低、MgO含量提高及CaO含量提高变化幅度。计算结果表明：白云石的配加量每提高一个百分点，成品球MgO含量可提高0.194%，CaO含量可提高0.272%。对于高炉生产而言，球团矿适当提高MgO、CaO含量，可为高炉生产降低烧结配比或烧结矿适当降低MgO、CaO含量创造条件。

（3）随着白云石配比的不断提高，成品球冷态强度呈变差趋势。与基准点相比，实验点M-1.7、M-2.0、M-2.3成品球转鼓强度分别降低了1.39、1.76、3.54个百分点，抗磨指数分别提高了1.75、1.99、3.26个百分点。白云石配比为5.6%的M-2.0试验点配料方案其成品球冷态强度尚可满足高炉生产需求，而白云石配比为7.2%的M-2.3试验点配料方案其成品球冷态强度劣化程度严重。因此就成品球的转鼓强度及抗磨指数这两个冷态性能而言，建议工业试验时将白云石配比控制在5.6%以下较为适宜。

5配加白云石对生球性能的影响

随着白云石配比的不断提高，生球性能无明显变化趋势，但均可满足包钢链箅机—回转窑工艺生产要求。在该系列生球制备的试验过程我们发现：在相同的混匀工艺条件下，随着白云石配比的不断提高，混合料混匀程度不断变差。

6配加白云石对生球爆裂温度的影响

经测验，M-1，M-2.0，M-2.3三个实验生球在600℃及700℃条件下均无爆裂、无裂纹现象产生，可满足链箅机生产需求。

7配加白云石对预热球性能的影响

在确定链箅机预热工艺参数条件下（鼓干段温度控制在200℃～280℃，时间3min；抽干段温度控制在450℃，时间5min；预热Ⅰ段温度控制在700℃，时间4.7min；预热Ⅱ段温度控制在1050℃，时间6min，风速在1.50m/s）对试验点的预热球强度进行了测定。

由图2可知：

（1）不论是基准点亦或是试验点配料方案，随着焙烧温度的提高，其成品球抗压强度呈先升高后降低的趋势。

（2）当焙烧温度≥1280℃时，试验点及基准点成品球抗压强度均值虽然达到2000N/以上，但其值波动较大，稳定性差。因此针对各实验点配料方案，适宜的焙烧温度范围为1240℃～1280℃。在保证球团矿产量及满足其他工序温度的需求的条件下，建议将焙烧温度控制在下限，这样利于成品球强度的改善，降低能耗；同时对抑制回转窑结圈起到积极作用。

（3）与基准点相比，配加不同比例白云石的成品球抗压强度在每个温度点均有不同程度的降低，且随着白云石配比提高，降低幅度愈加明显。适宜的预热焙烧制度条件下，配加7.2%白云石配料方案M-2.3的成品球抗压强度较之基准点劣化严重，因此就焙烧性能而言，不建议将白云石配比加到7.2%。

9配加白云石对成品球还原性能的影响

本次实验考查了配加白云石对成品球还原膨胀率及还原度的影响。

图3配加白云石对成品球团还原性能的影响

由图3可知：与基准点相比，配加不同比例白云石的成品球还原膨胀性能稍有提高，但仍在正常膨胀率以内，可满足高炉生产需求；而其还原度变化趋势不是很显著。因此就成品球还原性能而言，包钢球团配加白云石是可行的。

经采用扫描电镜对试验点M-2.3镁质球团矿还原后特征区进行了EDS分析，还原膨胀后球团无裂纹处脉石成分与原始球团基本一致，而裂纹处存在钙、硅、磷元素的富集，尤其钙元素富集严重，这些脉石成分在球团还原过程中的不均匀扩散及局部富集，易形成钙铁橄榄石及铁精须，从而导致球团体积增大，并产生应力集中而断裂。恶化膨胀。球团中配加白云石，会进一步促进球团在还原过程中钙元素富集，恶化膨胀。

10配加白云石对成品球软熔性能的影响

实验点软熔性能实测结果见表3,因M-2.3实验点成品球冷态强度及该配料方案的焙烧性能较差，故没有对该试验点软融性能进行测定。

由表3可知：

（1）较之基准点，配加不同比例白云石的成品球的软化区间无变化，但随着白云石配比的提高，成品球软化开始及软化结束温度明显提高。以M-2.0试验方案成品球为例，其T4提高了27℃，T40提高了29℃。配加白云石后这些软熔性能主要指标的变化表征了配加白云石镁质球团在高炉的软熔位置明显下移，有利于炉料间接还原的发展。

（2）较之基准点，配加不同比例白云石的成品球滴落区间均有不同程度的变宽，以M-2.0试验方案成品球为例，其滴落区间提高了22℃，不利于高炉透气性改善。

（3）较之基准点，M-2.0试验方案成品球压差陡升温度明显提高，提高了38℃。

结论

通过摸索针对包钢球团当前铁料配置下，配加3.6%白云石后球团适宜焙烧工艺制度，本研究建议：其焙烧温度控制范围为1240℃～1280℃。在保证球团矿产量及满足其他工序温度的需求的条件下，建议将焙烧温度控制在下限。这样一方面有利于成品球强度的改善；另一方面可降低能耗；同时对抑制回转窑结圈起到积极作用。

通过综合考查包钢球团配加白云石对生球性能、预热球性能、成球性能及成球冶金性能的影响，结果表明：包钢包钢球团工艺开展配加白云石生产镁质工业试验是可行的。建议将成品球MgO控制在2.0%，白云石配比为5.6%。

参考文献

[1]傅菊英,姜涛,朱德庆.烧结球团学[M].长沙:中南工业大学出版社,1996:1-2.

[2]张一敏.球团工艺与理论[M].北京:冶金工业出版社,1997:1-5.