链箅机-回转窑工艺生产碱性球团矿工业试验

摘要：在实验室研究的基础上,开展了链箅机-回转窑工艺生产碱性球团矿工业试验。结果表明,生产二元碱度（CaO/SiO2）为1.0左右的球团矿时,与酸性球团矿生产工艺相比,将预热段温度提高30℃左右,回转窑窑头温度降低10℃左右,链箅机的机速降低0.3m/min左右,成品球团矿的抗压强度可达到或稍高于酸性球团矿。碱性球团的还原膨胀率受球团矿抗压强度以及碱度影响较大,当球团矿抗压强度相当于（或大于）酸性球团矿,且碱度大于1.0时,其还原膨胀率才能低于或接近酸性球团矿。     

链箅机-回转窑工艺生产碱性球团矿工业试验

在实验室研究的基础上,开展了链箅机-回转窑工艺生产碱性球团矿工业试验。结果表明,生产二元碱度(CaO/SiO_2)为1.0左右的球团矿时,与酸性球团矿生产工艺相比,将预热段温度提高30℃左右,回转窑窑头温度降低10℃左右,链箅机的机速降低0.3 m/min左右,成品球团矿的抗压强度可达到或稍高于酸性球团矿。碱性球团的还原膨胀率受球团矿抗压强度以及碱度影响较大,当球团矿抗压强度相当于(或大于)酸性球团矿,且碱度大于1.0时,其还原膨胀率才能低于或接近酸性球团矿。     

PMC矿粒度及球团预热、焙烧工艺参数的选择

 为了促进PMC矿粉的高效利用,研究了PMC矿粉粒度和预热、焙烧温度对球团矿抗压强度、还原度、低温还原粉化、膨胀率、转鼓强度、孔隙率和熔滴性能的影响。结果表明,随着预热、焙烧温度的升高,改善了球团矿的抗压强度、还原度、转鼓强度和软熔滴落性能,低温还原粉化率变化幅度较小。随着焙烧温度的升高,膨胀率先升高后降低,孔隙率降低。随着预热温度的升高,1号球团矿 (PMC 0.074 mm)的膨胀率下降,2号球团矿(PMC 0.045 mm)的膨胀率小幅度升高;随预热温度的升高,两种PMC球团矿孔隙率先降低然后升高,在预热温度为950 ℃时,孔隙率最低。根据上述研究结果,通过加权灰色关联度法确定了PMC矿球团生产最佳工艺参数,粒度为0.074 mm,预热温度为925 ℃,焙烧温度为1 300 ℃。     

球团矿抗压强度对其冶金性能的影响

对一种细粒度磁铁精矿粉制备的生球团,通过调整其预热及焙烧工艺参数,生产出不同抗压强度的球团矿,并对其孔隙率以及还原度和还原膨胀率进行了测定。试验结果表明,随着球团矿抗压强度的提高,其孔隙率呈下降趋势,其900℃还原度也呈下降趋势,而还原膨胀率变化不大。对不同抗压强度球团矿的矿相进行了测定,结果表明,预热时间的延长,使球团初期的预热氧化过程更加完全,Fe2O3微晶键更好地发育和长大,而焙烧温度的升高,则可以促进后期Fe2O3的再结晶和长大,提高晶键互连程度,晶粒紧密连接成片,孔隙率下降,使焙烧球团具有较高的抗压强度,但结构致密,变得难以还原。     

焙烧温度与球团矿强度和还原性的关系

针对首钢京唐504 m2带式焙烧机生产的球团矿抗压强度高,而还原性差的问题,通过研究不同焙烧温度下球团矿的抗压强度、还原度、还原膨胀率及其显微结构的变化,得出以下结论:随着焙烧温度从1 200℃提高到1 280℃,磁铁矿球团的抗压强度提高,而还原度明显降低,焙烧温度为1 230℃时,球团还原膨胀率最低。综合考虑,应在满足抗压强度的前提下,尽量降低焙烧温度,以改善球团矿的冶金性能。根据试验结果对带式机焙烧温度进行调整后,球团矿抗压强度控制在3 000 N/P左右,还原度提高到67.78%,还原膨胀率也控制在18%以下,取得了显著效果。     

基于高品质铁精矿的配矿球团性能

为生产满足氢基竖炉需求的高品质球团矿，对不同产地的4种高品质铁精矿粉进行化学成分、连晶强度、圆形度、比表面积、粒度、成球性能以及氧化球团制备等进行了研究，在此基础上，设计开展了基于4种高品质铁精矿不同配矿结构的10种配矿系列实验以及球团矿理化性能检测。研究结果表明，山西三石铁精粉不适合进行生球制备实验，并且在氧化焙烧温度1 250℃、焙烧时间30 min条件下，配矿1系列生球综合性能最差，氧化球团矿抗压强度最低、还原膨胀率最高；配矿5系列生球和氧化球团的性能反之，均符合HYL标准还原膨胀率低于15%的要求。综合考虑各项配矿系列生球性能、氧化球团矿抗压强度及还原膨胀率等性能，10种混合配矿方案均符合气基竖炉的生产要求，在实际生产中建议从铁精粉的长期稳定供应及综合生产成本综合考虑合理选择配矿方案。     

煤粉粒度对预热含碳球团抗压强度的影响

为了弄清含碳球团配煤粒度对球团抗压强度的影响规律,研究了配加不同粒度煤粉的含碳球团在中性气氛中预热至不同温度后的抗压强度。结果表明:当温度小于1 000℃时,煤粉粒度对含碳球团的抗压强度影响不大,而当温度大于1 000℃后,煤粉粒度对含碳球团的抗压强度有显著影响;当配加煤粉的粒度介于0.074~0.106mm时,含碳球团还原后的抗压强度最高,煤粉粒度过细或过大都不利于球团强度的提高;在高温还原过程中,煤粉粒度越细含碳球团的还原速率越大,金属化率越高。     

使用石灰石生产低硅碱性球团矿试验

旨在研究通过使用石灰石生产低硅碱性球团矿,掌握石灰石作为碱性熔剂对造球、焙烧及焙烧球冶金性能的影响,探索适宜的工艺措施。结果表明,经过细磨处理的石灰石对生球性能有改善作用,生球落下和抗压强度有一定程度的提高;随着石灰石配比的升高,焙烧球抗压强度逐渐降低,提高焙烧温度能改善配加石灰石的球团矿抗压强度。在研究的矿粉条件下,球团矿碱度在1.00以下时,还原膨胀率较高,不能满足入炉要求;碱度达到1.00以上时,球团矿还原膨胀率降到20%以下。     

低硅含镁球团矿抗压强度及冶金性能

提高入炉原料品位降低硅含量,改善冶金性能是高炉精料的主要方向。研究了低硅球团矿的还原膨胀率及MgO对低硅球团矿抗压强度和冶金性能的影响。研究结果显示,低硅球团矿虽然具有品位高,脉石含量低等优点,但随着SiO2含量的降低球团矿还原膨胀率恶化,影响高炉冶炼。低硅球团配加含镁添加剂可以有效控制还原膨胀率,同时改善球团矿的还原度和熔滴性能。球团矿SiO2的质量分数低于2%时,还原膨胀率在60%以上;当MgO的质量分数提高到2.15%以上时,还原膨胀率能降到20%以下,但随着MgO含量的增加低硅球团矿抗压强度下降,需要提高焙烧温度,才能形成稳定的铁酸镁,改善抗压强度。MgO的质量分数为2.15%时,焙烧温度要提高到1 270℃,MgO的质量分数超过2.8%以上时,焙烧温度需要提高到1 300℃。     

不同含镁添加剂对球团矿工艺参数及质量的影响

 MgO对高铁低硅烧结中烧结矿的质量有不利影响,但其可以改善球团矿的冶金性能。因此,不在烧结矿而在球团矿中添加MgO,可在改善烧结矿质量的同时提高球团矿的冶金性能。不同的含镁熔剂对球团工艺参数和性能影响不同。通过试验研究了在高铁低硅条件下,白云石、蛇纹石、硼泥和镁质添加剂等4种含镁添加剂对球团造球,焙烧工艺及对球团矿物化性能和冶金性能的影响。试验结果显示,镁质添加剂对提高球团矿MgO含量、控制低硅球团矿还原膨胀率、改善球团矿还原度和熔滴性效果最好。     

气基竖炉直接还原球团技术的发展

论述了球团矿质量对气基竖炉直接还原生产和DRI质量的影响以及DRI质量对炼钢生产的影响.介绍了提高气基竖炉直接还原工艺用球团矿质量的技术,包括降低Si02含量、降低粘结趋势、提高还原性和提高大粒度(12.5～16.0 mm)球团比率等措施及其发展.指出若把低TFe、高脉石含量的高炉用球团矿直接用于气基直接还原竖炉,至少应该采用球团涂层技术;如果球团矿脉石含量较高,需要借助工业试验进行综合分析以确定其经济性.     

配加蒙古精矿对球团矿性能的影响

对蒙古精矿在包钢624 m2带式球团的合理利用进行了全面研究。研究表明,随着蒙古精矿配比增加,球团矿品位提高,还原膨胀率增加,当配比小于20%时,还原膨胀率小于20.0%,主要是由于还原后球团矿矿物组成中析出大量金属铁,在浮氏体(FexO)转变为铁的阶段,铁晶粒自浮士体表面向外长出晶须,晶须的生长让晶粒产生位移或晶粒开裂,导致球团结构疏松发生膨胀。通过添加适量矽石,可显著降低球团还原膨胀率,当配加30%～50%的蒙古精矿时,可通过添加1.0%～2.0%的矽石,将球团还原膨胀率降低至20%以内,球团矿质量满足高炉冶炼生产要求。     

熔剂对高镁碱性球团强度影响的研究

为了降低烧结工序的环境污染和能耗,提出了生产高镁碱性球团的构想。通过研究不同碱度条件下球团矿的抗压强度变化规律,得出R为1.0时高镁碱性球团的抗压强度最大(2 830 N/个);在此基础上又研究了熔剂种类对高镁碱性球团强度的影响,确定了白云石和石灰石搭配最佳,并分析了熔剂种类对高镁碱性球团矿显微结构的影响。     

蛇纹石对磁铁矿和赤铁矿球团的影响

研究了蛇纹石对磁铁矿和赤铁矿2种不同矿粉球团的生球质量、抗压强度和冶金性能的影响。结果表明：配蛇纹石后赤铁矿和磁铁矿球团的生球质量都得到改善。配蛇纹石后磁铁矿和赤铁矿球团预热强度都下降,在相同温度和蛇纹石质量分数下,赤铁矿球团预热强度比磁铁矿球团低50~100 N/个,在焙烧温度小于1280 ℃时,随着蛇纹石质量分数的增加,磁铁矿和赤铁矿球团抗压强度都下降,但在1300 ℃的温度下,配蛇纹石的球团抗压强度比基准期球团抗压强度高。配蛇纹石后磁铁矿和赤铁矿球团还原膨胀率都下降。蛇纹石质量分数为1.5%时,球团矿还原度相对高。     

添加OG泥对竖炉球团强度的影响

针对唐山建龙烧结厂竖炉球团添加OG泥后抗压强度出现的变化进行了研究。通过对原料粒度、球团矿抗压强度及其矿相结构进行分析和鉴定。结果表明：竖炉球团由于焙烧不均匀，造成部分球团出现双层结构，导致其抗压强度明显降低。添加OG泥后。球团矿中出现了液相固结，球团矿抗压强度因此而大幅度提高。     

添加赤铁矿对碱性球团性能的影响

通过向碱度为1的球团矿中配加不同比例赤铁矿,探究赤铁矿的加入对碱性球团性能的影响。试验结果表明,随着赤铁矿的配比由0%提高到40%,生球落下强度提高、抗压强度变化不明显;焙烧球团矿的抗压强度下降,由未加赤铁矿的2 460 N/P降低到含40%赤铁矿的1 890 N/P;成品球内部孔隙率由25.84%下降到21.45%,平均孔径由2 184.7提高到3 937.9 nm;通过显微观察,发现赤铁矿再结晶比磁铁矿固相固结方式形成的晶体结构松散,晶体间的联结较弱;配加赤铁矿对碱性球团矿还原膨胀率起到明显改善作用,由30.45%降低到13.23%。综合来看,向碱度为1的球团矿中配加适量赤铁矿的技术是可行的。     

攀枝花钒钛铁精矿球团还原膨胀试验研究

运用球团形貌在线监测试验装置监测并研究了粘结剂含量及焙烧气氛对球团还原膨胀率的影响.结果表明:在温度1 100～1200℃下,将添加了小于1.5％膨润土的攀枝花钒钛铁精矿球团进行磁化焙烧,所得球团还原时的最大线膨胀率小于5％,球团矿不粉化,利于高炉冶炼顺行.     

不同巴润精矿配比球团矿的还原膨胀试验研究

对不同巴润精矿配比球团矿的还原膨胀进行了试验研究,结果表明,球团矿的还原膨胀率与巴润精矿的配比呈显著的正相关。球团生产配加巴润精矿时,其配比应控制在30%以内。巴润精矿球团矿的还原膨胀率高主要是由于巴润精矿中含有较高的挥发组分所致,挥发组分还原膨胀的观点,可以圆满地解释白云鄂博铁精矿引起的球团矿的恶性膨胀,是对球团矿还原膨胀理论的完善和创新。     

磁化水对改善球团矿冶金性能的效果

为改善球团矿的冶金性能，用磁化水对包钢全无氟精矿造球，在包钢１６２ｍ＾２带式焙烧机上进行了球团投笼焙烧试验。试验结果表明，在最佳试验条件下，与普通水造球相比，球团矿抗压强度及还原度分别提高４５．６％和２８．５％还原体积膨胀率降低２１．６％。     

高镁球团改善炉料结构理化性能的实验研究

实验发现,添加MgO能很好地改善球团矿的高温冶金性能。随着MgO的增加,球团矿的高温还原度和软熔滴落性能得到改善,且低温还原粉化率和膨胀率均有明显下降。但与此同时,当球团矿镁含量上升时,其抗压强度、落下强度下降得比较明显。因此在高炉中配加含MgO球团时,需要综合考虑高MgO球团的理化性能对炉料结构影响。该结果实际运用于某厂的球团生产,为其高炉炉料中添加高镁球团提供了理论基础和技术支持。