国内外钙质碱性球团生产实践及发展趋势

钙质碱性球团具有机械强度较高、还原性较好等优点,对降低炼铁焦比、提高产量具有积极的促进作用。随着国内高炉逐渐大型化,高比例球团冶炼的工业应用增加,钙质碱性球团在提高球团应用比例的同时降低了烧结限产引起的碱度不足问题。国内诸多钢铁企业如首钢、太钢及宝钢湛江等基于链篦机-回转窑球团工艺、带式焙烧机球团工艺开展了钙质碱性球团生产探索。总结了国内外钢铁企业钙质碱性球团的性能指标,并结合矿物学原理明确了碱性熔剂对生球性能和焙烧固结强度的影响机制,结合实践给出了生产钙质碱性球团的改进措施。     

国内外钙质碱性球团生产实践及发展趋势

摘要：钙质碱性球团具有机械强度较高、还原性较好等优点,对降低炼铁焦比、提高产量具有积极的促进作用。随着国内高炉逐渐大型化,高比例球团冶炼的工业应用增加,钙质碱性球团在提高球团应用比例的同时降低了烧结限产引起的碱度不足问题。国内诸多钢铁企业如首钢、太钢及宝钢湛江等基于链篦机 回转窑球团工艺、带式焙烧机球团工艺开展了钙质碱性球团生产探索。总结了国内外钢铁企业钙质碱性球团的性能指标,并结合矿物学原理明确了碱性熔剂对生球性能和焙烧固结强度的影响机制,结合实践给出了生产钙质碱性球团的改进措施。     

MgO含量对高铝铁矿球团强度的影响

以高铝赤铁矿为主原料、菱镁矿为含镁添加剂制备镁质球团，探究MgO含量对高铝铁矿球团强度的影响。结果表明，生球落下强度随着MgO含量的增加会小幅下降，但仍然可以满足生产要求；焙烧球抗压强度随着MgO含量的增加呈现先降低再增高后又降低的趋势，当MgO质量分数约为1.80%时有助于降低MgO对焙烧球强度的不利影响；菱镁矿直接进入球团会大幅降低焙烧球抗压强度，需要经煅烧处理后才能用于镁质球团生产。采用FactSage热力学软件计算了MgO含量在不同焙烧温度下对球团液相生成量的影响规律，结合球团微观结构观察、孔隙度检测等多种手段，探究了MgO含量影响球团强度的作用机理。通过球团焙烧热力学、微观结构分析结果可知，焙烧球强度与焙烧时液相生成量密切相关，液相生成量在MgO质量分数为1.80%附近达到峰值，适量的液相加快了结晶质点的扩散，填充了球团中的孔隙，有利于焙烧球强度的提升。在适量的范围内添加镁质熔剂有助于降低其对高铝铁矿球团焙烧球强度的不利影响，该结论可为高铝镁质球团研究提供重要参考。     

马钢球团配用黏性姑精矿实验研究

为了解决黏性姑山赤铁精矿(姑精矿)用于烧结生产引起烧结质量指标降低,球团生产混合料难以混匀,球团质量变差,生产波动大等问题,开展了将姑山磁铁精矿B精、C精和姑精矿在矿浆状态下预先混匀成姑山混合精矿实验,并研究了姑精矿粒度、配比等因素对生球制备、球团预热焙烧制度和球团性能的影响。结果表明:在矿浆状态下混匀可使姑精矿在姑山混合精矿中分布均匀,添加姑精矿润磨后,造球混合料细粒级含量增加,姑精矿较磁铁精矿润磨性能好;使用造球混合料2号造球,生球落下强度为7.8次/(0.5 m),较磁铁精矿生球落下强度提高1.3次/(0.5 m)。在预热温度950℃、预热时间18 min、焙烧温度1 200℃、焙烧时间20 min时,焙烧球团强度为2 987 N/球,较磁铁精矿混合料焙烧球团强度降低129 N/球,姑精矿的加入对球团的焙烧强度不利。生产中可以通过适当提高焙烧温度或姑精矿细度的措施来满足高炉对球团强度的要求。     

马钢球团配用黏性姑精矿实验研究

摘要：为了解决黏性姑山赤铁精矿（姑精矿）用于烧结生产引起烧结质量指标降低,球团生产混合料难以混匀,球团质量变差,生产波动大等问题,开展了将姑山磁铁精矿B精、C精和姑精矿在矿浆状态下预先混匀成姑山混合精矿实验,并研究了姑精矿粒度、配比等因素对生球制备、球团预热焙烧制度和球团性能的影响。结果表明：在矿浆状态下混匀可使姑精矿在姑山混合精矿中分布均匀,添加姑精矿润磨后,造球混合料细粒级含量增加,姑精矿较磁铁精矿润磨性能好;使用造球混合料2号造球,生球落下强度为7.8次/（0.5m）,较磁铁精矿生球落下强度提高1.3次/（0.5m）。在预热温度950℃、预热时间18min、焙烧温度1200℃、焙烧时间20min时,焙烧球团强度为2987N/球,较磁铁精矿混合料焙烧球团强度降低129N/球,姑精矿的加入对球团的焙烧强度不利。生产中可以通过适当提高焙烧温度或姑精矿细度的措施来满足高炉对球团强度的要求。     

铁矿球团粘结剂——膨润土

膨润土又叫作皂土、膨土岩和斑脱岩。它是以蒙脱石为主要含量的粘土矿物。在铁矿球团生产中,常以膨润土来作粘结剂以提高在焙烧前生球的机械强度。膨润土之所以应用在球团生产上,和其它行业一样,就是由于它有高度的粘结性和吸附性,能提高湿     

铁矿球团生球的固结机理及强化途径

通过生球强度破坏机理分析,得出通过对造球原料进行润磨可以有效的增大晶粒间的范德华力,增加生球的机械强度,添加能够通过范德华力、静电力、氢键、化学键、配位键等与铁矿颗粒表面发生作用的粘结剂也可以有效地提高生球的机械强度;提高球团的爆裂温度的有效方法是均衡球团表面气化和内部扩散作用,均衡球团表面气化和内部扩散作用的主要措施是降低球团表面气化的速度,使表面扩散速度减小,添加具有亲水基的有机粘结剂和膨润土可以降低自由水或毛细水的扩散速度,提高球团的爆裂温度;通过对造球原料的改性对生球的强度的提高是有限的,添加有机粘结剂或复合粘结剂强化生球强度仍然是今后发展的一个重要方向。     

主动旋转式卸料装置在冷压球团输送中的应用

冷压球团制备技术在冶炼生产中广泛应用,湿球团的输送是关键工序,为防止湿球团被破坏粉碎,在分析普通犁式卸料装置特点的基础上,改装应用主动旋转式卸料,从而保证球团的强度,降低粉碎率,对生产实践有一定的借鉴意义。     

格迪达铁矿球团的粘结相

许多研究者都试图改善装入直接还原炉或高炉前的球团机械强度。在还原过程中,主要是由于赤铁矿转变为磁铁矿,而使球团强度大大下降。在球团中添加粘结剂(石灰、白云石或者其他粘结剂),以使还原粉化减到最低限度。     

创新型球团生产技术

<正>当前,国际上普遍采用的球团生产技术主要有竖炉工艺和链簏机一回转窑工艺。为了大量使用低价细矿粉,从而降低球团生产成本,西门子金属技术公司新近开发出了一种创新型球团生产技术——环式制球技术(CPT)。当前,全球高炉炉料中球团用量都呈现逐步增加的趋势,各球团厂为了降低原料采购成本,更多地使用细矿粉,这样容易造成球团强度降低及生产率下降。此外,采用传统工艺路线生产球团,设备占地面积太大,导致一些受到场地限制的钢     

钙质添加剂对碱性球团性能的影响

根据节能减排和绿色低碳的需要,球团矿在高炉炉料结构中占比逐渐增加,而碱性球团也逐渐成为当前球团研究的热点.文章以常见的钙质添加剂种类结合碱性球团生产应用现状,分析了钙质添加剂对碱性球团生球性能、预热球氧化性能和强度性能的影响,为碱性球团的应用和推广提供了参考.     

微硅粉-碎硅石粉复合球团粒度组成对球团性能的影响

工业硅企业生产中产生大量微硅粉和碎硅石废弃物，通过制备微硅粉-碎硅石粉复合球团返炉冶炼，可以提高工业硅生产资源利用率，达到降本增效的目的。本文通过控制微硅粉-碎硅石粉复合球团的粒度组成来改善球团强度，最终得到强度满足生产要求的球团。当球团中微硅粉含量占比40%的优化条件下，微硅粉-碎硅石粉复合球团干球团落下强度15.5次，抗压强度2 197 N,热球团落下强度15.4次，抗压强度1 703 N。复合球团性能优越，满足生产要求。     

硼铁精矿含碳球团还原过程强化

为了提高硼铁精矿含碳球团的还原速率,考察了机械活化、添加催化剂、配加高反应性还原剂等强化因素对球团还原行为的影响。试验结果表明:通过矿/煤机械混磨、添加Na_2CO_3、配加木炭等均可以提高碳热还原速率;矿/煤机械混磨促进效果最明显,磨矿0.5 min时即可明显加快还原速率、降低起始还原温度,继续延长磨矿时间,其还原速率增加不明显;配加木炭会促进铁晶须的发展,导致球团体积膨胀,降低金属化球团强度。综合考虑各种强化措施对还原的促进效果、对球团性能的影响、可获得性以及加工成本,认为矿/煤机械混磨是最佳选择。     

配加高铁赤泥降低球团矿膨润土用量的研究

利用高铁赤泥的吸水性和胶结作用进行了降低球团膨润土用量的试验研究。实验室试验和工业试验结果表明:配加高铁赤泥能有效减少膨润土用量,其配比可由1.5%降到0.8%;当膨润土配比为0.8%时,生球强度、成品球强度、化学成分等都能满足球团生产要求;在冶金性能方面,添加赤泥球团的低温粉化指标优于普通球团,而还原性、还原膨胀、软熔性能低于普通球团。     

高强度生物质含碳球团制备及性能优化

炼铁原料劣化趋势难以改变,含碳球团为低碳冶炼提供了可能。将生物质作为清洁可再生零碳排放碳源、用于制备含碳球团还原剂成为钢铁企业节能降碳生产的发展趋势之一。目前限制含碳球团应用的关键因素是其高温强度较差,研究如何提高含碳球团高温强度具有重要意义。为此,采用大石河粉为含铁原料、生物质热解炭为还原剂,探究成型压力、水分添加量、焙烧制度及黏结剂种类对含碳球团的影响。结果表明,含碳球团强度随着成型压力和水分添加量增加均先升高后降低,以16 MPa成型压力和8%水分添加量为宜。随着还原温度升高,生物质含碳球团强度先降低后升高,由于在900～1 000℃温度区间发生晶格畸变,导致体积膨胀,强度最差;后期随着温度升高,金属铁逐渐汇聚成片,强度和金属化率均逐渐升高,1 200℃下金属化率可达84.84%。使用膨润土、水玻璃作为黏结剂时,常温强度较差,通过提高两者添加量可在一定程度上提升高温强度,但水玻璃含碱金属钠,不利于高炉顺行;使用标准水泥作为黏结剂时,常温和高温强度均较差,且生产效率较低;使用有机黏结剂CMC常温强度较高,但其在高温下易分解,球团高温强度较差;使用复合黏结剂可以同时获得常温和高温强度...     

含铁尘泥金属化球团的合理渣系

基于转底炉工艺,结合FeO-SiO_2-CaO三元相图,对金属化球团的渣系进行理论分析,同时开展模拟实验,研究了含铁尘泥金属化球团合理渣系结构。结果表明,对于含铁尘泥球团,当二元碱度为0.37~0.67时,渣系熔点小于1 150℃,球团在较低的还原温度下即可形成液相;随着渣系碱度的逐渐降低,含铁尘泥金属化球团的抗压强度呈现先增大后降低的趋势,当球团碱度为0.61时,抗压强度达到最大;金属化球团的强度与反应温度呈正相关性,反应温度的提高可大幅提高球团的强度。当球团二元碱度为0.85时,反应温度由1190℃提高至1220℃,球团的抗压强度可提高近100%。但随着球团碱度逐渐降低,不同温度条件下球团抗压强度的差异逐渐减小。     

太和钒钛磁铁精矿钠化氧化球团还原膨胀的研究

本文对太和钒钛磁铁精矿加钠和不加钠焙烧球团的还原膨胀进行了研究。两类球团的主要物相组成均为赤铁矿和铁板钛矿。低温还原过程中,球团的膨胀主要发生于赤铁矿向磁铁矿的还原阶段。通过测试发现,还原球团中磁铁矿的微区应力随赤铁矿钛固溶量的增加而增大。由于钠盐的作用,钠球赤铁矿的钛固溶量较同温度焙烧的白球的要高1％,因此钠球还原球团的微区应力较大。俄歇谱分析表明,钠球中,元素Na、V、Si在晶界偏析,这造成球团晶间强度的大大降低。由于强度的降低和微区应力的增大,钠球在低温还原时,结构严重破坏,产生异常的还原膨胀。     

高球比炉料结构下镁质球团的冶金性能研究

为了优化高炉炉料结构,增加镁质熔剂性球团矿入炉配比(球比),对不同碱度(R)镁质熔剂性球团冶金性能和高炉炉料结构熔滴性能进行研究。结果表明:白云石的粘结作用,使得镁质熔剂性球团生球性能明显改善;随着R增大,焙烧球中Mg~(2+)进入磁铁矿晶格中并占据了铁离子扩散产生的空位,并生成铁酸镁和钙镁橄榄石,降低了Fe_2O_3再结晶固结能力,使球团的强度降低,球团还原过程中Mg~(2+)能均匀分布在浮氏体内,使得还原膨胀率逐渐降低;还原度指数在R=0.56时降低明显,但随着R增大还原度指数明显升高,有利于还原;单一镁质熔剂性球团的软化熔滴性都有不同程度的改善,R=1.2时球团性能最好;高球比综合炉料软化熔滴性均有明显改善,炉料结构为25%烧结矿+75%球团矿时效果最好。综合考虑,球团R不宜过高或过低,应控制在1.0左右。     

包钢含碳球团外滚煤粉焙烧的初步研究

包钢现有一台从日本引进的年产110万吨的带式球团焙烧机,目前是使用自产低氟铁精矿和外购铁精矿生产球团矿。包钢普通铁精矿中含有较多的氟和碱金属,致使在球团的焙烧过程中,氟挥发造成车间和大气的污染;且球团还原膨胀严重、还原强度低,质量较差,难以满足高炉生产的要求。我们认为用包钢普通铁精矿生产球团矿时,出现质量不佳和氟污染等问题,都和生产氧化球团有密切的关系。倘若不生产氧化球团,而是生产高FeO球团,则有可能显著地抑制球团的还原膨胀和氟的污染。为此,我们提出:“包钢内配碳球团外滚煤粉焙烧,生产高FeO球团新工艺”的研究课题。     

配矿对改善昆钢球团质量的影响

在综合考虑昆钢10种单一铁精矿成球性能以及球团预热、焙烧性能的互补性、铁精矿TFe品位、原料成本、矿石供应量等因素影响的前提下，对10种配矿方案的造球性能以及球团预热、焙烧性能进行了研究。结果表明，与昆钢生产使用的配矿结构相比，通过对铁精矿进行优化配矿，采用C矿：E矿：H矿=30％：40％：30％的配矿结构，能最大幅度地降低膨润土用量，提高生球质量和球团矿强度，保障球团有效TFe品位，降低原料成本。