球团配加高镁精矿改善冶金性能的工业试验

2014-12-22孙涛孙广伟陈伟

河南冶金 2014年4期

孙涛孙广伟陈伟

(1．安阳豫河永通球团有限责任公司; 2．安阳钢铁股份有限公司)

0 前言

安阳豫河永通球团有限责任公司年产120 万t链篦机－回转窑球团矿生产线于2010年建成投产，产品主要供给安阳钢铁股份公司高炉生产。理论研究表明，含铁炉料软熔带的阻力损失占整个高炉阻力损失的三分之二以上，熔滴性能直接影响高炉内软熔带的位置和厚度，影响Si、Mn 等元素的直接还原，从而影响生铁的成分和高炉技术经济指标。如何改善球团的熔融滴落性能，还原度和膨胀性能及冷态强度等冶金性能，满足高炉大型化生产要求成为首要研究的课题。

国内外研究及生产实践表明，生产低硅含镁球团有利于球团矿的高温冶金性能大幅度改善，集中表现在高温还原性的提高和球团矿软熔温度提高，并使软熔区间变窄，透气性改善，可提高高炉内间接还原率，使炉况顺行、稳定，降低焦比，提高生产率，从而降低炼铁成本。

1 试验

1．1 试验原料

为改善球团矿的冶金性能，豫河永通球团公司曾采取过一系列提高球团矿MgO 含量的措施，主要是在预配料阶段配加一定比例的含镁添加剂，如配加高镁粉、炼钢污泥等。生产实践表明:配加这些含镁添加剂后回转窑结圈现象严重，无法长时间连续稳定运行。

在提高球团矿MgO 含量方面，除了可在原料中配加镁质熔剂外，还可选择配加高氧化镁铁矿原料的途径实现。通过对国内外高氧化镁铁矿资源市场分析，在满足球团矿生产要求方面，试验选用的进口高镁精矿无论化学成分还是粒度均优于其它高镁精矿，该矿属于高镁低硅精矿，MgO 含量5．52%，SiO2含量0．79%，配加该高镁精矿既可以提高球团矿MgO 含量，又可以降低SiO2含量。由于该矿－200目含量较其它原料低，使用前需进行磨细处理。试验原料理化指标见表1。

表1 原料理化指标 %

1．2 试验方法

自2014年4月份起，开始在120 万t 链篦机－回转窑球团矿生产线进行配加高镁精矿的工业试验。保持球团矿日产4000 ±25 t/d 不变，镜铁矿配加10%，通过调整高镁精矿和酸性矿比例拟定4 个方案分阶段进行试验，每阶段试验期限10 天，高镁精矿配加比例依次为0%、10%、15%、20%，为保证配比100%同比减少酸性矿比例。不同方案含铁原料结构配比见表2。

表2 含铁原料结构配比 %

2 试验结果及分析

2．1 高镁精矿对生球性能的影响

高镁精矿对生球强度的影响比较显著，由于该矿的亲水性较差，粒度较粗，造球性能差。为此，配加时将其先输送至湿磨——陶瓷过滤机系统进行润湿、磨细处理;磨机以100 t/h 料量对含铁原料磨细处理，不足部分以酸性矿补齐，以改善其造球性能。生球、成品球强度及膨润土消耗指标见表3。

表3 生球、成品球强度及膨润土消耗指标

由表3 可以看出，配加高镁精矿后，生球强度、成品球抗压强度均有下降趋势，生产中适时调整膨润土比例来保证生球落下强度为5 ±1 次/个球，抗压强度≥12 N/个球。随着高镁精矿配加比例的提高，膨润土消耗升高了1．2 kg/t ～4．3 kg/t。

2．2 高镁精矿对球团矿化学成分的影响

随着高镁精矿比例的增加，球团矿的化学成分变化较为明显，其品位、SiO2含量均有下降趋势，而MgO 含量有升高趋势。球团矿化学成分变化见表4。

表4 球团矿化学成分 %

由表4 可以看出，随着高镁精矿配比的增加，球团矿品位、SiO2含量均有下降趋势，MgO 含量有升高趋势，球团矿品位从63．51%降到62．71%，下降了0．8%，SiO2含量从6．51%降到5．87%，降低了0．64%，MgO 含量从0．55%升高至1．51%，升高了0．96%。引起成分变化的原因分析，与酸性矿比较，该矿具有品位低，SiO2含量低(＜1%)，MgO 含量高的特点，当增加高镁精矿比例后，酸性矿比例就相应减少，同时由于其粒度粗，亲水性差，在试验中导致膨润土配加量升高，品位降低幅度较大，SiO2含量降低幅度与预期存在一定偏差。

2．3 高镁精矿对球团焙烧制度的影响

配加高镁精矿后，球团矿中MgO 含量大幅度升高。球团矿中MgO 含量的变化对抗压强度的影响与热工制度紧密相关。球团生产主要热工参数与技术经济指标见表5。

表5 球团生产主要热工参数与技术经济指标

由表5 可以看出，当焙烧温度≤1250 ℃时，随着MgO 含量升高，抗压强度有下降趋势，当焙烧温度≥1250 ℃时，抗压强度有升高趋势。分析认为，在球团矿氧化焙烧时，MgO 既可能进入渣相，也可能进入氧化铁颗粒，这需视氧化焙烧温度高低来定，由于磁铁矿氧化和铁离子扩散比镁离子扩散快得多，当焙烧温度≥1250 ℃时，才能使镁离子扩散到磁铁矿晶格中与Fe2O3发生固相反应，形成MgO·Fe2O3，还有部分MgO 进入磁铁矿晶格中，有稳定Fe3O4晶格的作用，在这种情况下，有利于球团矿强度的改善;反之，当焙烧温度≤1250 ℃时，有较多的MgO 进入了渣相，势必影响强度变差。试验中为了消除球团矿MgO 含量的升高对抗压强度产生的负面影响，将焙烧温度提高了20 ℃～30 ℃，同时燃料消耗亦增加了1．11 kg/t ～2．51 kg/t。

2．4 高镁精矿对球团还原性、还原膨胀率的影响

随着高镁精矿比例的增加，球团矿中MgO 含量亦增加，对球团矿的还原性、还原膨胀率均有改善作用。球团矿还原度、还原膨胀率见表6。

表6 球团矿还原度、还原膨胀率 %

分析认为，球团矿中的大部分MgO 进入铁相，少部分进入渣相，由于铁橄榄石(2FeO·SiO2)的生成温度较高(约900 ℃)，而渣中少量MgO 则在较低温度下即可与SiO2(约680 ℃)或Fe2O3(约600 ℃)发生固相反应，以2MgO·SiO2或MgO·Fe2O3形式存在于渣中，减少了难还原的铁橄榄石生成量。当球团矿中存在足够数量MgO 时，焙烧过程中就会形成稳定的铁酸镁(MgO·Fe2O3)，在还原时能抑制Fe2O3成Fe3O4时所产生的晶格转变，中温还原则生成FeO 和MgO 的固溶体，能抑制“铁精须”的生成。另外，由于Mg2+离子半径(0．6 ×10－10m)小于Fe2+离子半径(0． 74 ×10－10m)和Ca2+离子半径(0．99 ×10－10m)，Mg2+能均匀地分布在浮士体内，不致引起局部膨胀应力。

2．5 高镁精矿对球团熔滴性能的影响

取不同高镁精矿配比条件下生产的球团矿，分别进行熔融滴落性能检测，球团矿熔滴试验结果见表7。

表7 球团矿熔滴试验数据 ℃

从试验结果可以看出，配加高镁精矿后，球团矿开始软化温度(T10)升高约20 ℃左右，熔化开始温度(Ts)随着MgO 含量升高，呈现上升趋势，球团矿滴落温度基本在同一水平，有升高趋势。而软熔区间(Td－T10)、熔化区间(Td－Ts)均呈明显变窄趋势，两区间变窄有利于高炉透气性的改善。

3 使用效果

豫河球团自2014年4月份开始在原料中配加高镁精矿工业试验，其目的是一方面改善球团矿冶金性能，另一方面是缓解烧结环节添加镁质熔剂对生产带来的影响，可以平衡因在烧结中添加过量对产质量的压力。随着高镁精矿比例增加，由于该矿与酸性矿相比亲水性较差，粒度较粗，造球性能差，对生球强度造成不利影响，生产中通过提高磨机处理量、增加膨润土使用量等措施改善生球强度，随着球团矿MgO 进一步提高，成品球抗压强度有降低趋势，操作上适时调整热工制度，将焙烧温度提高了20 ℃～30 ℃，使焙烧温度≥1250 ℃，成功消除了因球团矿MgO 含量的升高对抗压强度产生的负面影响。通过对各阶段球团矿冶金性能试验，均表明球团矿的还原性、还原膨胀率及熔滴性能全面改善，达到了预期目的。