球团抗压强度影响因素技术分析

高晓梅

(太原钢铁(集团)有限公司矿业分公司)



球团抗压强度影响因素技术分析

高晓梅

(太原钢铁(集团)有限公司矿业分公司)

摘要为了找到球团厂生产球团抗压强度与炼铁厂入厂检验球团抗压强度存在偏差的原因，进行了球团抗压强度的测定方法分析研究，并针对性地开展了水分和运输环节对球团矿抗压强度影响的试验。根据试验结果，规范了球团厂和炼铁厂的取制样标准，确定了适宜的球团入厂抗压强度验收标准，既满足了高炉用料，又充分保证了球团厂回转窑的安全运行，经济效益显著。

关键词球团抗压强度影响因素球团水分

太钢某链回环球团矿生产工艺2004年投产后，通过不断的技术改造、科技攻关和管理提升，球团矿生产工艺逐步得到稳定，球团矿各种指标达到国内先进水平。膨润土消耗、球团矿煤单耗两项指标在同行业排名第一，链篦机利用系数、球团矿品位、筛分指数等指标在国内名列前茅。

2011年10月开始，为尽快提高球团抗压强度，要求球团抗压强度≥2 000 N的比率≥75%。但通过炼铁厂和球团厂内部检验数据的对比，两者偏差较大，球团厂球团抗压强度≥2 000 N的比率比炼铁厂检验平均高约15个百分点，最高相差26.75个百分点。为了使球团抗压能够获得代表性的数据，有效指导球团生产以及对球团抗压值得出明确合理的指标要求，围绕提高球团抗压强度检验一致性从炼铁、球团厂的检验设备、水分、运输环境等方面开展了一系列的攻关和创新工作。

1球团抗压强度的测定

球团抗压强度指球团矿受压的最大破碎载荷，是一个表征球团矿机械强度的指标[1]。铁矿石球团矿在进入高炉或直接还原炉窑之前和之后，经过多次装卸、转运、堆积和运动，要经受碰撞、冲击、挤压和磨擦等各种严酷的机械作用，在这些机械作用下将有一部分球团矿破碎而产生小块和粉末，从而影响炉矿顺行和生产指标。球团的抗压强度直接影响高炉炉内的小块和粉末数量。炉窑内的粉末少，料层透气性好，有利于炉窑的顺行，可以提高炉窑的产量，还可以减少工业粉尘，改善环境。

工业上使用的检验球团抗压强度的方法有国际标准化组织的检验方法[2]。目前，球团矿抗压强度大多依据铁矿石球团抗压强度的测定方法 GB/T14201—93标准，其数值为60个球测定值的平均值。试样要求根据ISO10836采取和制备，粒度范围为10～12.5 mm，取大约1 kg物理试验用样，在烘箱中(105±5) ℃干燥1 h，并在检验前冷却至室温。有时为得到一定精度的试样结果，也可用公式N=(2σ/β)2，式中，N为每次试验的球团矿个数；σ为若干次预备试验的标准差(可信度95%下的标准差)；β为要求的精确度。

2影响球团矿抗压强度的因素

随着公司炼铁厂6#高炉的投入使用，对球团矿质和量的需求不断提升。公司要求球团矿的抗压强度≥2 000 N的比率≥75%，即60个球中单个球的抗压强度在2 000 N以上的个数与60的比值。目前，为充分满足公司高炉的需求，需解决球团厂和炼铁厂检验偏差的问题。

2.1生产过程中的影响分析

2011年以来，为不断提高球团矿抗压强度，进行了多项技术改进工作。

(1)调整生球辊筛，将筛缝由9～17 mm调整到10～15 mm，减少生球粒度差别，提高链篦机上的均匀性。

(2)调整溜料板高度，将链篦机上生球料层厚度由200～220 mm降低到170～200 mm，减少上下层预热球的差别，有效地减轻了上层球的同心裂纹，并保证了下层球的强度，改善了窑内气氛。

(3)降低鼓风干燥段风箱温度及流速，风箱温度由300 ℃降低到250 ℃，风机开度适当降低，降低生球爆裂比例。

(4)设计制作环冷机1#风箱调风门，减少其风量，保证了窑头烟罩、窑头球温度的稳定。

(5)加大助燃风放散开度，减小外风阀开度，加大内风和中心风阀的开度，通过调整，窑内火焰温度的峰值提高，窑头球温度提高了20 ℃以上。

(6)改造造球机后生球辊筛，将给料板由平板改为弧形板，提高小辊筛筛分效率。通过条件试验，优化合格生球段筛辊转速，使棒状生球比率大幅下降，成品球均匀性改善。

(7)优化链篦机预热2段烟罩温度、与窑头参数、环冷机参数，试验证实上层球强度高于下层球(见表1)，说明冷却强度高对成球抗压强度有不利影响。在考查结论的基础上，对环冷机参数进行了调整，将一冷段风机风门开度降低。

表1　环冷机上下层球强度对比

通过生产过程中各项措施的实施，球团厂球团矿抗压强度的检验结果≥2 000 N的比率由66%提高到79%(见图1)，虽然球团矿抗压强度得到了大幅度提高，但球团厂与公司炼铁检验差异问题仍然存在。为此，以下从运输环节进行分析。

2.2运输环节过程中的影响分析

根据球团矿抗压强度的检验原理，在运输和储存、堆放过程中，球团多次装卸、转运、堆积都要经受碰撞、冲击、挤压、摩擦等各种严酷的机械作用，都将对球团抗压强度造成极大影响。通过对生产球和发运球(即从17 m高位料仓自然跌落后状态)进行抗压强度对比分析(见图2)，说明碰撞、冲击、挤压等外力作用，会使抗压强度降低，试验结果表明抗压强度将降低5～10个百分点。

图1　球团厂球团矿抗压强度的检验结果

图2　生产球和发运球抗压强度对比结果

2.3球团水分对抗压强度的影响

(1)球团水分对抗压强度影响。2012年10月16—23日组织了水分对球团抗压强度的影响试验，试验结果见表2，通过分析发现，球团吸水后对抗压强度有极大影响。

表2　球团加水对抗压强度的影响试验结果

2012年12月在炼铁料厂又进行了2次取样，并将所取样随机分成4个样，进行水分对抗压强度的影响试验研究，试验结果见表3、表4。

由表3、表4可知，球团对水分极其敏感，随球团环境水分增大，抗压强度≥2 000 N的合格率大大降低，喷水后合格率降低约10个百分点，10 min浸泡后合格率降低13.11个百分点。而炼铁厂在火车入厂卸球团时因为防尘环保需要，会根据标准喷水作业，所以球团矿抗压强度炼铁检验比球团厂生产检验平均要偏低。

表3　第1次取样水分对抗压强度的影响试验结果

表4　第2次取样水分对抗压强度的影响试验结果

3结论

某球团厂通过试验表明，球团抗压强度出厂与炼铁检验数据偏差的主要来源为取样偏差，如果检验分析时试验烘干时间不足，球团抗压强度合格率会降低10个百分点。另外，不可抗的原因是运输和装卸环节，球团抗压强度如同一批试样会降低5～10个百分点。因此，确定影响因素后，统一了取制样标准，且与炼铁存在标准执行上考虑了运输和装卸环节的自燃偏差，确定了合理的球团抗压强度标准，球团抗压强度≥2 000 N的比率达75%，既满足了高炉用料，又充分保证了球团厂回转窑的安全运行。

参考文献

[1]张志钢.铁矿球团矿抗压强度测定中值得注意的问题[J].宁波化工，2007(1)：38-39.

[2]国家技术监督局.GB/T 14201—1993铁矿球团矿抗压强度测定方法[S].北京：中国标准出版社，1993.

(收稿日期2015-12-03)

高晓梅(1973—)，女，工程师，030027 山西省太原市兴华街32号。