邯钢球团配加沙河碱精的试验研究

魏琼花,张红闯,王金龙,郭兰芬

(河北钢铁集团邯郸公司技术中心,河北邯郸 056015)

邯钢球团配加沙河碱精的试验研究

魏琼花,张红闯,王金龙,郭兰芬

(河北钢铁集团邯郸公司技术中心,河北邯郸 056015)

邯钢为了考查沙河碱精的成球性能,对其进行了单种矿的造球试验以及混合矿的造球、焙烧试验和微观结构矿相鉴定,结果表明,单种矿不易成球,混合矿中当沙河碱精配比达到15%时,球团各项指标达到最优。

沙河碱精;造球试验;焙烧试验;显微分析

1 引言

球团矿作为高炉的主要入炉料,其明显优势在于低能耗、污染小、产品含铁品位高[1]。当前,钢铁企业处于微利时代,紧跟原料市场价格波动,适时调整原料品种及配比是企业降本增效的一项有效措施,因此,为拓宽邯钢球团用原料资源,寻求低成本矿源,原料进出口公司尝试着引进不同种类的原料。沙河碱精作为球团用矿粉具有价格低廉,原料供应较为稳定等优点,但同时存在品位较低、粒度粗、成球性差等缺陷,预通过配加智利球粉、南非球粉等易成球矿粉的措施来改善其成球性能,从而达到大量配吃的目的。

2 试验原料及方案

本试验所用含铁精粉为智利球粉、金岭碱精、沙河碱精、南非球粉,膨润土为球团车间现用皂土,试验原料情况见表1所示,其中沙河碱精和金岭碱精的粒度较粗,单独使用,不易成球,需配合粒度较细精粉使用。

表1 造球试验原料

本次试验方案见表2所示[1]。

表2中,基准为全沙河碱精配比造球,方案1至方案3是在南非球粉配比保持20%不变的基础上,逐渐降低智利球粉配比,同时增加沙河碱精和金岭碱精的配比,4个方案的膨润土配比均为2.5%,造球目标水分为9%。

表2 造球试验方案

3 试验

试验包括两部分:造球试验和焙烧试验。

3.1 造球试验

造球试验在规格为φ550 mm×120 mm的造球盘中进行,造球工艺参数见表3所示。

表3 造球试验工艺参数

试验方法:

先测定铁精粉原始水分,然后按计算水分润湿到7.5%,按表2方案中的含铁料分别称量好后,加入膨润土一起混匀;直接将混匀好的造球料一次性全部放入造球盘中,启动造球盘,同时开启加水控制器,按照一定的加水速度在6 min内将水加完,到8 min时试验结束;造球结束后盘中料全部取出,按照20 mm、16 mm、12.5 mm、10 mm、9 mm、5 mm的粒级进行筛分,以大于9 mm粒级百分数作为成球性指数,9～16 mm粒级为成品球。

在进行基准方案造球时发现:若按既定目标水分为9%造球,水分较小,精粉不易成球,因此根据实际造球情况,改变造球参数,将目标水分提至18%,并且造球时间也由预定的8 min延至15 min。另外,在进行方案1至方案3的造球过程中吸取基准造球经验,随着沙河碱精配比的不断增加,造球水分相应增加。

3.2 焙烧试验

球团连晶性能的测定首先需要对球团进行焙烧,该试验在卧式炉内进行,它由三个炉管组成,分别起到预热、焙烧和均热作用。根据每段炉管的温度场分布特点,确定球团在炉管内预热、焙烧以及均热的位置和时间,达到模拟现场生产的试验效果[2],相关的焙烧试验参数见表4。

表4 焙烧试验工艺参数

由于基准方案较其他方案在造球过程中参数变化较大,且生球品质较差,因此未进行焙烧试验。

4 试验结果及分析

按3.1规定的不同粒级筛子进行筛分、称重,计算各粒级百分比,选取10～12.5 mm粒级的生球进行落下强度和抗压强度测定,并采用该粒级的生球进行干燥、预热、焙烧及成品球抗压强度测定,结果见表5所示。

表5 试验结果

试验结果分析:

(1)由表5可知:对沙河碱精进行单种矿粉造球时,生球的成球性指数处于较差水平,成品球率仅为10.39%,而方案1～3在采取了四种精粉混合造球的措施,即在原有沙河碱精的基础上混合了智利球粉、南非球粉和金岭碱精后,成球性有明显改善,四个方案的生球成球性指数及成品球率均呈现出先增后降趋势,见图1所示,方案2(沙河配比15%)的成球性能最好。

(2)图2所示为生球强度指标分布情况:无论是生球落下强度还是抗压强度,基准均处于最低水平,分别为1.1次/个,3.4 N/个。方案1的生球抗压强度略高于方案2和方案3,方案2的生球落下强度处于四个方案的最高水平,为1.9次/个。整体呈现先增后降趋势。

(3)图3所示为生球粒级分布状况:基准方案多集中于小于5 mm粒级,说明单种沙河碱精矿粉造球易形成母球,因此在配合沙河碱精造球时应当选取粒级较细、粘附性强的精粉。其他3个方案的粒级分布相对较为合理,多集中于5～16 mm,其中方案2在9～16 mm粒级所占比例要高于其他方案,因此其成品球率最高。

图1 成球性指数分布图

图2 生球强度指标分布

图3 生球粒级分布图

图4 成品球抗压强度分布图

(4)由于基准方案成品生球合格粒级数量有限,加之表面质量较差、造球工艺参数相差较大,因此在焙烧试验中只对方案1～3进行了焙烧,焙烧球的平均抗压强度见图4所示。3个方案的成品球抗压强度也呈先升后降趋势,其中方案2的焙烧抗压强度最高,为1688 N/个,比方案1高了614 N/个,比方案2高了531 N/个。

由于沙河碱精粒度较粗,单种矿造球(基准)的生球表面质量较为疏松、粗糙,其他3个方案的生球表面质量相对有所改善,方案1～3的表面质量差别不大。

5 显微组织分析

由于未对基准方案进行生球焙烧试验,矿相鉴定中只对方案1～3的焙烧球进行微观分析,显微结构如下。

方案1:脉石颗粒60～100μm左右,脉石分布均匀,以赤铁矿连晶为主,氧化较为充分,残存磁铁矿多存在于大颗粒赤铁矿晶粒中,内外差别不大,氧化较均匀,有环裂,赤铁矿连晶程度由中心向外有所提高,赤铁矿晶粒尺寸增加,孔隙率较高,中心区域结构较为疏松。矿样组织中分布着以渣相连接的小颗粒赤铁矿集团小区域,但量较少。图5(a)所示为100倍光学显微镜下的外环残存磁铁矿。

方案2:以赤铁矿连晶为主,氧化充分,存在环裂,未见单独存在磁铁矿,渣相粘结的赤铁矿小集团较多,与方案1相比,脉石含量减少,从中心至外环,晶粒尺寸有所增加,连晶程度有所提高,图5(b)所示为100倍光学显微镜下的外环连晶结构。

方案3:与前两个方案相比,气孔含量增多,较大晶粒(150～200μm)增多,赤铁矿棱角分明,相对有较多磁铁矿残存,未见单独磁铁矿存在,有环裂,从中心至外环,晶粒尺寸有所增加,连晶程度有所提高。渣相粘结的赤铁矿小集团较方案2减少,晶粒大小分布不均,图5(c)为500倍光学显微镜下的渣相粘结小集体结构。

6 结束语

(1)单种沙河碱精精粉不易成球,在改变造球参数的情况下,即提高造球目标水分和延长造球时间,成球性能有所改善,但仍不理想。

图5 焙烧球显微结构图

(2)沙河碱精在混合了智利球粉、南非球粉和金岭碱精后进行造球,成品球的各项指标相对于单种精粉造球均有明显改善,随着沙河碱精配比的增加各项指标均出现先升后降趋势,其中方案2(沙河碱精配比15%)的综合指标明显好于其他方案。

(3)对方案1～3的生球进行焙烧,通过矿相显微结构鉴定发现:方案2的连晶强度好于其他两个方案,因此其焙烧球抗压强度最高。

[1] 姜涛.熔剂性球团矿生产的理论与技术[D].全国炼铁生产技术会暨炼铁学术年会文集(上),2014:92-100.

[2] 魏琼花.邯钢球团配加X精粉降低膨润土用量的试验研究[J].河南冶金,2015,23(5):11-13.

Experimental Study on the Pellets Adding with Sha-He Iron Power in Hansteel

WEI Qionghua,ZHANG Hongchuang,WANG Jinlong,GUO Lanfen
(Technological center,Handan Iron and Steel Company, Hebei Iron and Steel Group,Handan 056015,Hebei,China)

To acquire the conglobating properties of Sha-he iron power,balling tests of one kind of ore and the mixed ore,roasting tests and ore phase identification of the mixed ore have been done.The results showed that the conglobating properties were poor in the condition of one kind of ore and the various indexes of pellets achieved best as the content of Sha-he ore power was 15%.

sha-he ore power,balling tests,roasting tests,microanalysis

TF046

A

1001-5108(2017)01-0009-04

魏琼花,女,工程师,主要从事铁前工艺研发工作。