海南赤铁矿球团预热焙烧性能研究

2017-05-10周晓青

中国设备工程 2017年8期

关键词：赤铁矿白云石球团

周晓青

（中冶长天国际工程有限责任公司工艺分院，湖南长沙 410205）

海南赤铁矿球团预热焙烧性能研究

周晓青

（中冶长天国际工程有限责任公司工艺分院，湖南长沙 410205）

本文对海南赤铁矿球团的预热焙烧性能进行了研究。研究表明，要满足生产要求，海南赤铁矿球团预热焙烧球强度所需预热温度和焙烧温度较高，添加磁铁矿、白云石可以改善其预热焙烧性能，润磨预处理也可以显著改善其预热焙烧性能。

赤铁矿；球团；焙烧；润磨

球团矿本身具有较好的冶金性能，形状均匀而规则，强度高、粉末少，更适合于高炉内气流分布的要求，增加球团矿的用量可以改善高炉炼铁的各项技术经济指标。生产球团矿的主要原料是磁铁矿和赤铁矿。由于磁铁矿和赤铁矿本身物化性质存在差异，在预热和焙烧过程中，两者表现出的焙烧特性大不相同，磁铁矿球团所需预热焙烧温度较赤铁矿要低很多。本文以海南赤铁矿为原料，对其焙烧特性进行研究，寻找改善赤铁矿球团的预热焙烧性能的方法，以期对赤铁矿球团的生产具备一定的指导意义。

1 原料及研究方法

1.1 原料

研究所用海南赤铁矿精矿主要化学成份见表1，精矿铁品位为64.6%，脉石成份主要为SiO2，含量在6.62%，有害杂质S、P、K2O、Na2O等，除S含量为0.12%，相对较高外，其他均较低。

研究检测了铁精矿的粒度组成和比表面积发现：-200目粒级含量为93.32%，从造球的角度上讲，粒度达到了造球工艺要求，但比表面积相对较小，仅为1.15m2/g（通常采用氮吸附法测定比表面积，-200目粒级含量在80%以上时，比表面积一般在2 m2/g），这一点可能对其造球和预热焙烧均有不利影响。

1.2 研究方法

本次研究与造球阶段相结合的，用造球中满足生产要求的生球做为试验用球，预热焙烧实验是在管式电炉中进行。电炉是由φ50mm的一个铁铬铝丝电阻炉和一个硅碳管电阻炉对接而成，前者做预热，后者做焙烧用。

造球试验所得生球首先在烘干箱中于105±5℃温度下烘干，实验时将干球装入磁舟中，大约装十个左右，以使预热焙烧时受热均匀。预热将每隔一定时间把瓷舟一段段（一般分5段）的往炉子中部推，达到中部后停留时间为预热时间，后一段段拉出。焙烧则是将预热好的球直接推进焙烧炉中焙烧，焙烧好后，拉至预热炉冷却至预热温度后，按预热时冷却一样拉出。这样做不会造成球内外的温差过大而使球产生微裂纹，影响强度。

本次研究预热焙烧球的指标为：预热球抗压强度大于400N/个，成品球抗压强度大于3000N/个。

2 试验结果

2.1 海南赤铁矿球团预热焙烧性能研究

海南赤铁矿球团的预热焙烧性能见图1和图2，其中膨润土用量为3.5%。从图1中可以看出，在预热时间不变得情况下，海南赤铁矿球团的预热球强度随预热温度的升高而增加，当温度为1000℃时，其预热球平均强度超过400N，但仅为447.1N。这是因为，赤铁矿本身就要求较高的预热温度，加之海南赤铁矿颗粒表面光滑，结晶完善，其预热球内部颗粒间的微晶键连接形成需要更高的温度。在温度较低时其扩散和结晶都很少，所以预热球强度不高。

从图2可以看出，成品球的抗压强度随焙烧温度的升高而增强，但当焙烧温度达到1300℃时，球的平均强度仅为2890.6N，温度达到了1320℃时，球的平均强度才超过3000N，达到3085.6N。这是因为赤铁矿焙烧是靠的是Fe2O3的再结晶，在1200℃时，赤铁矿颗粒及球团矿一直保持原有形态，连接较少当达到1300℃时，才能使晶粒明显长大，形成连接桥，所以需要的温度较高。

表1 海南赤铁矿精矿的化学组成

表2 添加剂对赤铁矿球团预热焙烧的影响

图1 预热温度对预热球强度的影响

图2 焙烧温度对成品热球强度的影响

2.2 改善海南赤铁矿球团预热焙烧性能研究

（1）添加剂的影响。为研究降低海南赤铁矿预热焙烧温度的条件，特对其配加磁铁矿、白云石进行了研究。表2为分别加入了磁铁矿、白云石后的预热焙烧效果。

由表2可以看出，白云石和磁铁矿都可以提高赤铁矿球团的预热焙烧性能，使海南赤铁矿的预热温度降低至980℃，焙烧温度降低至1300℃。磁铁矿是因为：磁铁矿预热焙烧所需温度要比赤铁矿的低，在赤铁矿内配加一定量的磁铁矿粉的球团，使磁铁矿均匀分布在球团内，在预热焙烧时，磁铁矿迅速氧化成Fe2O3，并形成颗粒之间的粘结相。同时磁铁矿氧化生成的Fe2O3晶粒表面原子具有较高的迁移能力，可以在较低的温度下促进相邻颗粒之间形成晶键。而白云石则是由于它们与铁反应，生成低熔点化合物（铁酸钙或铁酸镁），熔化形成液相，液相可促进固相固结或产生液相固结，提高预热焙烧球强度的缘故。

（2）润磨的影响。为进一步研究降低海南赤铁矿预热焙烧温度的条件，特对海南赤铁矿进行了润磨预处理，表3为润磨对赤铁矿球团预热焙烧性能的影响，其中膨润土用量为1.5%，预热温度为950℃，焙烧温度为1260℃。

表3 润磨对赤铁矿球团预热焙烧球的影响

从表3可以看出，经润磨后预热球和成品球强度大大提高，随着润磨时间的延长，球强度继续增大。这是因为经过润磨后，增加了物料的细度和微细颗粒含量，使物料比表面积大大增加。同时增加了物料表面活性，从而使物料表面的过剩能量增加，使颗粒活性大，反应加快，所以可以在较低的温度下生产质量更好的球，提高球团质量。可见，增加润磨工艺是改善海南赤铁矿焙烧性能一条非常好的途径。