降低球團用膨潤土配比的研究

李金蓮，任偉，張立國，王再義，韓子文，王亮

（鞍鋼集團鋼鐵研究院，遼寧鞍山114009）

研究與開發

降低球團用膨潤土配比的研究

李金蓮，任偉，張立國，王再義，韓子文，王亮

（鞍鋼集團鋼鐵研究院，遼寧鞍山114009）

針對一種新型復合膨潤土替代傳統無機膨潤土進行了造球、預熱、焙燒及冶金性能實驗室和工業試驗研究。結果表明，配加復合型膨潤土球團的生球及成品球指標、冶金性能都優于配加無機膨潤土的球團；能夠降低膨潤土的配比，提高球團礦品位，滿足球團生產要求。

球團；膨潤土；抗壓強度；冶金性能

目前用于球團生產中的添加劑主要是無機膨潤土，由于無機膨潤土含有大量的雜質，在焙燒中不能去除，導致球團礦的鐵品位降低，實踐證明每添加1%的膨潤土，鐵品位降低0.6%，另外雜質會使產品冶金性能變差，造成環境污染［1-5］。

本文擬通過對鐵礦球團進行配加復合型膨潤土全部替代無機膨潤土粘結劑進行造球、預熱、焙燒及冶金性能實驗研究，以期獲得優質球團礦，從而適應現代高爐冶煉生產和技術發展需求，為實現優化高爐煉鐵技術經濟指標的目標奠定基礎。

1　實驗原料與實驗方法

1.1實驗原料

實驗所用的無機膨潤土及含鐵原料大磁和調精兩種鐵精礦均取自鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠球團車間。復合型膨潤土主要是一種由優質鈉基膨潤土和植物蛋白膠添加劑復合而成的，其中植物蛋白膠添加劑屬于新材料中特殊功能材料，是以一種從天然植物中提取的天然有機高分子聚合物為主的活性添加材料，粒度在1 μm至幾微米之間，植物蛋白膠添加劑粘度高，親水性強，擴散快，對含鐵物料有很強的粘結作用。鐵精礦主要化學成分及物化性能見表1、表2，膨潤土的化學成分及物化性能見表3、表4。

表1　鐵精礦化學成分（質量分數）　%

表2　鐵精礦物化性能

表3　膨潤土化學成分（質量分數）　%

表4　膨潤土物理性能

由表1～4可知，大磁和調精兩種鐵精礦品位較高，粒度較細，比表面積較大，屬于優質的球團礦原料。大磁的成球性指數為0.81，屬優成球性的物料。調精的成球性指數都在0.35～0.60之間，屬于中等成球性的物料。大磁精礦的毛細水遷移速度只有6.14 mm/min，說明用大磁精礦造球的成球速度較慢，但是通過調精和大磁精礦合理搭配可以提高生球的成球速度。

從化學成分角度看，復合型膨潤土中SiO2的含量比無機膨潤土低了7.76個百分點，配加復合型膨潤土可以有效降低球團礦中SiO2含量，提高球團礦的鐵品位，進而提高高爐入爐原料鐵品位，降低高爐爐渣量，但是Al2O3含量高于無機膨潤土3.33個百分點。從物化性能來說，復合型膨潤土粒度較細、吸水率高、蒙脫石含量和膠質價都高，復合型膨潤土屬于優質球團用粘結劑。

1.2實驗方法

實驗室鐵料配比為大磁：調精=60：40，基準期無機膨潤土配比為1.0%，實驗期復合膨潤土配比分別為1.0%、0.8%、0.6%。生球制備在1 000 mm圓盤造球機上進行，并對生球落下強度、抗壓強度和爆裂溫度分別進行檢測。

2　實驗結果與分析

2.1造球實驗結果

采用不同配比的膨潤土造球實驗結果見表5所示。

表5　造球實驗結果對比

由表5可知，隨著復合型膨潤土配比的降低，生球落下強度、抗壓強度逐漸減小，但是生球爆裂溫度逐漸上升。配加復合型膨潤土生球指標明顯好于配加無機膨潤土的生球指標。從生球質量看，配加0.6%復合型膨潤土可以減少0.4%的無機膨潤土用量，即生產1 t球團礦至少節約4 kg膨潤土。

2.2預熱、焙燒實驗結果

對焙燒后球團進行化學成分分析及抗壓強度測定，成品球團化學成分見表6，不同膨潤土配比

與球團抗壓強度關系見圖1。

表6　成品球團化學成分（質量分數）　%

由表6和圖1可見，隨著復合型膨潤土比例逐漸降低，球團礦鐵品位逐漸升高，球團礦中SiO2、CaO、MgO、Al2O3的含量逐漸降低，主要因為配加復合型膨潤土的含量減少，降低了雜質的含量，從而提高了鐵品位，而且與無機膨潤土相比雜質少是提高鐵品位的一個重要原因。配加0.6%復合型膨潤土的球團和配加1.0%無機膨潤土相比鐵品位提高了1.26個百分點，SiO2含量降低了0.42個百分點，CaO、MgO、Al2O3含量也明顯降低。復合型膨潤土球團礦抗壓強度隨著含量減少逐漸降低，但其仍明顯高于無機膨潤土球團礦。

2.3冶金性能實驗結果

對在相同焙燒條件下球團礦的冶金性能進行了檢測。球團礦的冶金性能見表7，球團熔滴性能指標見表8。

表7　球團礦的冶金性能

表8　球團礦熔滴性能指標

由表7、8可見，隨著復合型膨潤土配比逐漸降低，球團礦低溫還原粉化指標逐漸降低，配加0.6%復合型膨潤土球團礦的+3.15與配加無機膨潤土球團礦的+3.15相比低了1個百分點。隨著復合型膨潤土的配比逐漸降低，球團礦還原膨脹率逐漸增加，試驗期0.6%配比球團礦的膨脹率明顯高于基準期球團礦，但都屬于正常范圍內（膨脹率小于20%）。隨著復合型膨潤土配比逐漸降低，球團礦的滴落溫度、軟化區間溫度逐漸降低，而且配加0.6%復合型膨潤土球團礦的滴落溫度與配加無機膨潤土球團礦相比低了73℃，軟化區間溫度也降低了21℃，配加1.0%、0.6%復合型膨潤土球團礦熔滴過程最大壓差比基準分別降低了20 kPa和8 kPa，但是配加0.8%復合型膨潤土球團礦熔滴過程最大壓差比基準只高了6 kPa，因此高爐中使用配加復合膨潤土球團對于降低煉鐵生產成本是有益的。

3　工業試驗

在實驗室實驗的基礎上,在球團車間帶式機上進行了球團添加0.6%復合型膨潤土的工業性試驗?；鶞势跒榍驁F車間正常生產階段（膨潤土配比為1.0%），時間為2013年4月10日前，試驗期為添加0.6%復合型膨潤土的階段，時間為2013年4月11～18日。工業試驗期間，統計生產球團礦月41 100 t，復合型膨潤土用量月250 t。定期取生球做性能指標檢測和成品球團做化學分析和性能檢測。檢測結果分別見表9～11。由表9～11可見，試驗期的生球指標明顯高于基準期，成球率明顯提高了4個百分點，并且造球過程中容易成球，生球的抗壓強度、落下強度都能滿足球團生產要求。試驗期的成品球指標也明顯高于基準期，其抗壓強度大于2 200 N/個，轉鼓強度也大于90.0%，耐磨指數小于6.0%，篩分指數全部小于4.0%，屬于一級優質球團礦。因此球團中添加復合型膨潤土能夠有效降低膨潤土的含量，并且各項指標均滿足球團生產需要。

表9　生球性能指標

表10　成品球性能指標

表11　成品球化學成分（質量分數）　%

4　經濟效益分析

效益分析條件為：年產1 000萬t鐵水，球團礦的產量約為200萬t，高爐爐料結構大致為70%燒結礦+20%球團礦+10%塊礦，高爐焦比350 kg/t，焦炭價格為1 500元/t，噸鐵效益為200元；無機膨潤土用量為10 kg/t，復合型膨潤土用量為6 kg/t，無機膨潤土價格800元/t，復合型膨潤土成本為1 060元/t。按照入爐料品位每提高1%焦比降低2%，產能提高3%計算。

（1）球團粘結劑計算

膨潤土成本為0.8×10=8元，復合型膨潤土成本為1.06×6=6.36元，每噸球團少支出1.64元；

（2）降低焦比效益

（65.70-64.44）%×0.2×2%×350×15000/1000=2.65元；

（3）增產效益

（65.75-64.49）%×0.2×3%×200=1.51元；

（4）綜合效益

球團礦效益+高爐效益=1.64×200萬t+（2.65+ 1.51）×1 000萬t=4 488萬元。

若考慮高爐爐渣減少及球團礦冶金性能的改善，焦比還可以進一步降低，效益還會增加。

5　結論

（1）從生球質量看，配加復合型膨潤土生球各項指標明顯好于配加1.0%無機膨潤土，配加0.6%復合型膨潤土可以減少0.4%的膨潤土用量，即生產1 t球團礦至少節約4 kg膨潤土。

（2）配加復合型膨潤土能提高球團礦鐵品位，降低球團礦中SiO2、CaO、MgO、Al2O3的含量，球團礦抗壓強度明顯高于配加無機膨潤土球團礦。

（3）配加1.0%、0.8%復合型膨潤土球團礦的冶金性能優于配加1.0%無機膨潤土球團礦，但是配加0.6%復合型膨潤土球團礦冶金性能則低于配加1.0%無機膨潤土球團礦。隨著復合型膨潤土的配比逐漸降低，球團礦的滴落溫度、軟化區間溫度逐漸降低，而且配加0.6%復合型膨潤土球團礦的滴落溫度與配加無機膨潤土球團礦的+3.15相比低了73℃，軟化區間溫度也低了21℃。

（4）工業試驗期的生球指標、成球指標都明顯高于基準期，球團中添加復合型膨潤土能夠有效降低球團粘結劑的用量，并各項指標均滿足球團生產需要。

［1］黃桂香.應用新型有機粘結劑制備氧化球團的研究 ［D］.長沙：中南大學,2007.

［2］賴蘭萍,周李蕾,韓磊，等.赤泥綜合回收與利用現狀及進展［J］.四川有色金屬,2008（3）:43-48

［3］趙玉潮,卜敏,曾香梅，等.球團配加鋁廠赤泥鐵粉的試驗研究［J］.鋼鐵研究,2010，38（3）:41-49.

［4］馮根生,宋忠平.球團礦生產用進口赤鐵礦性能及選擇［J］，球團技術,2006（4）：8-12

［5］張一敏著.球團理論與工藝［M］.北京:冶金工業出版社，1999.

（編輯 賀英群）

Study on Decreasing Proportioning Ratio of Bentonite in Pellets

Li Jinlian，Ren Wei，Zhang Liguo，Wang Zaiyi，Han Ziwen，Wang Liang
（Iron&Steel Research Institutes of Ansteel Group Corperation，Anshan 114009，Liaoning，China）

Both the laboratory and industrial trial study on palletizing,preheating,roasting and metallurgical properties are carried out considering that one new type of composite bentonite can be substitute for the traditional inorganic bentonite.The experimental results show that the indexes of both green pellets and finished pellets with adding composite bentonite and their metallurgical properties are superior to those with adding inorganic bentonite.So the composite bentonite helps to decrease the proportioning ratio of bentonite and improve the grade of pellets and therefore it can meet the requirements for preparing pellets.

pellet;bentonite;compression strength;metallurgical property

TF046

A

1006-4613（2015）03-0012-04

李金蓮，碩士，工程師，2008年畢業于遼寧科技大學鋼鐵冶金專業。

E-mail:lijinhao2001@163.com

2014-09-17