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(fā)

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(fù)合膨潤土替代傳統(tǒng)無機膨潤土進行了造球、預(yù)熱、焙燒及冶金性能實驗室和工業(yè)試驗研究。結(jié)果表明，配加復(fù)合型膨潤土球團的生球及成品球指標(biāo)、冶金性能都優(yōu)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(chǎn)要求。

球團；膨潤土；抗壓強度；冶金性能

目前用于球團生產(chǎn)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(zhì)，在焙燒中不能去除，導(dǎo)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(zhì)會使產(chǎn)品冶金性能變差，造成環(huán)境污染［1-5］。

本文擬通過對鐵礦球團進行配加復(fù)合型膨潤土全部替代無機膨潤土粘結(jié)劑進行造球、預(yù)熱、焙燒及冶金性能實驗研究，以期獲得優(yōu)質(zhì)球團礦，從而適應(yīng)現(xiàn)代高爐冶煉生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展需求，為實現(xiàn)優(yōu)化高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

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(diào)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(fù)合型膨潤土主要是一種由優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土和植物蛋白膠添加劑復(fù)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(jié)作用。鐵精礦主要化學(xué)成分及物化性能見表1、表2，膨潤土的化學(xué)成分及物化性能見表3、表4。

表1　鐵精礦化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）　%

表2　鐵精礦物化性能

表3　膨潤土化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）　%

表4　膨潤土物理性能

由表1～4可知，大磁和調(diào)精兩種鐵精礦品位較高，粒度較細，比表面積較大，屬于優(yōu)質(zhì)的球團礦原料。大磁的成球性指數(shù)為0.81，屬優(yōu)成球性的物料。調(diào)精的成球性指數(shù)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(diào)精和大磁精礦合理搭配可以提高生球的成球速度。

從化學(xué)成分角度看，復(fù)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(fù)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(fù)合型膨潤土粒度較細、吸水率高、蒙脫石含量和膠質(zhì)價都高，復(fù)合型膨潤土屬于優(yōu)質(zhì)球團用粘結(jié)劑。

1.2實驗方法

實驗室鐵料配比為大磁：調(diào)精=60：40，基準(zhǔn)期無機膨潤土配比為1.0%，實驗期復(fù)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(jié)果與分析

2.1造球?qū)嶒灲Y(jié)果

采用不同配比的膨潤土造球?qū)嶒灲Y(jié)果見表5所示。

表5　造球?qū)嶒灲Y(jié)果對比

由表5可知，隨著復(fù)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(fù)合型膨潤土生球指標(biāo)明顯好于配加無機膨潤土的生球指標(biāo)。從生球質(zhì)量看，配加0.6%復(fù)合型膨潤土可以減少0.4%的無機膨潤土用量，即生產(chǎn)1 t球團礦至少節(jié)約4 kg膨潤土。

2.2預(yù)熱、焙燒實驗結(jié)果

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

與球團抗壓強度關(guān)系見圖1。

表6　成品球團化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）　%

由表6和圖1可見，隨著復(fù)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(fù)合型膨潤土的含量減少，降低了雜質(zhì)的含量，從而提高了鐵品位，而且與無機膨潤土相比雜質(zhì)少是提高鐵品位的一個重要原因。配加0.6%復(fù)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(fù)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(jié)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(biāo)見表8。

表7　球團礦的冶金性能

表8　球團礦熔滴性能指標(biāo)

由表7、8可見，隨著復(fù)合型膨潤土配比逐漸降低，球團礦低溫還原粉化指標(biāo)逐漸降低，配加0.6%復(fù)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(fù)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(zhǔn)期球團礦，但都屬于正常范圍內(nèi)（膨脹率小于20%）。隨著復(fù)合型膨潤土配比逐漸降低，球團礦的滴落溫度、軟化區(qū)間溫度逐漸降低，而且配加0.6%復(fù)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(qū)間溫度也降低了21℃，配加1.0%、0.6%復(fù)合型膨潤土球團礦熔滴過程最大壓差比基準(zhǔn)分別降低了20 kPa和8 kPa，但是配加0.8%復(fù)合型膨潤土球團礦熔滴過程最大壓差比基準(zhǔn)只高了6 kPa，因此高爐中使用配加復(fù)合膨潤土球團對于降低煉鐵生產(chǎn)成本是有益的。

3　工業(yè)試驗

在實驗室實驗的基礎(chǔ)上,在球團車間帶式機上進行了球團添加0.6%復(fù)合型膨潤土的工業(yè)性試驗?；鶞?zhǔn)期為球團車間正常生產(chǎn)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(fù)合型膨潤土的階段，時間為2013年4月11～18日。工業(yè)試驗期間，統(tǒng)計生產(chǎn)球團礦月41 100 t，復(fù)合型膨潤土用量月250 t。定期取生球做性能指標(biāo)檢測和成品球團做化學(xué)分析和性能檢測。檢測結(jié)果分別見表9～11。由表9～11可見，試驗期的生球指標(biāo)明顯高于基準(zhǔn)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(chǎn)要求。試驗期的成品球指標(biāo)也明顯高于基準(zhǔn)期，其抗壓強度大于2 200 N/個，轉(zhuǎn)鼓強度也大于90.0%，耐磨指數(shù)小于6.0%，篩分指數(shù)全部小于4.0%，屬于一級優(yōu)質(zhì)球團礦。因此球團中添加復(fù)合型膨潤土能夠有效降低膨潤土的含量，并且各項指標(biāo)均滿足球團生產(chǎn)需要。

表9　生球性能指標(biāo)

表10　成品球性能指標(biāo)

表11　成品球化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）　%

4　經(jīng)濟效益分析

效益分析條件為：年產(chǎn)1 000萬t鐵水，球團礦的產(chǎn)量約為200萬t，高爐爐料結(jié)構(gòu)大致為70%燒結(jié)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(fù)合型膨潤土用量為6 kg/t，無機膨潤土價格800元/t，復(fù)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(chǎn)能提高3%計算。

（1）球團粘結(jié)劑計算

膨潤土成本為0.8×10=8元，復(fù)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(chǎn)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(jié)論

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

（2）配加復(fù)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(fù)合型膨潤土球團礦的冶金性能優(yōu)于配加1.0%無機膨潤土球團礦，但是配加0.6%復(fù)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(fù)合型膨潤土的配比逐漸降低，球團礦的滴落溫度、軟化區(qū)間溫度逐漸降低，而且配加0.6%復(fù)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(qū)間溫度也低了21℃。

（4）工業(yè)試驗期的生球指標(biāo)、成球指標(biāo)都明顯高于基準(zhǔn)期，球團中添加復(fù)合型膨潤土能夠有效降低球團粘結(jié)劑的用量，并各項指標(biāo)均滿足球團生產(chǎn)需要。

［1］黃桂香.應(yīng)用新型有機粘結(jié)劑制備氧化球團的研究 ［D］.長沙：中南大學(xué),2007.

［2］賴蘭萍,周李蕾,韓磊，等.赤泥綜合回收與利用現(xiàn)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(chǎn)用進口赤鐵礦性能及選擇［J］，球團技術(shù),2006（4）：8-12

［5］張一敏著.球團理論與工藝［M］.北京:冶金工業(yè)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(yè)于遼寧科技大學(xué)鋼鐵冶金專業(yè)。

E-mail:lijinhao2001@163.com

2014-09-17