邯鋼球團(tuán)配加沙河堿精的試驗研究

魏瓊花,張紅闖,王金龍,郭蘭芬

(河北鋼鐵集團(tuán)邯鄲公司技術(shù)中心,河北邯鄲 056015)

邯鋼球團(tuán)配加沙河堿精的試驗研究

魏瓊花,張紅闖,王金龍,郭蘭芬

(河北鋼鐵集團(tuán)邯鄲公司技術(shù)中心,河北邯鄲 056015)

邯鋼為了考查沙河堿精的成球性能,對其進(jìn)行了單種礦的造球試驗以及混合礦的造球、焙燒試驗和微觀結(jié)構(gòu)礦相鑒定,結(jié)果表明,單種礦不易成球,混合礦中當(dāng)沙河堿精配比達(dá)到15%時,球團(tuán)各項指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。

沙河堿精;造球試驗;焙燒試驗;顯微分析

1 引言

球團(tuán)礦作為高爐的主要入爐料,其明顯優(yōu)勢在于低能耗、污染小、產(chǎn)品含鐵品位高[1]。當(dāng)前,鋼鐵企業(yè)處于微利時代,緊跟原料市場價格波動,適時調(diào)整原料品種及配比是企業(yè)降本增效的一項有效措施,因此,為拓寬邯鋼球團(tuán)用原料資源,尋求低成本礦源,原料進(jìn)出口公司嘗試著引進(jìn)不同種類的原料。沙河堿精作為球團(tuán)用礦粉具有價格低廉,原料供應(yīng)較為穩(wěn)定等優(yōu)點,但同時存在品位較低、粒度粗、成球性差等缺陷,預(yù)通過配加智利球粉、南非球粉等易成球礦粉的措施來改善其成球性能,從而達(dá)到大量配吃的目的。

2 試驗原料及方案

本試驗所用含鐵精粉為智利球粉、金嶺堿精、沙河堿精、南非球粉,膨潤土為球團(tuán)車間現(xiàn)用皂土,試驗原料情況見表1所示,其中沙河堿精和金嶺堿精的粒度較粗,單獨(dú)使用,不易成球,需配合粒度較細(xì)精粉使用。

表1 造球試驗原料

本次試驗方案見表2所示[1]。

表2中,基準(zhǔn)為全沙河堿精配比造球,方案1至方案3是在南非球粉配比保持20%不變的基礎(chǔ)上,逐漸降低智利球粉配比,同時增加沙河堿精和金嶺堿精的配比,4個方案的膨潤土配比均為2.5%,造球目標(biāo)水分為9%。

表2 造球試驗方案

3 試驗

試驗包括兩部分:造球試驗和焙燒試驗。

3.1 造球試驗

造球試驗在規(guī)格為φ550 mm×120 mm的造球盤中進(jìn)行,造球工藝參數(shù)見表3所示。

表3 造球試驗工藝參數(shù)

試驗方法:

先測定鐵精粉原始水分,然后按計算水分潤濕到7.5%,按表2方案中的含鐵料分別稱量好后,加入膨潤土一起混勻;直接將混勻好的造球料一次性全部放入造球盤中,啟動造球盤,同時開啟加水控制器,按照一定的加水速度在6 min內(nèi)將水加完,到8 min時試驗結(jié)束;造球結(jié)束后盤中料全部取出,按照20 mm、16 mm、12.5 mm、10 mm、9 mm、5 mm的粒級進(jìn)行篩分,以大于9 mm粒級百分?jǐn)?shù)作為成球性指數(shù),9～16 mm粒級為成品球。

在進(jìn)行基準(zhǔn)方案造球時發(fā)現(xiàn):若按既定目標(biāo)水分為9%造球,水分較小,精粉不易成球,因此根據(jù)實際造球情況,改變造球參數(shù),將目標(biāo)水分提至18%,并且造球時間也由預(yù)定的8 min延至15 min。另外,在進(jìn)行方案1至方案3的造球過程中吸取基準(zhǔn)造球經(jīng)驗,隨著沙河堿精配比的不斷增加,造球水分相應(yīng)增加。

3.2 焙燒試驗

球團(tuán)連晶性能的測定首先需要對球團(tuán)進(jìn)行焙燒,該試驗在臥式爐內(nèi)進(jìn)行,它由三個爐管組成,分別起到預(yù)熱、焙燒和均熱作用。根據(jù)每段爐管的溫度場分布特點,確定球團(tuán)在爐管內(nèi)預(yù)熱、焙燒以及均熱的位置和時間,達(dá)到模擬現(xiàn)場生產(chǎn)的試驗效果[2],相關(guān)的焙燒試驗參數(shù)見表4。

表4 焙燒試驗工藝參數(shù)

由于基準(zhǔn)方案較其他方案在造球過程中參數(shù)變化較大,且生球品質(zhì)較差,因此未進(jìn)行焙燒試驗。

4 試驗結(jié)果及分析

按3.1規(guī)定的不同粒級篩子進(jìn)行篩分、稱重,計算各粒級百分比,選取10～12.5 mm粒級的生球進(jìn)行落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度測定,并采用該粒級的生球進(jìn)行干燥、預(yù)熱、焙燒及成品球抗壓強(qiáng)度測定,結(jié)果見表5所示。

表5 試驗結(jié)果

試驗結(jié)果分析:

(1)由表5可知:對沙河堿精進(jìn)行單種礦粉造球時,生球的成球性指數(shù)處于較差水平,成品球率僅為10.39%,而方案1～3在采取了四種精粉混合造球的措施,即在原有沙河堿精的基礎(chǔ)上混合了智利球粉、南非球粉和金嶺堿精后,成球性有明顯改善,四個方案的生球成球性指數(shù)及成品球率均呈現(xiàn)出先增后降趨勢,見圖1所示,方案2(沙河配比15%)的成球性能最好。

(2)圖2所示為生球強(qiáng)度指標(biāo)分布情況:無論是生球落下強(qiáng)度還是抗壓強(qiáng)度,基準(zhǔn)均處于最低水平,分別為1.1次/個,3.4 N/個。方案1的生球抗壓強(qiáng)度略高于方案2和方案3,方案2的生球落下強(qiáng)度處于四個方案的最高水平,為1.9次/個。整體呈現(xiàn)先增后降趨勢。

(3)圖3所示為生球粒級分布狀況:基準(zhǔn)方案多集中于小于5 mm粒級,說明單種沙河堿精礦粉造球易形成母球,因此在配合沙河堿精造球時應(yīng)當(dāng)選取粒級較細(xì)、粘附性強(qiáng)的精粉。其他3個方案的粒級分布相對較為合理,多集中于5～16 mm,其中方案2在9～16 mm粒級所占比例要高于其他方案,因此其成品球率最高。

圖1 成球性指數(shù)分布圖

圖2 生球強(qiáng)度指標(biāo)分布

圖3 生球粒級分布圖

圖4 成品球抗壓強(qiáng)度分布圖

(4)由于基準(zhǔn)方案成品生球合格粒級數(shù)量有限,加之表面質(zhì)量較差、造球工藝參數(shù)相差較大,因此在焙燒試驗中只對方案1～3進(jìn)行了焙燒,焙燒球的平均抗壓強(qiáng)度見圖4所示。3個方案的成品球抗壓強(qiáng)度也呈先升后降趨勢,其中方案2的焙燒抗壓強(qiáng)度最高,為1688 N/個,比方案1高了614 N/個,比方案2高了531 N/個。

由于沙河堿精粒度較粗,單種礦造球(基準(zhǔn))的生球表面質(zhì)量較為疏松、粗糙,其他3個方案的生球表面質(zhì)量相對有所改善,方案1～3的表面質(zhì)量差別不大。

5 顯微組織分析

由于未對基準(zhǔn)方案進(jìn)行生球焙燒試驗,礦相鑒定中只對方案1～3的焙燒球進(jìn)行微觀分析,顯微結(jié)構(gòu)如下。

方案1:脈石顆粒60～100μm左右,脈石分布均勻,以赤鐵礦連晶為主,氧化較為充分,殘存磁鐵礦多存在于大顆粒赤鐵礦晶粒中,內(nèi)外差別不大,氧化較均勻,有環(huán)裂,赤鐵礦連晶程度由中心向外有所提高,赤鐵礦晶粒尺寸增加,孔隙率較高,中心區(qū)域結(jié)構(gòu)較為疏松。礦樣組織中分布著以渣相連接的小顆粒赤鐵礦集團(tuán)小區(qū)域,但量較少。圖5(a)所示為100倍光學(xué)顯微鏡下的外環(huán)殘存磁鐵礦。

方案2:以赤鐵礦連晶為主,氧化充分,存在環(huán)裂,未見單獨(dú)存在磁鐵礦,渣相粘結(jié)的赤鐵礦小集團(tuán)較多,與方案1相比,脈石含量減少,從中心至外環(huán),晶粒尺寸有所增加,連晶程度有所提高,圖5(b)所示為100倍光學(xué)顯微鏡下的外環(huán)連晶結(jié)構(gòu)。

方案3:與前兩個方案相比,氣孔含量增多,較大晶粒(150～200μm)增多,赤鐵礦棱角分明,相對有較多磁鐵礦殘存,未見單獨(dú)磁鐵礦存在,有環(huán)裂,從中心至外環(huán),晶粒尺寸有所增加,連晶程度有所提高。渣相粘結(jié)的赤鐵礦小集團(tuán)較方案2減少,晶粒大小分布不均,圖5(c)為500倍光學(xué)顯微鏡下的渣相粘結(jié)小集體結(jié)構(gòu)。

6 結(jié)束語

(1)單種沙河堿精精粉不易成球,在改變造球參數(shù)的情況下,即提高造球目標(biāo)水分和延長造球時間,成球性能有所改善,但仍不理想。

圖5 焙燒球顯微結(jié)構(gòu)圖

(2)沙河堿精在混合了智利球粉、南非球粉和金嶺堿精后進(jìn)行造球,成品球的各項指標(biāo)相對于單種精粉造球均有明顯改善,隨著沙河堿精配比的增加各項指標(biāo)均出現(xiàn)先升后降趨勢,其中方案2(沙河堿精配比15%)的綜合指標(biāo)明顯好于其他方案。

(3)對方案1～3的生球進(jìn)行焙燒,通過礦相顯微結(jié)構(gòu)鑒定發(fā)現(xiàn):方案2的連晶強(qiáng)度好于其他兩個方案,因此其焙燒球抗壓強(qiáng)度最高。

[1] 姜濤.熔劑性球團(tuán)礦生產(chǎn)的理論與技術(shù)[D].全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會暨煉鐵學(xué)術(shù)年會文集(上),2014:92-100.

[2] 魏瓊花.邯鋼球團(tuán)配加X精粉降低膨潤土用量的試驗研究[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

魏瓊花,女,工程師,主要從事鐵前工藝研發(fā)工作。