海南赤鐵礦球團(tuán)預(yù)熱焙燒性能研究

周曉青

（中冶長(zhǎng)天國(guó)際工程有限責(zé)任公司工藝分院，湖南 長(zhǎng)沙 410205）

海南赤鐵礦球團(tuán)預(yù)熱焙燒性能研究

周曉青

（中冶長(zhǎng)天國(guó)際工程有限責(zé)任公司工藝分院，湖南 長(zhǎng)沙 410205）

本文對(duì)海南赤鐵礦球團(tuán)的預(yù)熱焙燒性能進(jìn)行了研究。研究表明，要滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，海南赤鐵礦球團(tuán)預(yù)熱焙燒球強(qiáng)度所需預(yù)熱溫度和焙燒溫度較高，添加磁鐵礦、白云石可以改善其預(yù)熱焙燒性能，潤(rùn)磨預(yù)處理也可以顯著改善其預(yù)熱焙燒性能。

赤鐵礦；球團(tuán)；焙燒；潤(rùn)磨

球團(tuán)礦本身具有較好的冶金性能，形狀均勻而規(guī)則，強(qiáng)度高、粉末少，更適合于高爐內(nèi)氣流分布的要求，增加球團(tuán)礦的用量可以改善高爐煉鐵的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。生產(chǎn)球團(tuán)礦的主要原料是磁鐵礦和赤鐵礦。由于磁鐵礦和赤鐵礦本身物化性質(zhì)存在差異，在預(yù)熱和焙燒過(guò)程中，兩者表現(xiàn)出的焙燒特性大不相同，磁鐵礦球團(tuán)所需預(yù)熱焙燒溫度較赤鐵礦要低很多。本文以海南赤鐵礦為原料，對(duì)其焙燒特性進(jìn)行研究，尋找改善赤鐵礦球團(tuán)的預(yù)熱焙燒性能的方法，以期對(duì)赤鐵礦球團(tuán)的生產(chǎn)具備一定的指導(dǎo)意義。

1 原料及研究方法

1.1 原料

研究所用海南赤鐵礦精礦主要化學(xué)成份見(jiàn)表1，精礦鐵品位為64.6%，脈石成份主要為SiO2，含量在6.62%，有害雜質(zhì)S、P、K2O、Na2O等，除S含量為0.12%，相對(duì)較高外，其他均較低。

研究檢測(cè)了鐵精礦的粒度組成和比表面積發(fā)現(xiàn)：-200目粒級(jí)含量為93.32%，從造球的角度上講，粒度達(dá)到了造球工藝要求，但比表面積相對(duì)較小，僅為1.15m2/g（通常采用氮吸附法測(cè)定比表面積，-200目粒級(jí)含量在80%以上時(shí)，比表面積一般在2 m2/g），這一點(diǎn)可能對(duì)其造球和預(yù)熱焙燒均有不利影響。

1.2 研究方法

本次研究與造球階段相結(jié)合的，用造球中滿(mǎn)足生產(chǎn)要求的生球做為試驗(yàn)用球，預(yù)熱焙燒實(shí)驗(yàn)是在管式電爐中進(jìn)行。電爐是由φ50mm的一個(gè)鐵鉻鋁絲電阻爐和一個(gè)硅碳管電阻爐對(duì)接而成，前者做預(yù)熱，后者做焙燒用。

造球試驗(yàn)所得生球首先在烘干箱中于105±5℃溫度下烘干，實(shí)驗(yàn)時(shí)將干球裝入磁舟中，大約裝十個(gè)左右，以使預(yù)熱焙燒時(shí)受熱均勻。預(yù)熱將每隔一定時(shí)間把瓷舟一段段（一般分5段）的往爐子中部推，達(dá)到中部后停留時(shí)間為預(yù)熱時(shí)間，后一段段拉出。焙燒則是將預(yù)熱好的球直接推進(jìn)焙燒爐中焙燒，焙燒好后，拉至預(yù)熱爐冷卻至預(yù)熱溫度后，按預(yù)熱時(shí)冷卻一樣拉出。這樣做不會(huì)造成球內(nèi)外的溫差過(guò)大而使球產(chǎn)生微裂紋，影響強(qiáng)度。

本次研究預(yù)熱焙燒球的指標(biāo)為：預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度大于400N/個(gè)，成品球抗壓強(qiáng)度大于3000N/個(gè)。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 海南赤鐵礦球團(tuán)預(yù)熱焙燒性能研究

海南赤鐵礦球團(tuán)的預(yù)熱焙燒性能見(jiàn)圖1和圖2，其中膨潤(rùn)土用量為3.5%。從圖1中可以看出，在預(yù)熱時(shí)間不變得情況下，海南赤鐵礦球團(tuán)的預(yù)熱球強(qiáng)度隨預(yù)熱溫度的升高而增加，當(dāng)溫度為1000℃時(shí)，其預(yù)熱球平均強(qiáng)度超過(guò)400N，但僅為447.1N。這是因?yàn)椋噼F礦本身就要求較高的預(yù)熱溫度，加之海南赤鐵礦顆粒表面光滑，結(jié)晶完善，其預(yù)熱球內(nèi)部顆粒間的微晶鍵連接形成需要更高的溫度。在溫度較低時(shí)其擴(kuò)散和結(jié)晶都很少，所以預(yù)熱球強(qiáng)度不高。

從圖2可以看出，成品球的抗壓強(qiáng)度隨焙燒溫度的升高而增強(qiáng)，但當(dāng)焙燒溫度達(dá)到1300℃時(shí)，球的平均強(qiáng)度僅為2890.6N，溫度達(dá)到了1320℃時(shí)，球的平均強(qiáng)度才超過(guò)3000N，達(dá)到3085.6N。這是因?yàn)槌噼F礦焙燒是靠的是Fe2O3的再結(jié)晶，在1200℃時(shí)，赤鐵礦顆粒及球團(tuán)礦一直保持原有形態(tài)，連接較少當(dāng)達(dá)到1300℃時(shí)，才能使晶粒明顯長(zhǎng)大，形成連接橋，所以需要的溫度較高。

表1 海南赤鐵礦精礦的化學(xué)組成

表2 添加劑對(duì)赤鐵礦球團(tuán)預(yù)熱焙燒的影響

圖1 預(yù)熱溫度對(duì)預(yù)熱球強(qiáng)度的影響

圖2 焙燒溫度對(duì)成品熱球強(qiáng)度的影響

2.2 改善海南赤鐵礦球團(tuán)預(yù)熱焙燒性能研究

（1）添加劑的影響。為研究降低海南赤鐵礦預(yù)熱焙燒溫度的條件，特對(duì)其配加磁鐵礦、白云石進(jìn)行了研究。表2為分別加入了磁鐵礦、白云石后的預(yù)熱焙燒效果。

由表2可以看出，白云石和磁鐵礦都可以提高赤鐵礦球團(tuán)的預(yù)熱焙燒性能，使海南赤鐵礦的預(yù)熱溫度降低至980℃，焙燒溫度降低至1300℃。磁鐵礦是因?yàn)椋捍盆F礦預(yù)熱焙燒所需溫度要比赤鐵礦的低，在赤鐵礦內(nèi)配加一定量的磁鐵礦粉的球團(tuán)，使磁鐵礦均勻分布在球團(tuán)內(nèi)，在預(yù)熱焙燒時(shí)，磁鐵礦迅速氧化成Fe2O3，并形成顆粒之間的粘結(jié)相。同時(shí)磁鐵礦氧化生成的Fe2O3晶粒表面原子具有較高的遷移能力，可以在較低的溫度下促進(jìn)相鄰顆粒之間形成晶鍵。而白云石則是由于它們與鐵反應(yīng)，生成低熔點(diǎn)化合物（鐵酸鈣或鐵酸鎂），熔化形成液相，液相可促進(jìn)固相固結(jié)或產(chǎn)生液相固結(jié)，提高預(yù)熱焙燒球強(qiáng)度的緣故。

（2）潤(rùn)磨的影響。為進(jìn)一步研究降低海南赤鐵礦預(yù)熱焙燒溫度的條件，特對(duì)海南赤鐵礦進(jìn)行了潤(rùn)磨預(yù)處理，表3為潤(rùn)磨對(duì)赤鐵礦球團(tuán)預(yù)熱焙燒性能的影響，其中膨潤(rùn)土用量為1.5%，預(yù)熱溫度為950℃，焙燒溫度為1260℃。

表3 潤(rùn)磨對(duì)赤鐵礦球團(tuán)預(yù)熱焙燒球的影響

從表3可以看出，經(jīng)潤(rùn)磨后預(yù)熱球和成品球強(qiáng)度大大提高，隨著潤(rùn)磨時(shí)間的延長(zhǎng)，球強(qiáng)度繼續(xù)增大。這是因?yàn)榻?jīng)過(guò)潤(rùn)磨后，增加了物料的細(xì)度和微細(xì)顆粒含量，使物料比表面積大大增加。同時(shí)增加了物料表面活性，從而使物料表面的過(guò)剩能量增加，使顆粒活性大，反應(yīng)加快，所以可以在較低的溫度下生產(chǎn)質(zhì)量更好的球，提高球團(tuán)質(zhì)量?？梢?jiàn)，增加潤(rùn)磨工藝是改善海南赤鐵礦焙燒性能一條非常好的途徑。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）海南赤鐵礦球團(tuán)預(yù)熱焙燒性能表現(xiàn)較差，在不潤(rùn)磨及沒(méi)有添加劑的情況下，膨潤(rùn)土配比3.5%，預(yù)熱溫度1000℃，焙燒溫度1320℃，預(yù)熱球及成品球才能達(dá)到生產(chǎn)要求。

（2）配加磁鐵礦和白云石均能改善海南赤鐵礦預(yù)熱焙燒性能，添加2%的白云石或20%的磁鐵礦，能使預(yù)熱溫度降低至980℃，焙燒溫度降低至1300℃。

（3）潤(rùn)磨具有改善赤鐵礦球團(tuán)焙燒過(guò)程，強(qiáng)化球團(tuán)固結(jié)，降低焙燒溫度和縮短焙燒時(shí)間的作用。配加1.5%膨潤(rùn)土，潤(rùn)磨6min的球團(tuán)在預(yù)熱溫度為950℃、焙燒溫度為1260℃的條件下就能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。

[1]傅菊英,姜濤,朱德慶.燒結(jié)球團(tuán)學(xué)[M].長(zhǎng)沙:中南大學(xué)工業(yè)出版社，1996.2.

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