海南赤鐵礦球團預熱焙燒性能研究

周曉青

（中冶長天國際工程有限責任公司工藝分院，湖南 長沙 410205）

海南赤鐵礦球團預熱焙燒性能研究

周曉青

（中冶長天國際工程有限責任公司工藝分院，湖南 長沙 410205）

本文對海南赤鐵礦球團的預熱焙燒性能進行了研究。研究表明，要滿足生產要求，海南赤鐵礦球團預熱焙燒球強度所需預熱溫度和焙燒溫度較高，添加磁鐵礦、白云石可以改善其預熱焙燒性能，潤磨預處理也可以顯著改善其預熱焙燒性能。

赤鐵礦；球團；焙燒；潤磨

球團礦本身具有較好的冶金性能，形狀均勻而規則，強度高、粉末少，更適合于高爐內氣流分布的要求，增加球團礦的用量可以改善高爐煉鐵的各項技術經濟指標。生產球團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存在差異，在預熱和焙燒過程中，兩者表現出的焙燒特性大不相同，磁鐵礦球團所需預熱焙燒溫度較赤鐵礦要低很多。本文以海南赤鐵礦為原料，對其焙燒特性進行研究，尋找改善赤鐵礦球團的預熱焙燒性能的方法，以期對赤鐵礦球團的生產具備一定的指導意義。

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成份見表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S、P、K2O、Na2O等，除S含量為0.12%，相對較高外，其他均較低。

研究檢測了鐵精礦的粒度組成和比表面積發現：-200目粒級含量為93.32%，從造球的角度上講，粒度達到了造球工藝要求，但比表面積相對較小，僅為1.15m2/g（通常采用氮吸附法測定比表面積，-200目粒級含量在80%以上時，比表面積一般在2 m2/g），這一點可能對其造球和預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合的，用造球中滿足生產要求的生球做為試驗用球，預熱焙燒實驗是在管式電爐中進行。電爐是由φ50mm的一個鐵鉻鋁絲電阻爐和一個硅碳管電阻爐對接而成，前者做預熱，后者做焙燒用。

造球試驗所得生球首先在烘干箱中于105±5℃溫度下烘干，實驗時將干球裝入磁舟中，大約裝十個左右，以使預熱焙燒時受熱均勻。預熱將每隔一定時間把瓷舟一段段（一般分5段）的往爐子中部推，達到中部后停留時間為預熱時間，后一段段拉出。焙燒則是將預熱好的球直接推進焙燒爐中焙燒，焙燒好后，拉至預熱爐冷卻至預熱溫度后，按預熱時冷卻一樣拉出。這樣做不會造成球內外的溫差過大而使球產生微裂紋，影響強度。

本次研究預熱焙燒球的指標為：預熱球抗壓強度大于400N/個，成品球抗壓強度大于3000N/個。

2 試驗結果

2.1 海南赤鐵礦球團預熱焙燒性能研究

海南赤鐵礦球團的預熱焙燒性能見圖1和圖2，其中膨潤土用量為3.5%。從圖1中可以看出，在預熱時間不變得情況下，海南赤鐵礦球團的預熱球強度隨預熱溫度的升高而增加，當溫度為1000℃時，其預熱球平均強度超過400N，但僅為447.1N。這是因為，赤鐵礦本身就要求較高的預熱溫度，加之海南赤鐵礦顆粒表面光滑，結晶完善，其預熱球內部顆粒間的微晶鍵連接形成需要更高的溫度。在溫度較低時其擴散和結晶都很少，所以預熱球強度不高。

從圖2可以看出，成品球的抗壓強度隨焙燒溫度的升高而增強，但當焙燒溫度達到1300℃時，球的平均強度僅為2890.6N，溫度達到了1320℃時，球的平均強度才超過3000N，達到3085.6N。這是因為赤鐵礦焙燒是靠的是Fe2O3的再結晶，在1200℃時，赤鐵礦顆粒及球團礦一直保持原有形態，連接較少當達到1300℃時，才能使晶粒明顯長大，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組成

表2 添加劑對赤鐵礦球團預熱焙燒的影響

圖1 預熱溫度對預熱球強度的影響

圖2 焙燒溫度對成品熱球強度的影響

2.2 改善海南赤鐵礦球團預熱焙燒性能研究

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

由表2可以看出，白云石和磁鐵礦都可以提高赤鐵礦球團的預熱焙燒性能，使海南赤鐵礦的預熱溫度降低至980℃，焙燒溫度降低至1300℃。磁鐵礦是因為：磁鐵礦預熱焙燒所需溫度要比赤鐵礦的低，在赤鐵礦內配加一定量的磁鐵礦粉的球團，使磁鐵礦均勻分布在球團內，在預熱焙燒時，磁鐵礦迅速氧化成Fe2O3，并形成顆粒之間的粘結相。同時磁鐵礦氧化生成的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相鄰顆粒之間形成晶鍵。而白云石則是由于它們與鐵反應，生成低熔點化合物（鐵酸鈣或鐵酸鎂），熔化形成液相，液相可促進固相固結或產生液相固結，提高預熱焙燒球強度的緣故。

（2）潤磨的影響。為進一步研究降低海南赤鐵礦預熱焙燒溫度的條件，特對海南赤鐵礦進行了潤磨預處理，表3為潤磨對赤鐵礦球團預熱焙燒性能的影響，其中膨潤土用量為1.5%，預熱溫度為950℃，焙燒溫度為1260℃。

表3 潤磨對赤鐵礦球團預熱焙燒球的影響

從表3可以看出，經潤磨后預熱球和成品球強度大大提高，隨著潤磨時間的延長，球強度繼續增大。這是因為經過潤磨后，增加了物料的細度和微細顆粒含量，使物料比表面積大大增加。同時增加了物料表面活性，從而使物料表面的過剩能量增加，使顆粒活性大，反應加快，所以可以在較低的溫度下生產質量更好的球，提高球團質量。可見，增加潤磨工藝是改善海南赤鐵礦焙燒性能一條非常好的途徑。

3 結語

（1）海南赤鐵礦球團預熱焙燒性能表現較差，在不潤磨及沒有添加劑的情況下，膨潤土配比3.5%，預熱溫度1000℃，焙燒溫度1320℃，預熱球及成品球才能達到生產要求。

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

（3）潤磨具有改善赤鐵礦球團焙燒過程，強化球團固結，降低焙燒溫度和縮短焙燒時間的作用。配加1.5%膨潤土，潤磨6min的球團在預熱溫度為950℃、焙燒溫度為1260℃的條件下就能滿足生產要求。

[1]傅菊英,姜濤,朱德慶.燒結球團學[M].長沙:中南大學工業出版社，1996.2.

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1671-0711（2017）04（下）-0131-02