鞍鋼大孤山球團廠內配碳的試驗研究

于洪軍，王贏博，高源，馬文

鞍鋼大孤山球團廠內配碳的試驗研究

于洪軍1，王贏博2，高源3，馬文4

（1. 鞍鋼集團礦業大孤山有限公司， 遼寧 鞍山 114000； 2.鞍鋼集團礦業弓長嶺有限公司， 遼寧 鞍山 114000； 3. 鞍鋼集團北京研究院有限公司，北京 100000；4. 鞍鋼集團礦業設計研究院有限公司， 遼寧 鞍山 114000）

以鐵精礦球團為研究對象，在實驗室進行了內配碳的試驗研究。結果表明：添加適量固體燃料可以提高球團礦強度，降低焙燒燃耗，同時能改善球團礦的冶金性能；在備選燃料中優選出0.2%的煤粉進行內配，生球的落下強度有所提高，但是抗壓強度隨著配煤量的增加略有降低，而爆裂溫度則變化不明顯。當配煤量為0.2%時，焙燒球的強度最高。配煤量對焙燒球強度的影響比較顯著，過少或過多都對強度有不利影響。在預熱溫度為950 ℃，焙燒溫度為1 250 ℃的條件下，隨著焙燒溫度和預熱溫度的逐漸提高，抗壓強度也逐漸增強。

內配碳； 球團礦； 球團性能

磁鐵精礦是我國生產氧化球團的主要原料，但隨著鋼鐵工業的迅速發展，我國磁鐵礦資源正面臨日益短缺的局面，無法滿足球團生產的需求，因此，采用赤鐵精礦生產球團礦必將成為一種趨勢[1-3]。然而，赤鐵礦球團固結溫度較高（1 300~1 350 ℃左右），而且焙燒溫度區間范圍窄，能量消耗高，因此對球團生產配加固體燃料的方式的研究正逐漸展開。國內外對球團混合料中添加固體燃料的實踐結果表明，添加適量固體燃料可以提高球團礦強度，大幅度降低焙燒燃耗，同時可改善球團礦的冶金性能[4-6]。當前，鞍鋼集團大孤山球團廠生產所使用的原料配比為磁鐵精礦∶赤鐵精礦 = 75∶25，此時的條件非常適合進行球團內配固體燃料的研究。因此，本文在該廠的條件下對球團內配碳試驗研究，主要探究了內配碳的燃料種類、燃料配入量對生球指標和焙燒球強度影響的變化規律，便于后期指導工業試驗。

1 原料的理化指標

試驗所用鐵精礦為來自鞍鋼大孤山球團廠，對其理化性能進行了檢測。

1.1 鐵精礦指標

鐵精礦指標見表1。

表1 鐵精礦指標 %

從原料條件可以看出，赤鐵精礦FeO含量較高，全鐵等指標符合技術標準。

1.2 煤粉的工業分析

煤粉的工業分析見表2。

表2 煤粉的質量指標

2 內配碳球團試驗研究

2.1 含碳燃料的優選

為了優選出合適的含碳燃料，本實驗以焦粉、木屑和煤粉（揮發分5%、10%、15%）作備選燃料進行比較，初步篩選時按燃料總消耗量按20%配入，即燃料配入比例約為0.3%，燃料粒度按膨潤土標準-200目95%為準，膨潤土配比按現生產1.2%為基準。

2.1.1 配加燃料種類對生球指標影響

為了研究配加燃料種類對生球指標的影響，試驗測出了添加不同燃料后的生球落下強度、抗壓強度以及爆裂溫度，結果如表3所示。

表3 含碳燃料種類對生球指標的影響

結果表明，隨著含碳燃料的添加，并不會對生球的抗壓強度和落下強度產生影響。四種備選燃料的抗壓強度區間范圍在12.89~13.28 N，落下強度區間范圍在4.0~5.6 次/0.5 m，同時，含碳燃料的添加也不會產生爆裂，450 ℃下的生球爆裂個數都為0。

2.1.2 配加燃料種類對焙燒球強度影響

為了研究配加燃料種類對焙燒球強度的影響，在預熱溫度950 ℃、焙燒溫度1 250 ℃條件下，試驗研究了不同燃料的焙燒球強度，結果如表4所示。

表4 含碳燃料種類對焙燒球質量的影響

結果發現，煤粉和焦粉的添加可以大幅提高焙燒球的強度，分別為3 044 N和2 816 N，而木屑（1 926 N）和活性炭（1 819 N）則會對焙燒強度造成影響。最終考慮經濟成本，綜合煤粉和焦粉的價格以及現場的實際情況，確定選用煤粉作為內配碳物質。

2.2 燃料配入量的確定

2.2.1 燃料配入量對生球指標的影響

為了找到最佳配煤比, 在膨潤土配比為1.2%的條件下，從0.05%～0.40%范圍內, 總共進行了7個配煤比試驗。配煤比變化期間, 對生球指標進行跟蹤調查, 發現在不同配煤比例下, 球團生產的生球落下強度、抗壓強度、爆裂溫度都受到一定的影響，見表5。當配煤量從0.1%提高到0.25%時，生球的落下強度從4.0次/（0.5 m）升高到 4.4次/（0.5 m）,但是抗壓強度隨著配煤量的増加略有降低，而爆裂溫度則變化不明顯。

2.2.2 煤粉配入量對焙燒球質量的影響

在預熱溫度為950 ℃、焙燒溫度為1 250 ℃的條件下，試驗還研究了燃料配入量為0~0.4%時，焙燒球抗壓強度的變化規律，如表6所示。

表5 煤粉配入量對生球指標的影響

表6 煤粉配入量對焙燒球質量的影響

在上述焙燒條件下，配煤量對焙燒球強度的影響比較顯著，過少或過多都對強度有不利影響。當配煤量從0.05%提高到0.2%時，焙燒球強度有所上升，此時焙燒球強度最髙，達到了3 040 N/個。但是，當配煤量繼續增加，焙燒球強度逐漸降低，此時焙燒球內部出現了分層的現象，對強度影響較大。因此，配煤量有一個適宜的范圍，并非配煤越多越好。上述焙燒試驗說明，當配煤量為0.2%時，焙燒球的強度最高。

2.3 預熱和焙燒溫度對焙燒球強度影響

在預熱溫度為950 ℃的前提下，研究焙燒溫度在1 200~1 300 ℃的范圍內的焙燒球抗壓強度的變化規律，如表7所示。

表7 預熱溫度的確定

結果顯示，在預熱溫度為950 ℃條件下，焙燒溫度為1 200 ℃時成品球抗壓強度即可達到2 799 N；隨著焙燒溫度的逐漸提高，抗壓強度逐漸增強，當焙燒溫度達到1 300 ℃時，成品球抗壓強度可達到3 380 N。

此外，本實驗還在焙燒溫度1 250 ℃的條件下，研究了預熱溫度900~1 000 ℃范圍內的焙燒球強度的變化規律，如表8所示。

表8 焙燒溫度的確定

在焙燒溫度為1 250 ℃條件下，預熱溫度為900 ℃時成品球抗壓強度即可達到2 325 N；隨著預熱溫度的逐漸提高，抗壓強度逐漸增強，當預熱溫度達到1 000 ℃時，成品球抗壓強度可達到3 098 N。

3 結 論

添加適量固體燃料可以提高球團礦強度，大幅度降低焙燒燃耗，同時改善球團礦的冶金性能。在幾種備選的固體燃料中優選出0.2%的煤粉進行內配，生球的落下強度有所提高，但是抗壓強度隨著配煤量的增加略有降低，而爆裂溫度則變化不明顯。當配煤量為0.2%時，焙燒球的強度最高。配煤量對焙燒球強度的影響比較顯著，過少或過多都對強度有不利影響。在預熱溫度為950 ℃，焙燒溫度為1 250 ℃的條件下，隨著焙燒溫度和預熱溫度的逐漸提高，抗壓強度也逐漸增強。

［1］許滿興, 張玉蘭. 新世紀我國球團礦生產技術現狀及發展趨勢[J]. 燒結球團, 2017, 42(2): 25-37.

［2］劉曉紅, 李雪, 李曉琴. 內配碳赤鐵礦球團固結機理研究[J]. 工業爐, 2011, 33(5): 10-13.

［3］黃典冰, 孔令壇. 內燃球團礦生球性質的研究[J]. 燒結球團, 1990(4): 5-10.

［4］黃柱成, 張元波, 朱尚樸, 等. 以赤鐵礦為主配加磁鐵礦制備氧化球團的研究[J]. 鋼鐵, 2004, 39(4): 9-59.

［5］范曉慧, 劉昌, 陳許玲, 等. 提高赤鐵精礦配比對制備鐵礦氧化球團的影響[J]. 礦冶工程, 2012, 32(5): 94-97.

［6］李曉芹. 內配碳在赤鐵礦氧化球團制備中的行為研究[D]. 長沙: 中南大學, 2009．

Experimental Study on Carbon Allocation in Dagushan Pelletizing Plant of Ansteel Group

1,2,3,4

（1. Ansteel Group Mining Dagushan Co., Ltd., Anshan Liaoning 114000, China;2. Ansteel Group Mining Gongchangling Co., Ltd., Anshan Liaoning 114000, China;3. Ansteel Group Beijing Research Institute Co., Ltd., Beijing 100000, China;4. Ansteel Group Mining Design and Research Institute, Anshan Liaoning 114000, China）

Taking iron concentrate pellets as the research object, the experimental study on internal carbon allocation was carried out in laboratory. The results showed that adding proper amount of solid fuel improved the strength of pellets, reduced the burning consumption of roasting and improved the metallurgical properties of pellets. 0.2% Pulverized coal was preferred for internal blending among alternative fuels, and the falling strength of green pellets was improved, but the compressive strength decreased slightly with the increase of coal blending amount, while the bursting temperature did not change obviously. When the coal blending amount was 0.2%, the strength of roasted balls was the highest. The amount of coal blending had significant effect on the strength of roasted balls, and too little or too much had adverse effect on the strength. Under the conditions of preheating temperature of 950 ℃ and roasting temperature of 1 250 ℃, with the gradual increase of roasting temperature and preheating temperature, the compressive strength also gradually increased.

Internal carbon; Pellets; Pellets performance

2020-11-11

于洪軍（1966-），男，高級工程師，碩士研究生，遼寧省遼陽市人，2013年畢業于遼寧科技大學控制理論與控制工程專業。

馬文（1966-），男，高級工程師，研究方向：球團生產工藝。

TF046.6

A

1004-0935（2021）03-0320-03