球團(tuán)精礦適宜粒度研究

- 12 - 2010 年第 33 卷第 5 期 球團(tuán)精礦適宜粒度研究 張義賢 1,何木光 1,吳力華 2， 郭 剛 1,饒家庭 3 （ 限公司 ） 摘 要： 結(jié)合攀枝花資源特點(diǎn)，開展了適宜的球團(tuán)精礦粒度研究。結(jié)果表明，在試驗(yàn)粒度范圍內(nèi)，小于 于 級含量在 79%時，生球和球團(tuán)性能最佳，與基準(zhǔn) 期 相比生球的落下強(qiáng)度提高 ，生球抗壓強(qiáng)度提高 ， 750 下生球爆裂率下降 百分點(diǎn)，成品球強(qiáng)度提高 1 244 N，還原膨脹指數(shù)下降 百分點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 ：精礦粒度 ;抗壓強(qiáng)度 ;落下強(qiáng)度 ;還原膨脹指數(shù) ;爆裂溫度 0 引言 隨著攀枝花鋼城公司兩條年產(chǎn) 120 萬 t 的鏈篦機(jī) 回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)生產(chǎn)線的建成投產(chǎn)，加上周邊民營企業(yè)的豎爐球團(tuán)，攀西的球團(tuán)礦產(chǎn)量達(dá)到 400 萬 t/前，攀枝花地區(qū)球團(tuán)礦生產(chǎn)所采用的含鐵原料主要有釩鈦磁鐵精礦和普通鐵精礦，粒度都比較粗，直接影響球團(tuán)質(zhì)量，造成生產(chǎn)過程中生球質(zhì)量差，生球落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度低，預(yù)熱過程中生球爆裂現(xiàn)象較為嚴(yán)重。有關(guān)研究表明 1：采用改善精礦粒度，增加精礦微細(xì)粒（小于 分比例 ，可使鐵精礦粉比表面積增大，顆粒表面之間的分子作用力增大，有利于礦粉顆粒之間的相互作用。為提高生球質(zhì)量，一般采用提高膨潤土配比的方法，但膨潤土配比的增加，會降低球團(tuán)礦的品位，不利于球團(tuán)礦質(zhì)量的改善。 因此，需掌握當(dāng)前條件下精礦粒度對生球及成品球性能的影響，為提高釩鈦球團(tuán)礦質(zhì)量提供技術(shù)支撐。研究表明：在精礦中小于 量為79時，精礦用于造球性能最優(yōu)。 1 原料條件與試驗(yàn)方法 原料條件 試驗(yàn)原料主要為釩鈦磁鐵精礦、普通精礦以及膨潤土，各種原料化學(xué)成分分別見表 1、表 2，釩鈦 磁鐵 精礦 、 普通鐵精礦粒度組成見表 3。 從表中可看出 ， 普通精礦的 比釩鈦磁鐵精礦高，且 百分點(diǎn)，釩鈦精礦中 量較高。在粒度方面，普通精礦小于 量要比釩鈦精礦高出 百分點(diǎn)，基本達(dá)到球團(tuán)造球所要求的粒度。 表 1 精礦化學(xué)成分 % 項(xiàng)目 2 P 通精礦 鈦磁鐵精礦 2 膨潤土化學(xué)成分 % 2O S 燒損 3 鐵精礦粒度組成 % 名稱 通精礦 鈦磁鐵精礦 篩分方式為干篩攀 鋼 技 術(shù) - 13 - 試驗(yàn)方法 配礦 方案 試驗(yàn)采用現(xiàn)場配比方案，鐵精礦主要為釩鈦磁鐵礦（配 70%）與普通鐵精礦（配 30%），采用外配膨潤土，比例 為 。通過球磨機(jī)對鐵精礦進(jìn)行細(xì)磨，以達(dá)到試驗(yàn)要求。進(jìn)行小于 級含量大于 69的試驗(yàn)，級含量見表 4。 表 4 試驗(yàn) 鐵 精礦小于 量 % 試驗(yàn) 方案 精礦 小于 量 9 4 9 4 焙燒制度 試驗(yàn)過程中通過球團(tuán)焙燒裝置對各組試驗(yàn)球團(tuán)進(jìn)行焙燒，焙燒制度主要控 制預(yù)熱溫度、時間以及焙燒溫度和時間，具體試驗(yàn)焙燒制度見表 5。 表 5 球團(tuán)焙燒制度 預(yù)熱溫度/ 預(yù)熱時間/燒溫度/ 焙燒時間/50 20 1 230 30 檢測方法 按照試驗(yàn)配比方案取含鐵原料 5.0 用外配熔劑 (生石灰加水消化完全后加入 )，通過人工混勻后，在 800 165 高）、轉(zhuǎn)速為 23 r/角為 46的圓盤造球機(jī)內(nèi)進(jìn)行造球，造球過程中采用人工加水，造球時間為 30 球后取部分生球進(jìn)行抗壓強(qiáng)度、落下強(qiáng)度以及水分和成球率的測定 ，生球爆裂溫度在 55 1 000 測試爐的 恒溫帶區(qū)間 300400 以 50 為間距進(jìn)行測試 。其余生球在 110 左右的環(huán)境下干燥后，按焙燒制 度進(jìn)行焙燒，并對焙燒后的球團(tuán)進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和還原膨脹指數(shù)等的測定。檢測項(xiàng)目：生球性能：檢測生球成球率， 0.5 壓強(qiáng)度等；生球爆裂溫度；成品球抗壓強(qiáng)度；球團(tuán)還原膨脹指數(shù) 于 900 時通 護(hù)， 900 時繼續(xù)通 護(hù) 0.5 h，隨后關(guān)閉 通 入 還 原 氣 體 , 還 原 氣 體 組 成 為還原 1 h， 還原氣流量： 15 L/球團(tuán)礦主要物相及其含量：檢測球團(tuán)礦物組成及形態(tài)形貌，礦物結(jié)構(gòu)等。 2 試驗(yàn)結(jié)果與分析 以現(xiàn)有原料為基礎(chǔ)，按試驗(yàn)配比方案進(jìn)行配礦，并對鐵精礦進(jìn)行細(xì)磨，控制精礦中小于 級含量，通過細(xì)磨后，級含量分別達(dá)到 74、 79和 84。按照試驗(yàn)方法進(jìn)行造球，控制生球水 分 在 并對生球進(jìn)行落下強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度以及爆裂溫度的測定。 生球性能 落下強(qiáng)度 在生球中取若干（一般 10 個）粒徑在 10 14 球進(jìn)行落下強(qiáng)度測定，將生球自 0.5 m 高處自由落下，計(jì)數(shù)下落次數(shù)，到生球產(chǎn)生裂紋或破裂為止。對生球落下強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，結(jié)果見圖 1。 圖 1 精礦粒度對生球落下強(qiáng)度的影響 由圖 1 可見，在膨潤土配比為 ，隨著造球用鐵精礦中小于 量的增加，生球落下強(qiáng)度得到明顯改善?；鶞?zhǔn)時生球的落下強(qiáng)度僅為 /個，隨著小于 量增加，生球落下強(qiáng)度提高，當(dāng) 小于 量達(dá)到 79時，生球落下強(qiáng)度達(dá)到最大值 /個 。 隨后隨著細(xì)粒度含量增加，生球落下強(qiáng)度下降 ， 當(dāng) 小于 4%時，生球落下強(qiáng)度為 /個，略高于小于 量為 74%時生球落下強(qiáng)度，相比小于 量 79%時的 /個下降了20%。 可見，造球鐵精礦中小于 量一定程度上的增加有利于改善球團(tuán)生球落下強(qiáng)度，但過多的增加鐵精礦中小于 級含量，對球團(tuán)生球落下強(qiáng)度的改善起不到有效的作用，反而會對生球抗壓強(qiáng)度造成不利影響。 從試驗(yàn)中可看出 , 74 84生球落下強(qiáng)度/次個1- 14 - 2010 年第 33 卷第 5 期 下，級含量可控制在 79左右。 球抗壓強(qiáng)度 對試驗(yàn)生球進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試，具體結(jié)果見圖 2。 圖 2 精礦粒度對生球抗壓強(qiáng)度的影響 從圖 2 可見，在造球精礦中細(xì)粒級含量增加后，生球抗壓強(qiáng)度有明顯改善，并且隨著細(xì)粒級含量的增加，生球抗壓強(qiáng)度提高，當(dāng)小于 9%時，生球強(qiáng)度達(dá) 。量小于 79%時，抗壓強(qiáng)度增加明顯， 從基準(zhǔn)的 ，提高到 。當(dāng)小于 9%提高到 84%時，生球抗壓強(qiáng)度從 ，提高幅度遠(yuǎn)低于小于 9以下的效果?？梢娞岣咴烨蚓V的細(xì)粒級含量對生球性能有改善作用，但當(dāng)細(xì)粒級達(dá)到一定程度后 , 繼續(xù)增加小于 量對生球抗壓強(qiáng)度的改變沒有太大作用。 生球爆裂溫度 對球團(tuán)做不同溫度下生球爆裂率（生球破裂個數(shù)占試驗(yàn)球比例）測試，試驗(yàn)采用靜態(tài)法，未采用強(qiáng)制通風(fēng)，試驗(yàn)過程按試驗(yàn)方法所述進(jìn)行。 試驗(yàn)中生球均在溫度為 750 才發(fā)生爆裂，只是在此溫度下，各組生球的爆裂率有所 不同 （如 表6） 。從表 6 可見，在基準(zhǔn)條件下，隨著小于 量的增加，生球爆裂率下降。在精礦中小于 級含量為 79%時，爆裂率由 降到 下降了 百分點(diǎn)。但當(dāng)精礦中小于 級含量大于79%時，隨著小于 級含量增加，生球爆裂率急劇增加，在小于 84%時，生球的爆裂率為 比 樣 高出 百分點(diǎn)， 比 基準(zhǔn) 期 高出 百分點(diǎn)。 表 6 不同精礦粒度生球爆裂率 % 編號 750 爆裂率 備注 于 750 各溫度均無 爆裂 于 750 各溫度均無 爆裂 于 750 各溫度均無 爆裂 于 750 各溫度均無 爆裂 從生球落下強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度以及爆裂溫度的檢測 結(jié)果 看出，造球精礦中小于 級含量的增加在很大程度上可改善生球的性能，但當(dāng)精礦中小于 級含量超出一定范圍后，生球的性能 反而 會有所下降 。 在試驗(yàn)設(shè)定范圍內(nèi)，精礦中小于 級含量在 79時，生球的性能最佳。 以上生球性能變化的主要原因是：在造球過程中，生球的質(zhì)量主要受原料種類、物化特性、粘結(jié)劑種類和用量、造球設(shè)備的工藝參數(shù)和操作等因素的影響，在膨潤土配比、原料種類不變以及造球設(shè)備工藝參數(shù)不變的情況下 ,對生球質(zhì)量的 影響 主要來自原料的物化特性。當(dāng)鐵精礦經(jīng)過細(xì)磨后，其物化性能發(fā)生了一定變化，由于細(xì)粒級精礦的增加，造球精礦的分散度和比表面積相比基準(zhǔn) 期 有較大的增加，精礦具有更大的表面能。 成品球性能 成品球抗壓強(qiáng)度 根據(jù)焙燒制度對不同精礦粒度 的 生球進(jìn)行焙燒，所得結(jié)果見圖 3。 從 圖 3 可知，在試驗(yàn)粒 度范圍內(nèi)隨著鐵精礦中小于 級含量的增加，球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的變化存在一個最大值，即在精礦中小于 79時，球團(tuán)抗壓強(qiáng)度 達(dá)到 3 708 N/個，比基準(zhǔn)期提高了 1 244 N，上升比例為 圖 3 精礦粒度對球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響 礦物組成 抗壓強(qiáng)度/(N個1)5101520253074 8415002000250030003500400074 84球團(tuán)抗壓強(qiáng)度/N個1攀 鋼 技 術(shù) - 15 - 對成品球取樣，進(jìn)行礦物組成檢測，具體結(jié)果見表 7。 從表 7 可見，隨著精礦中小于 級的增加，球團(tuán)中鈦赤鐵礦和赤鐵礦含量增加，磁鐵礦含量減少，球團(tuán)原礦中鐵礦物、硅酸鹽顆粒的外貌基本消失；球團(tuán)生 成由鈦赤鐵礦晶橋連接為主，硅酸鹽液相粘結(jié)為輔粘結(jié)結(jié)構(gòu)，球團(tuán)中大量成再結(jié)晶粘結(jié)，礦物顆粒之間的空隙變圓，孔隙率下降，球團(tuán)體積收縮，球內(nèi)各顆粒連接成一個致密的整體，因而球團(tuán)強(qiáng)度大大提高。表 7 不同精礦粒度球團(tuán)的礦物組成（體積分?jǐn)?shù)） % 編號 鈦赤鐵礦 +赤鐵礦 鐵板鈦礦 鈦磁鐵礦 硅酸鹽相 0 63 3 6 22 25 8 11 3 67 3 6 20 23 9 12 7 70 3 6 15 18 10 13 4 67 4 7 18 21 8 11 球團(tuán)還原膨脹指數(shù) 球團(tuán) 的 還原膨脹指數(shù)（ 圖 4。 圖 4 精礦粒度對球團(tuán)礦還原膨脹指數(shù)的影響 從圖 4 可 知，精礦中小于 量增加后，球團(tuán)還原膨脹指數(shù)發(fā)生部分改善?；鶞?zhǔn)期球團(tuán)還原膨脹指數(shù)為 在 精礦 小于 量為 74和 79時，球團(tuán)的還原膨脹指數(shù)分別下降了 百分點(diǎn)。隨著小于 級含量的進(jìn)一步增加，球團(tuán)還原膨脹指數(shù)出現(xiàn) “拐點(diǎn) ”，即小于 級含量達(dá)到 84時，球團(tuán)還原膨脹指數(shù)上升到 比較 試樣 升了 3 結(jié)論 1） 精礦 粒度 小于 級 在 69%84%范圍內(nèi)，隨著小于 量增加，生球落下強(qiáng)度 和 抗壓強(qiáng)度提高，當(dāng)精礦小于 量為 79時，生球落下強(qiáng)度達(dá)到最大值 /個，生球抗壓強(qiáng)度達(dá) 。 2