球團抗壓強度影響因素技術分析

高曉梅

(太原鋼鐵(集團)有限公司礦業分公司)

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球團抗壓強度影響因素技術分析

高曉梅

(太原鋼鐵(集團)有限公司礦業分公司)

摘要為了找到球團廠生產球團抗壓強度與煉鐵廠入廠檢驗球團抗壓強度存在偏差的原因，進行了球團抗壓強度的測定方法分析研究，并針對性地開展了水分和運輸環節對球團礦抗壓強度影響的試驗。根據試驗結果，規范了球團廠和煉鐵廠的取制樣標準，確定了適宜的球團入廠抗壓強度驗收標準，既滿足了高爐用料，又充分保證了球團廠回轉窯的安全運行，經濟效益顯著。

關鍵詞球團抗壓強度影響因素球團水分

太鋼某鏈回環球團礦生產工藝2004年投產后，通過不斷的技術改造、科技攻關和管理提升，球團礦生產工藝逐步得到穩定，球團礦各種指標達到國內先進水平。膨潤土消耗、球團礦煤單耗兩項指標在同行業排名第一，鏈篦機利用系數、球團礦品位、篩分指數等指標在國內名列前茅。

2011年10月開始，為盡快提高球團抗壓強度，要求球團抗壓強度≥2 000 N的比率≥75%。但通過煉鐵廠和球團廠內部檢驗數據的對比，兩者偏差較大，球團廠球團抗壓強度≥2 000 N的比率比煉鐵廠檢驗平均高約15個百分點，最高相差26.75個百分點。為了使球團抗壓能夠獲得代表性的數據，有效指導球團生產以及對球團抗壓值得出明確合理的指標要求，圍繞提高球團抗壓強度檢驗一致性從煉鐵、球團廠的檢驗設備、水分、運輸環境等方面開展了一系列的攻關和創新工作。

1球團抗壓強度的測定

球團抗壓強度指球團礦受壓的最大破碎載荷，是一個表征球團礦機械強度的指標[1]。鐵礦石球團礦在進入高爐或直接還原爐窯之前和之后，經過多次裝卸、轉運、堆積和運動，要經受碰撞、沖擊、擠壓和磨擦等各種嚴酷的機械作用，在這些機械作用下將有一部分球團礦破碎而產生小塊和粉末，從而影響爐礦順行和生產指標。球團的抗壓強度直接影響高爐爐內的小塊和粉末數量。爐窯內的粉末少，料層透氣性好，有利于爐窯的順行，可以提高爐窯的產量，還可以減少工業粉塵，改善環境。

工業上使用的檢驗球團抗壓強度的方法有國際標準化組織的檢驗方法[2]。目前，球團礦抗壓強度大多依據鐵礦石球團抗壓強度的測定方法 GB/T14201—93標準，其數值為60個球測定值的平均值。試樣要求根據ISO10836采取和制備，粒度范圍為10～12.5 mm，取大約1 kg物理試驗用樣，在烘箱中(105±5) ℃干燥1 h，并在檢驗前冷卻至室溫。有時為得到一定精度的試樣結果，也可用公式N=(2σ/β)2，式中，N為每次試驗的球團礦個數；σ為若干次預備試驗的標準差(可信度95%下的標準差)；β為要求的精確度。

2影響球團礦抗壓強度的因素

隨著公司煉鐵廠6#高爐的投入使用，對球團礦質和量的需求不斷提升。公司要求球團礦的抗壓強度≥2 000 N的比率≥75%，即60個球中單個球的抗壓強度在2 000 N以上的個數與60的比值。目前，為充分滿足公司高爐的需求，需解決球團廠和煉鐵廠檢驗偏差的問題。

2.1生產過程中的影響分析

2011年以來，為不斷提高球團礦抗壓強度，進行了多項技術改進工作。

(1)調整生球輥篩，將篩縫由9～17 mm調整到10～15 mm，減少生球粒度差別，提高鏈篦機上的均勻性。

(2)調整溜料板高度，將鏈篦機上生球料層厚度由200～220 mm降低到170～200 mm，減少上下層預熱球的差別，有效地減輕了上層球的同心裂紋，并保證了下層球的強度，改善了窯內氣氛。

(3)降低鼓風干燥段風箱溫度及流速，風箱溫度由300 ℃降低到250 ℃，風機開度適當降低，降低生球爆裂比例。

(4)設計制作環冷機1#風箱調風門，減少其風量，保證了窯頭煙罩、窯頭球溫度的穩定。

(5)加大助燃風放散開度，減小外風閥開度，加大內風和中心風閥的開度，通過調整，窯內火焰溫度的峰值提高，窯頭球溫度提高了20 ℃以上。

(6)改造造球機后生球輥篩，將給料板由平板改為弧形板，提高小輥篩篩分效率。通過條件試驗，優化合格生球段篩輥轉速，使棒狀生球比率大幅下降，成品球均勻性改善。

(7)優化鏈篦機預熱2段煙罩溫度、與窯頭參數、環冷機參數，試驗證實上層球強度高于下層球(見表1)，說明冷卻強度高對成球抗壓強度有不利影響。在考查結論的基礎上，對環冷機參數進行了調整，將一冷段風機風門開度降低。

表1　環冷機上下層球強度對比

通過生產過程中各項措施的實施，球團廠球團礦抗壓強度的檢驗結果≥2 000 N的比率由66%提高到79%(見圖1)，雖然球團礦抗壓強度得到了大幅度提高，但球團廠與公司煉鐵檢驗差異問題仍然存在。為此，以下從運輸環節進行分析。

2.2運輸環節過程中的影響分析

根據球團礦抗壓強度的檢驗原理，在運輸和儲存、堆放過程中，球團多次裝卸、轉運、堆積都要經受碰撞、沖擊、擠壓、摩擦等各種嚴酷的機械作用，都將對球團抗壓強度造成極大影響。通過對生產球和發運球(即從17 m高位料倉自然跌落后狀態)進行抗壓強度對比分析(見圖2)，說明碰撞、沖擊、擠壓等外力作用，會使抗壓強度降低，試驗結果表明抗壓強度將降低5～10個百分點。

圖1　球團廠球團礦抗壓強度的檢驗結果

圖2　生產球和發運球抗壓強度對比結果

2.3球團水分對抗壓強度的影響

(1)球團水分對抗壓強度影響。2012年10月16—23日組織了水分對球團抗壓強度的影響試驗，試驗結果見表2，通過分析發現，球團吸水后對抗壓強度有極大影響。

表2　球團加水對抗壓強度的影響試驗結果

2012年12月在煉鐵料廠又進行了2次取樣，并將所取樣隨機分成4個樣，進行水分對抗壓強度的影響試驗研究，試驗結果見表3、表4。

由表3、表4可知，球團對水分極其敏感，隨球團環境水分增大，抗壓強度≥2 000 N的合格率大大降低，噴水后合格率降低約10個百分點，10 min浸泡后合格率降低13.11個百分點。而煉鐵廠在火車入廠卸球團時因為防塵環保需要，會根據標準噴水作業，所以球團礦抗壓強度煉鐵檢驗比球團廠生產檢驗平均要偏低。

表3　第1次取樣水分對抗壓強度的影響試驗結果

表4　第2次取樣水分對抗壓強度的影響試驗結果

3結論

某球團廠通過試驗表明，球團抗壓強度出廠與煉鐵檢驗數據偏差的主要來源為取樣偏差，如果檢驗分析時試驗烘干時間不足，球團抗壓強度合格率會降低10個百分點。另外，不可抗的原因是運輸和裝卸環節，球團抗壓強度如同一批試樣會降低5～10個百分點。因此，確定影響因素后，統一了取制樣標準，且與煉鐵存在標準執行上考慮了運輸和裝卸環節的自燃偏差，確定了合理的球團抗壓強度標準，球團抗壓強度≥2 000 N的比率達75%，既滿足了高爐用料，又充分保證了球團廠回轉窯的安全運行。

參考文獻

[1]張志鋼.鐵礦球團礦抗壓強度測定中值得注意的問題[J].寧波化工，2007(1)：38-39.

[2]國家技術監督局.GB/T 14201—1993鐵礦球團礦抗壓強度測定方法[S].北京：中國標準出版社，1993.

(收稿日期2015-12-03)

高曉梅(1973—)，女，工程師，030027 山西省太原市興華街32號。