邯鋼球團配加沙河堿精的試驗研究

魏瓊花,張紅闖,王金龍,郭蘭芬

(河北鋼鐵集團邯鄲公司技術中心,河北邯鄲 056015)

邯鋼球團配加沙河堿精的試驗研究

魏瓊花,張紅闖,王金龍,郭蘭芬

(河北鋼鐵集團邯鄲公司技術中心,河北邯鄲 056015)

邯鋼為了考查沙河堿精的成球性能,對其進行了單種礦的造球試驗以及混合礦的造球、焙燒試驗和微觀結構礦相鑒定,結果表明,單種礦不易成球,混合礦中當沙河堿精配比達到15%時,球團各項指標達到最優。

沙河堿精;造球試驗;焙燒試驗;顯微分析

1 引言

球團礦作為高爐的主要入爐料,其明顯優勢在于低能耗、污染小、產品含鐵品位高[1]。當前,鋼鐵企業處于微利時代,緊跟原料市場價格波動,適時調整原料品種及配比是企業降本增效的一項有效措施,因此,為拓寬邯鋼球團用原料資源,尋求低成本礦源,原料進出口公司嘗試著引進不同種類的原料。沙河堿精作為球團用礦粉具有價格低廉,原料供應較為穩定等優點,但同時存在品位較低、粒度粗、成球性差等缺陷,預通過配加智利球粉、南非球粉等易成球礦粉的措施來改善其成球性能,從而達到大量配吃的目的。

2 試驗原料及方案

本試驗所用含鐵精粉為智利球粉、金嶺堿精、沙河堿精、南非球粉,膨潤土為球團車間現用皂土,試驗原料情況見表1所示,其中沙河堿精和金嶺堿精的粒度較粗,單獨使用,不易成球,需配合粒度較細精粉使用。

表1 造球試驗原料

本次試驗方案見表2所示[1]。

表2中,基準為全沙河堿精配比造球,方案1至方案3是在南非球粉配比保持20%不變的基礎上,逐漸降低智利球粉配比,同時增加沙河堿精和金嶺堿精的配比,4個方案的膨潤土配比均為2.5%,造球目標水分為9%。

表2 造球試驗方案

3 試驗

試驗包括兩部分:造球試驗和焙燒試驗。

3.1 造球試驗

造球試驗在規格為φ550 mm×120 mm的造球盤中進行,造球工藝參數見表3所示。

表3 造球試驗工藝參數

試驗方法:

先測定鐵精粉原始水分,然后按計算水分潤濕到7.5%,按表2方案中的含鐵料分別稱量好后,加入膨潤土一起混勻;直接將混勻好的造球料一次性全部放入造球盤中,啟動造球盤,同時開啟加水控制器,按照一定的加水速度在6 min內將水加完,到8 min時試驗結束;造球結束后盤中料全部取出,按照20 mm、16 mm、12.5 mm、10 mm、9 mm、5 mm的粒級進行篩分,以大于9 mm粒級百分數作為成球性指數,9～16 mm粒級為成品球。

在進行基準方案造球時發現:若按既定目標水分為9%造球,水分較小,精粉不易成球,因此根據實際造球情況,改變造球參數,將目標水分提至18%,并且造球時間也由預定的8 min延至15 min。另外,在進行方案1至方案3的造球過程中吸取基準造球經驗,隨著沙河堿精配比的不斷增加,造球水分相應增加。

3.2 焙燒試驗

球團連晶性能的測定首先需要對球團進行焙燒,該試驗在臥式爐內進行,它由三個爐管組成,分別起到預熱、焙燒和均熱作用。根據每段爐管的溫度場分布特點,確定球團在爐管內預熱、焙燒以及均熱的位置和時間,達到模擬現場生產的試驗效果[2],相關的焙燒試驗參數見表4。

表4 焙燒試驗工藝參數

由于基準方案較其他方案在造球過程中參數變化較大,且生球品質較差,因此未進行焙燒試驗。

4 試驗結果及分析

按3.1規定的不同粒級篩子進行篩分、稱重,計算各粒級百分比,選取10～12.5 mm粒級的生球進行落下強度和抗壓強度測定,并采用該粒級的生球進行干燥、預熱、焙燒及成品球抗壓強度測定,結果見表5所示。

表5 試驗結果

試驗結果分析:

(1)由表5可知:對沙河堿精進行單種礦粉造球時,生球的成球性指數處于較差水平,成品球率僅為10.39%,而方案1～3在采取了四種精粉混合造球的措施,即在原有沙河堿精的基礎上混合了智利球粉、南非球粉和金嶺堿精后,成球性有明顯改善,四個方案的生球成球性指數及成品球率均呈現出先增后降趨勢,見圖1所示,方案2(沙河配比15%)的成球性能最好。

(2)圖2所示為生球強度指標分布情況:無論是生球落下強度還是抗壓強度,基準均處于最低水平,分別為1.1次/個,3.4 N/個。方案1的生球抗壓強度略高于方案2和方案3,方案2的生球落下強度處于四個方案的最高水平,為1.9次/個。整體呈現先增后降趨勢。

(3)圖3所示為生球粒級分布狀況:基準方案多集中于小于5 mm粒級,說明單種沙河堿精礦粉造球易形成母球,因此在配合沙河堿精造球時應當選取粒級較細、粘附性強的精粉。其他3個方案的粒級分布相對較為合理,多集中于5～16 mm,其中方案2在9～16 mm粒級所占比例要高于其他方案,因此其成品球率最高。

圖1 成球性指數分布圖

圖2 生球強度指標分布

圖3 生球粒級分布圖

圖4 成品球抗壓強度分布圖

(4)由于基準方案成品生球合格粒級數量有限,加之表面質量較差、造球工藝參數相差較大,因此在焙燒試驗中只對方案1～3進行了焙燒,焙燒球的平均抗壓強度見圖4所示。3個方案的成品球抗壓強度也呈先升后降趨勢,其中方案2的焙燒抗壓強度最高,為1688 N/個,比方案1高了614 N/個,比方案2高了531 N/個。

由于沙河堿精粒度較粗,單種礦造球(基準)的生球表面質量較為疏松、粗糙,其他3個方案的生球表面質量相對有所改善,方案1～3的表面質量差別不大。

5 顯微組織分析

由于未對基準方案進行生球焙燒試驗,礦相鑒定中只對方案1～3的焙燒球進行微觀分析,顯微結構如下。

方案1:脈石顆粒60～100μm左右,脈石分布均勻,以赤鐵礦連晶為主,氧化較為充分,殘存磁鐵礦多存在于大顆粒赤鐵礦晶粒中,內外差別不大,氧化較均勻,有環裂,赤鐵礦連晶程度由中心向外有所提高,赤鐵礦晶粒尺寸增加,孔隙率較高,中心區域結構較為疏松。礦樣組織中分布著以渣相連接的小顆粒赤鐵礦集團小區域,但量較少。圖5(a)所示為100倍光學顯微鏡下的外環殘存磁鐵礦。

方案2:以赤鐵礦連晶為主,氧化充分,存在環裂,未見單獨存在磁鐵礦,渣相粘結的赤鐵礦小集團較多,與方案1相比,脈石含量減少,從中心至外環,晶粒尺寸有所增加,連晶程度有所提高,圖5(b)所示為100倍光學顯微鏡下的外環連晶結構。

方案3:與前兩個方案相比,氣孔含量增多,較大晶粒(150～200μm)增多,赤鐵礦棱角分明,相對有較多磁鐵礦殘存,未見單獨磁鐵礦存在,有環裂,從中心至外環,晶粒尺寸有所增加,連晶程度有所提高。渣相粘結的赤鐵礦小集團較方案2減少,晶粒大小分布不均,圖5(c)為500倍光學顯微鏡下的渣相粘結小集體結構。

6 結束語

(1)單種沙河堿精精粉不易成球,在改變造球參數的情況下,即提高造球目標水分和延長造球時間,成球性能有所改善,但仍不理想。

圖5 焙燒球顯微結構圖

(2)沙河堿精在混合了智利球粉、南非球粉和金嶺堿精后進行造球,成品球的各項指標相對于單種精粉造球均有明顯改善,隨著沙河堿精配比的增加各項指標均出現先升后降趨勢,其中方案2(沙河堿精配比15%)的綜合指標明顯好于其他方案。

(3)對方案1～3的生球進行焙燒,通過礦相顯微結構鑒定發現:方案2的連晶強度好于其他兩個方案,因此其焙燒球抗壓強度最高。

[1] 姜濤.熔劑性球團礦生產的理論與技術[D].全國煉鐵生產技術會暨煉鐵學術年會文集(上),2014:92-100.

[2] 魏瓊花.邯鋼球團配加X精粉降低膨潤土用量的試驗研究[J].河南冶金,2015,23(5):11-13.

Experimental Study on the Pellets Adding with Sha-He Iron Power in Hansteel

WEI Qionghua,ZHANG Hongchuang,WANG Jinlong,GUO Lanfen
(Technological center,Handan Iron and Steel Company, Hebei Iron and Steel Group,Handan 056015,Hebei,China)

To acquire the conglobating properties of Sha-he iron power,balling tests of one kind of ore and the mixed ore,roasting tests and ore phase identification of the mixed ore have been done.The results showed that the conglobating properties were poor in the condition of one kind of ore and the various indexes of pellets achieved best as the content of Sha-he ore power was 15%.

sha-he ore power,balling tests,roasting tests,microanalysis

TF046

A

1001-5108(2017)01-0009-04

魏瓊花,女,工程師,主要從事鐵前工藝研發工作。