一種螢石球團落下強度的測試方法

高延強, 王 博, 駱仁智, 祁 巍, 趙留偉

(1.寧波鋼鐵有限公司, 寧波 315807;2.福建中檢礦產品檢驗檢測有限公司, 福州 350007)

在鋼鐵工業中，螢石被大量用作化鐵、煉鐵、煉鋼的熔劑。目前，尚無其他材料能替代螢石。螢石的作用主要有降低冶煉溫度，節省燃料消耗；降低爐渣黏度，增加爐渣流動性，以便于爐渣從金屬中順利排出等。螢石除具有降低難熔物質的熔點、促進流動、使爐渣很好分離等作用外，還能在冶煉過程中脫磷，增強金屬的可鍛性。近年來，高品位螢石原礦被大量開采，儲量不斷下降，市場上高品位螢石塊礦價格不斷攀升，使得玻璃、陶瓷、化工等行業紛紛改用高純浮選螢石粉。但在冶金行業，受工藝條件限制，螢石粉作為粉料不能直接入爐，需添加黏結劑，通過攪拌、高壓成形工藝，將螢石粉加工成球團，這是目前解決螢石粉替代螢石塊礦的最佳途徑之一[1]。

螢石球團的生產過程包括粉碎、混勻、黏結、壓制成形等流程。螢石球團具有粒度均勻、成分均勻和可定制化等優點，在冶金行業得到了越來越多的應用[2]。在煉鋼精煉生產過程中，螢石球團的上料和運輸過程較為復雜，一般要經過汽車倒運、地下料倉存放，再經過多道皮帶輸送到精煉爐高位料倉，最后由高位振動給料機送入煉鋼精煉爐。地下料倉與高位料倉的實際高度差約為60 m，高位振動給料機的振動及運輸過程中的顛簸和碰撞對螢石球團的物理性能影響較大，尤其是對螢石球團落下強度的影響顯著。

在運輸過程中，螢石球團損耗增多，破碎率升高，不僅增加了球團的消耗量，還將嚴重影響煉鋼廠的工作效率，產生的大量粉塵會對環境造成污染，嚴重危害作業人員的健康。為了保證螢石粉的落下強度，可通過增加壓球機的壓下量、合理使用黏結劑等措施，確保運輸過程中其物理性能穩定。

目前，國內冶金行業關于檢測落下強度的標準較少，還沒有關于壓球或球團類的落下強度檢測標準[3]。固態塊狀物料的落下強度檢測標準主要有GB/T 15459-2006《煤的落下強度測定方法》、GB/T 4511.2-1999《焦炭落下強度測定方法》和YB/T 4606-2017《燒結礦 落下強度的測定》。國外冶金行業檢測落下強度的相關標準只有日本工業標準協會檢驗方法JIS M8711-2011 《鐵礦石燒結礦 落下強度試驗方法》和俄羅斯標準GOST 25471-1982《鐵礦石、燒結礦和球團礦 墜落試驗強度測定方法》。

筆者介紹了一種螢石球團落下強度的測試方法，其原理是將一定量的螢石球團從規定高處自由落下到規定厚度的鋼板上，以粒度大于10 mm的螢石球團質量與原螢石球團質量的百分比表示落下強度。通過介紹該方法的試驗設備和樣品處理，討論試驗參數的選擇依據，以期為規范冶金工業相關標準提供參考依據。

1 試驗設備

試驗設備為經過計量認證合格的電子秤、方孔篩、鼓風式干燥箱。電子秤用于稱量試樣質量，方孔篩用于篩分落下后的試樣，鼓風式干燥箱用于試驗前干燥試樣。電子秤能準確稱量20 kg以上的樣品，感量為5 g；方孔篩孔徑為50 mm和10 mm。鼓風式干燥箱可控溫為(105±5) ℃，烘干時間為12 h。

2 樣品處理

2.1 樣品篩分

在煉鋼生產工藝和設備條件下，螢石球團的粒度一般控制在10～50 mm，試驗所用的螢石球團粒度為30 mm。

在球團類產品的運輸過程中，受顛簸和碰撞影響，產品粒度會發生變化。因此，在處理落下樣品之前，要對樣品進行篩分。采用10 mm的方孔篩將粒度小于10 mm的樣品去除。

2.2 樣品烘干

試驗前，對樣品進行干燥處理，以保證樣品檢測狀態的重現性。將樣品平鋪在盤中，平鋪厚度不超過樣品平均粒度的3倍，然后放入鼓風式干燥箱，溫度設置為105 ℃，溫度波動不超過±5 ℃。樣品是否烘干會對試驗結果產生影響，如表1所示，樣品在未烘干條件下的落下強度測試結果偏大。

表1 樣品在烘干與未烘干條件下落下強度的測試結果對比

3 試驗裝置與參數

落下試驗裝置選用易于操作的可控裝置，落下高度為2 m，被撞擊底板為厚度不低于10 mm的鋼板。如圖1所示，1為鋼板臺，2為倒料氣缸，3為升降氣缸，4為提升后的試料箱，5為卷揚機，6為提升前的試料箱，7為進料軌道，8為提升鏈輪，9為進料鋼板框。

圖1 落下強度測定裝置結構與尺寸示意

國內外標準中關于落下強度測試的試驗參數見表2，綜合考慮設備的通用性，試驗高度設置為2 m，試驗次數為4次，樣品質量為(20±0.2) kg。

表2 相關標準中規定的試驗參數

4 試驗過程及結果

將一定量的樣品從2 m高度處自由落下至鋼板上，設置4組試驗，每組進行4次反復落下試驗后，篩分出粒度大于10 mm的螢石球團，準確稱量其質量，精確至5 g。

以粒度大于10 mm的螢石球團質量占原螢石球團質量的百分比表示落下強度，按式(1)計算。

(1)

式中：S1為落下強度，%；m1為試驗后粒度大于10 mm的螢石球團質量，kg；m為原螢石球團質量，kg。

每組試驗的最終結果取4次反復試驗結果的算術平均值，精確度為0.1，落下強度的測試結果見表3。

表3 落下強度測試結果

4 結論

介紹了一種螢石球團落下強度的測試方法，其原理是將一定量的螢石球團從規定高處自由落下到規定厚度的鋼板上，測試落下試驗后粒度大于10 mm的螢石球團質量，并與原螢石球團質量進行百分比計算，從此表示落下強度。試驗驗證了通過該方法測得螢石球團的落下強度穩定且數據可靠。