宣钢回转窑球团矿配加半自熔精粉的生产实践

  半自熔精粉属宣化本地资源，虽含有部分CaO和MgO，但价格相对较低，且有资料表明，造球原料中含适量的CaO有利于提高球团矿的强度^[1]，MgO有利于改善球团矿的冶金性能^[2]。在竖炉球团生产中，精粉所含CaO和MgO能与竖炉中的SiO₂和A1₂O₃生成低熔点化合物，当半自熔精粉配入量超过一定数值时，在竖炉内易形成结块，对竖炉生产不利。鉴于竖炉不能大量配加半自熔精粉，我们在回转窑球团生产中进行了大量配加半自熔精粉的试验。

    从2008年l 1月份开始，回转窑球团由配加高钛酸精及高硫酸精逐步转变为配加价格较低的当地半自熔精粉，配比最高达到85％，现已稳定半自熔精粉配比至85％左右。几种精矿粉的化学成分见表l。
3  半自熔精粉对生球质量的影响

    为了检验半自熔精粉的配入对生球质量的影响，我们在Ø6000 mm的圆盘造球机上制备生球，水分控制在8％左右，生球过筛，取粒度为l0～12．5 mm的合格生球若干，作为试验样品。取10个粒度为10～12．5 mm的生球，将其从500 mm高处自由落下到5 mm厚的钢板上，记录生球破裂时的落下次数，取10个生球落下次数的平均值作为该样品的落下强度指标。取10个合格生球，在抗压强度仪上测定，以其平均值作为生球抗压强度指标。当膨润土配入量为2．0％，红粉配入量为3．0％时，不同半自熔精粉配比的生球指标列于表2。
    由表2数据可以看出，在混匀料中膨润土和红粉配比不变，混合料水分相近的情况下，随着半自熔精粉配比增加，生球的抗压强度和落下强度无明显变化，甚至当半自熔精粉配比高达85％时，生球质量亦未受到影响。

4  对回转窑球团矿品位及碱度的影响

    不同半自熔精粉配入量时，成品球的化学成分列于表3。
    由表3可见，随着宣化当地半自熔精粉配入量的增加，球团矿品位略有下降，碱度逐渐增加，但变化不大，均可满足高炉生产要求。

5  对回转窑球团矿强度的影响

    在回转窑1200～1300℃实际焙烧温度条件下，不同半自熔精粉配入量时，成品球的强度列于表4。
    由表4可见，随着半自熔精粉配入量的增加，MgO／SiO₂值升高，成品球强度有所降低，这是因为MgCO₃分解耗热，不利于球团内部温度的升高。但在回转窑焙烧条件下，成品球抗压强度均高于2300N／个，仍能满足高炉冶炼的需要。

6  对回转窑球团矿冶金性能的影响

随着高炉冶炼技术的发展，对于入炉球团矿不仅要求其冷态下的理化性能良好，而且应具备能适应高炉冶炼的各种热态性能，即具有良好的低温、中温和高温冶金性能。宣化当地半自熔精粉配比与球团矿冶金性能的关系见表5。
    由表5可知，随宣化当地半自熔精粉配比增加，球团矿冶金性能得到改善，主要表现在以下几方面：

    1)还原度有所提高。这是由于MgCO₃的分解使球团气孔率增加，改善了还原气体的扩散条件，同时由于MgO与Fe₂O₃形成少量铁酸镁和镁固溶到Fe₃O₄中，使渣相中难还原的铁橄榄石和钙铁橄榄石减少的缘故^[4]。

    2)RDI_+3．15升高。这是由于M g²⁺进入磁铁矿晶格中取代Fe²⁺ ，并充填于八面体空位中，从而降低了磁铁矿的晶格缺陷程度^[3]，稳定了磁铁矿，而磁铁矿与富氏体具有类似的晶格结构，很少有应力产生，故抑制了球团矿的低温还原粉化。另外，溶于氧化铁中的MgO将促进磁铁矿之间的粘结，有利于抑制低温还原粉化^[5]。

    3)软化开始温度有所提高，软融区间变宽。由于半自熔精粉中含有CaO、MgO，焙烧时形成铁酸钙和铁酸镁，这些铁酸盐的熔化温度较高，使球团矿的软化开始温度升高；随着MgO／SiO₂的提高，软化区间扩大，但扩大幅度不大，不会影响高炉料柱的透气性^[4]。

    4)还原膨胀率略有增大，但均远小于20％，属于正常膨胀。由于CaO的存在，在焙烧过程中，固相反应形成的产物之一，即2CaO·SiO₂，虽然其熔化温度高(2130℃)，但却是最初形成的产物，在冷却过程中会发生晶型转变，产生体积膨胀。尽管MgO能够抑制球团矿还原膨胀，但膨胀率还是有所增加^[5]。

7  对球团矿成本的影响

    随着钢铁市场的日益严峻，降低成本成为提升生存空间的一项有效措施。在回转窑球团生产用料中，2009年1月份低钛酸精粉单价为710元／t，半自熔精粉单价为670元／t，两种精粉在价格上有很大差距。因此，在回转窑球团矿配入宣化当地半自熔精粉后，球团矿原主料成本得到大幅度降低，成为回转窑球团矿生产的一大亮点。按红粉配入量3％，膨润土配入量2％，且其他条件均相同的情况下，配入半自熔精粉前后的原主料成本比较列于表6中。
    从表6中可以看出，随着半自熔精粉配入量的增加，回转窑球团矿吨矿成本有明显降低。半自熔精粉配比由0提高至85％时，每吨球团矿成本降低34．7元，若按年产100万t球团矿计算，则每年的效益为34．7×100=3470万元，效益相当可观。

8  结  论

    1)随宣化当地半自熔精粉配比增加，生球强度无太大变化，球团矿品位略有下降，碱度逐渐增加，但变化不大，均可满足高炉生产要求。

    2)配入宣化当地半自熔精粉后，回转窑球团矿冶金性能有所改善，低温还原粉化指数变好，还原度、软化温度均有所增加。膨胀率略有增加，不过远小于20％，属于正常膨胀。

    3)配入宣化当地半自熔精粉后，回转窑球团矿强度略有降低，但仍能满足高炉冶炼工艺要求。

    4)随宣化当地半自熔精粉的大量配加，窑内生产状况良好，回转窑球团矿强度未受到太大影响，且冶金性能有所改善。

    5)大量配加半自熔精粉的试验充分说明回转窑球团矿对精粉有很强的适应性，既解决了厂内酸性精粉不足、竖炉不能大量配加半自熔精粉的难题，又大幅度降低了球团矿成本，提高了效益。

参考文献

1  张亚平，付菊英．脉石含量对球团矿性能的影响．烧结球团，2002．27(4)：11～14

2  宋招企．MgO对球团矿质量的影响．烧结球团，2001．26(6)：22～24

3  张玉柱，冯向鹏等．改善低硅烧结矿冶金性能的研究及实践．烧结球团，2004．29(1)：4～7

4  于淑娟，于素荣等．改善鞍钢球团矿冶金性能的研究．烧结球团，2007．32(3)：13～16

5  张玉柱，王丽丽等．配加宣化当地精粉对球团矿质最影响的研究．烧结球团，2007．32(5)：22～26