合理配加进口矿，提高球团矿质量

合理配加进口矿，提高球团矿质量

    冯根生

(北京科技大学冶金与生态工程学院)

摘要  结合我国球团矿生产的资源、工艺和装备，分析我网球团矿提高质最的途径，针对目前球团矿的生产和资源，合理配加和使用高品位进口铁精矿，有利于提高球团矿质量。本文针对配加进口巴西赤铁精矿生产球团矿的影响因索进行了分析讨沦。

关键词  球团矿  办铁矿  工艺参数

1  前  言

         球团矿作为一种人造富矿，其特点是具有品位高、强度好、易还原、粒度均匀等优点，是良好的高炉炉料，同时酸性球团矿与具有良好高温冶金性能的高碱度烧结矿搭配，可以构成合理的高炉炉料结构，是高炉炼铁增产节焦、提高经济效益的有效措施。同时球团矿的生产能耗低、污染小、节能环保，并可以在矿山和港口进行生产，有利于合理的利用国内外铁精矿资源。

         近年来，球团矿的生产在我国越来越受到重视，球团矿的产量逐年提高，到2008年底，球团矿的产能已达1．2亿t，促进了我国炼铁生产的发展。“精料”是炼铁技术发展的基础，我国炼铁精料技术的进步体现之一是酸性球团矿的产量明显增加，高炉炉料结构中的酸性球团矿比例得以提高，带动了入炉含铁原料品位的提高，使得高炉炼铁产、质量和经济指标明显改善。

         但我国球团矿的生产能力仍不能满足高炉炼铁生产发展的需要。目前，武钢鄂州已建成投产年产500万t的球团厂，宝钢湛江、鞍钢鲅鱼圈、首钢京唐钢铁公司、山西海鑫钢铁公司、柳钢、昆钢、沙钢、邯钢等企业正在设计、新建和扩建大型球团厂。如何合理的利用国内外铁矿资源，一方面提高球团矿的产量，满足高炉炼铁炉料结构的要求，同时针对我国球团矿的质量问题，改善球团矿质量是今后球团矿发展面临的问题，也是推动我国炼铁精料技术发展的关键问题之一。

2  我国球团矿的质量及差距         

          我国球团矿的生产在一定程度上受到了国内铁矿粉资源、加工条件与设备条件等因素的制约。从球团矿生产原料看，一方面大量的细精矿粉被用于烧结，造成球团原料短缺；同时存在使用的球团铁精矿粉品位低、粒度粗、脉石含量高、水分大等几个方面问题，因此国内的铁精矿粉造球性能较差，对于球团矿的生球质量产生较大的影响。为了保证生球的质量，球团矿造球过程需要配加大量的膨润土，造成球团矿的品位低、SiO₂高。

           获得优质球团矿是我们所追求的目标。“十五”期间确定的高质量的球团矿应该具有的指标：TFe≥65％；FeO≤1．0％；SiO₂≤4．0％；球团矿粒度8～16 mm占95％以上；转鼓指数(ISO)≥95％；抗压强度≥2250 N／个球。近几年来，随着我国选矿技术的进步，细磨精选、反浮选等技术的应用，使得鞍钢、太钢、首钢矿山的铁精矿品质有了明显提高，为生产高品质球团矿创造了条件。但总体上，我国球团矿质量与优质球团矿有较大的差距，集中表现在品位低、SiO₂高；碱度、MgO含量低；高温冶金性能差；竖炉球团强度不均匀等几个方面。

          针对铁矿粉资源造成的球团矿质量问题，应采用合理配加进口高品位铁精矿的措施。而对占我国球团矿产能将近一半的竖炉球团质量不均匀的问题，以及我国目前和今后炼铁生产发展，高炉容积的不断扩大，对原料要求的不断提高，而适合高质量、大型化球团矿生产的工艺装备将是链篦机一回转窑和带式机。同时今后将不可避免的要使用部分高品位赤铁矿精矿进行球团矿的生产，带式焙烧机的建设和应用应得到高度重视。

3  进口铁精矿资源

           随着国内球团矿生产规模的扩大，大量的使用进口铁精矿粉势在必行，进口铁精矿粉的使用有助于改善我国球团矿生产的原料条件。特别是进口铁精矿粉大部分为高铁、低硅型铁矿粉，对于改善我国球团矿的质量具有重要的作用。

          目前进口和将来有可能使用的进口铁精矿粉主要有巴西赤铁矿精矿粉、智利磁铁矿精矿粉、委内瑞拉磁铁矿精矿粉、秘鲁磁铁矿精矿粉和澳大利亚磁铁矿精矿粉。

          由于进口铁精矿粉产地、矿物特征、结晶程度、晶粒大小、表面形态、粒度构成等方面存在较大的差异，使得进口铁精矿粉在球团矿生产中差异很大，这些差异将对球团生产及球团矿质量产生不同的影响。

          对于智利、委内瑞拉、秘鲁等国家及澳大利亚将要开采的磁铁矿精矿粉，由于磁铁矿在焙烧中氧化成赤铁矿，同时氧化放热，并伴随晶形转变，高温作用下的铁精矿粉固体质点易扩散反应形成晶桥，进而再结晶将铁矿粉颗粒粘结起来，具有较好的固相再结晶强度，需要的球团矿焙烧温度低、球团矿质量较好，虽然国内企业在球团矿生产中愿意配加这些进口矿，且具有生产经验，但因资源紧张，不能满足国内球团矿发展的需要。

          从国内球团矿的生产发展来看，铁精矿粉资源主要将来自铁矿资源丰富的巴西，其特点是品位较高，粒度较细。虽然巴西卡拉加斯赤铁矿球团粉具有较好的性能，但巴西出口的球团精矿的铁矿类型将来主要是镜铁矿类型。

          镜铁矿在矿物类型上属于赤铁矿，是结晶非常好的赤铁矿，外观呈片状，具有金属光泽，明亮如镜，因此通常称该类型赤铁矿为镜铁矿。对于镜铁矿生产球团矿而言，存在两方面的困难，一是造球，二是焙烧。从造球来看，由于其是片状结构，表面光滑，亲水性弱、成球性差；从焙烧性能看，其结构致密，Fe₂O₃晶粒扩散阻力大，固相再结晶难以进行。

           对于巴西球团精矿粉的焙烧性能来讲，赤铁矿在氧化性气氛下焙烧，不发生晶型转变，原子的活动能力比氧化新生成的赤铁矿弱，固相再结晶强度要低于磁铁矿。特别是镜铁矿，要求更高的焙烧温度。

          虽然巴西镜铁矿在球团生产中存在一定困难，但其品位高、SiO₂低、A1₂O₃低，通过实验研究探索，在一定的工艺条件下，合理的使用巴西球团精粉能够生产合格的高质量球团矿。

4  典型巴西球团精矿生产球团矿影响因素及分析

4．1原料处理及造球

          从典型的巴西球团精矿——镜铁矿的性能来看，其致密、表面光滑、亲水性差，虽然粒度较细，但对于球团矿生产的关键环节——造球来讲，是非常不利的。

          适合球团矿生产造球的铁精矿粉，不仅仅要求铁精矿粉具有一定的粒度，同时要求铁精矿粉有部分超细粉并达到较高的比表面积、良好的亲水性。因此，对于直接进口的巴西球团精矿必须进行处理，以使其达到满足造成球和造好球的要求，为球团矿的焙烧提供高质量的生球。

           对巴西球团精矿的处理应采取包括高压辊磨或磨矿+高压辊磨工艺，使得细精矿比表面积达到1700 cm²／g以上，否则将造成成球困难，或大量配加膨润土，使得球团矿质量下降。

         采用磨矿工艺使矿粉颗粒在钢球作用下，受碰撞、挤压，使得铁精矿粉细粒度的比例增加，比表面积提高，表面活性提高，亲水性变好，有利于造球。高压辊磨同样是将精矿进行挤压、开裂，颗粒被破坏，增加精矿的细颗粒比例，提高比表面积，新增加的矿粉表面晶格缺陷可以大大增加矿粉的表面活性，不仅改善精矿的造球性能，同时有利于焙烧性能的改善。

           从实验结果来看，未处理的巴西精矿是不能满足造球要求的，必须要经过磨矿处理。处理结果表明，对该类型巴西精矿单纯采用高压辊磨的方式进行简单处理，虽然生球质量得到一定改善，但与合格生球还有差距，不能满足焙烧要求，这与该精矿致密、硬度较高有关。而采用磨矿+高压辊磨工艺通过球磨和高压辊磨，精矿不仅细度增加、比表面积提高、成球性改善，生球质量达到了合格的要求。因此生产中需要根据使用的矿种，确定适宜的精矿处理工艺。

4．2焙烧温度和时间

通过铁精矿粉固相再结晶实验，该精矿的固相再结晶温度高，因此需要较高的焙烧温度和适当的延长焙烧时间。

     从焙烧温度来看，100％巴西精矿焙烧在1280 ℃条件下，需要30 min，球团矿抗压强度才能达到2000 N以上。

          70％巴西精矿+30％，迁安精矿后，在1280℃条件下，焙烧时间缩短，球团矿具有优良的抗压强度；降低焙烧温度，球团矿的强度将有所下降。

          50％巴西精矿+50％迁安精矿后，在1250℃条件下，球团矿即具有优良的抗压强度；焙烧时间缩短，球团矿的强度有所下降，但仍达到较好的强度指标。

          从以上结果可以看到，使用巴西精矿-镜铁矿进行球团矿生产，为达到合格成品球的质量要求，需要高的焙烧温度和适当延长焙烧时间。同时从巴西精矿的使用比例来看，在目前的链篦机-回转窑工艺条件下，从生产角度和设备材质、寿命、燃料种类等因素考虑，配加50％左右的巴西精矿搭配国产磁铁矿是比较合适的。

4．3适宜的内配炭

          由于配加巴西精矿需要较高的温度，在球团矿生产中，进行少量的内配炭，有利于提供部分热源并降低焙烧温度，或缩短焙烧时间，有利于提高巴西精矿的配比。

           从实验结果看到，内配0．5％燃料后，在焙烧温度1280℃、25 min的焙烧条件下，球团矿的抗压强度提高；降低焙烧温度后，在1250℃、25min的焙烧条件下，球团矿的抗压强度仍达到较好水平；球团矿在焙烧温度1250 ℃、缩短焙烧时间到20 min的条件下，球团矿的抗压强度达到2000 N以上。因此，内配炭有利于配加巴西精矿的球团焙烧。

             该种巴西精矿的内配炭的比例为0．5％左右，粒度小于0．074 mm，并和精矿混合均匀。内配炭球团表层的炭在预热过程将燃烧，球团内部的炭在焙烧过程燃烧产生的热量被球团吸收和利用，促进再结晶的进行。因此内配炭有利于改善赤铁精矿球团的预热和焙烧。

4．4合理的MgO配加量

           我国酸性球团矿质量问题之一是球团矿的高温冶金性能较差，为改善球团矿的高温性能，配加部分MgO生产镁质球团是有效的手段。与普通酸性球团矿相比，镁质球团矿的还原膨胀率低、软熔温度高，软熔区间窄，使得高炉透气性改善，因而提高了高炉内间接还原率，使炉况顺行、稳定，降低了焦比，提高了生产率，从而降低了炼铁成本。

           生产镁质球团需要选择合适的镁质熔剂，并和精矿一起混磨，镁质熔剂的粒度要求小于0．074 mm。球团生产使用的镁质熔剂主要有白云石、轻烧白云石、菱镁石和轻烧菱镁石等。

从实验效果来看，细磨的白云石和菱镁石具有良好的效果。其原因是，由于白云石和菱镁石在预热过程开始分解，产生新生的MgO，其反应性好，有利于化合反应的进行，在一定程度上减弱了由于MgO反应温度高带来的需要大幅度提高焙烧温度的影响，同时也有利于缓解配加轻烧镁质熔剂带来的爆裂温度的问题。

5  结  论

            针对国内外球团精矿的资源和改善球团矿的质量需要，合理的配加部分巴西球团精矿不仅可以缓解国内球团精粉紧缺的状况，同时有利于利用巴西球团精矿的优势，改善球团矿质量。针对巴西镜铁矿的特点，在球团生产过程中必须要对精矿进行处理，达到造球要求；同时应合理选择巴西镜铁矿的配比和合理的焙烧参数；少量的内配炭对于赤铁矿球团的生产是有益的；同时针对国内球团矿多为酸性球团矿，生产镁质球团矿有利于改善球团矿高温冶金性能。