收稿日期:2010-05-18 联系人:张晓萍(243021)安徽马鞍山钢铁股份有限公司技术中心马钢生产镁质球团矿的可行性研究张晓萍 金 俊 覃德波(马钢技术中心)摘 要 通过实验室试验和分析,探讨了马钢生产镁质球团矿的可行性,并就镁质添加剂和轻烧氧化镁粉两种镁源对球团矿质量及其冶金性能的影响进行了比较研究。

关键词 球团试验 镁质球团矿 镁添加剂 轻烧氧化镁粉1 前 言随着 后金融危机 时代的到来,钢铁行业产能过剩、原燃料价格上涨等问题突显,钢铁市场的竞争也愈加激烈,降低炼铁成本已成为各大钢铁企业寻求发展的一种趋势。

但随着原料品种变化和入炉品位提高,高炉渣量减少,导致炉渣流动性变差;另外,原料中有害元素特别是Al 2O 3含量大幅度升高,使炉渣流动性能恶化,高炉生产技术指标下降。

而要改善炉渣流动性,通常的做法就是提高入炉料中的MgO 含量。

一直以来,马钢球团厂生产的都是酸性球团矿,球团矿约占高炉炉料的20%~25%,而炉料中所需的Mg O 全部由烧结矿提供。

随着入炉料中Al 2O 3含量的升高,仅在烧结矿中添加M gO 就难以维持平衡,或可以平衡却因在烧结中添加过量,严重影响烧结矿的产质量,给烧结生产带来压力。

如能在球团矿中添加一定量的M gO,则不仅能改善炉渣流动性,而且能缓解烧结生产所面临的压力,达到改善烧结矿质量和高炉经济技术指标的双重目的。

为此,通过实验室试验,探索了马钢现有原料条件下生产镁质球团矿的可行性,以及球团生产中配加镁质添加剂和轻烧氧化镁粉两种镁源对球团质量及其冶金性能的影响。

2 试验条件2 1 原料条件试验用原料除镁质添加剂和轻烧氧化镁粉外,均采用马钢二铁总厂球团生产用料,取自球团配料室。

试验原料的理化性能列于表1。

表1 试验原料的理化性能测定结果原料名称水分/%主要化学成分/%TFeS iO 2CaO Al 2O 3M gO FeO凹精8 9062 936 000 472 100 6724 17国内精7 6963 925 060 681 380 8324 99东精6 7265 832 470 450 660 7327 79M BR 精6 2766 172 850 110 590 150 26龙桥精7 6765 653 140 881 021 2725 29膨润土7 081 6068 07-13 45--镁质添加剂8 121 2731 332 277 4839 33-轻烧氧化镁粉6 881 0110 384 471 6868 50-2 2 试验设备试验设备包括: 1000mm !500mm 实验室无极调速润磨机; 1000mm 圆盘造球机;马弗炉;动态爆裂炉;落下强度和抗压强度检测仪器等。

3 试验方法按试验方案配料,取18kg 混合料一次性倒入润磨机内,润磨10m in(转速约100r/m in)。

润磨结束后,介质和物料一起倒出,并将二者分开,预备造球。

造球试验在 1000!200mm 、倾角约45∀的圆盘造球机中进行。

造球混合料重15kg,润磨比例为50%,造球过程中采用人工加料加水,控制圆盘转速为17~18r/m in,生球含水量为8%左右,造球时间为12min,其中造母球216烧结球团Sintering and Pelletizing第35卷 第5期2010年10月min,生球长大8m in,生球压实2min 。

选取10~18m m 的生球试样,分别测定生球水分、抗压强度和落下强度。

取50个直径为10~18mm 的生球,在爆裂炉中测定其爆裂温度。

气流速度设置为1 5m/s,时间5min,以出现破裂或裂纹球团的个数达到4%(2个球)时的温度作为生球的爆裂温度。

同时取20个未破损的干燥球在弹簧式压力实验机上进行抗压强度试验,取其平均值作为干燥球抗压强度。

取一定量的生球在100#5∃条件下烘干,直至恒重。

从中取20个直径10~18m m 的烘干球,在弹簧式压力实验机上进行抗压强度试验,取其平均值作为烘干球强度。

取12~18m m 生球10个放入瓷舟,每组试验20个瓷舟放入马弗炉,升温至1200∃焙烧30m in,试验结束后于炉内自然冷却至室温,然后进行焙烧球抗压及化学成分分析。

投笼焙烧试验在二铁总厂1号竖炉进行。

将12~18mm 生球装入 80mm !70mm 的不锈钢笼子中,每组装25个球笼,投入竖炉烘干床两侧,焙烧后的球笼由人工在竖炉排料口收拣。

对竖炉焙烧后的球团矿进行抗压强度测试和成分分析,并对球团矿的膨胀、还原性和熔滴性能进行测试。

4 试验结果与分析4 1 造球及焙烧试验结果与分析本次试验所采用的原料结构参照二铁总厂球团生产配比:凹精23%、MBR15%、国内精37%、东精17%,龙桥精8%。

试验分三步进行:第一步为基准期试验,膨润土配比2%(外配);第二步为配加镁质添加剂生产镁质球团试验,取3 0%、3 5%、4 0%三个水平;第三步为同配比、同MgO 含量下镁质添加剂和轻烧氧化镁粉配入效果对比试验。

由表1可知,镁质添加剂和轻烧氧化镁粉的M gO 含量分别为39 33%、68 50%。

为达到同配比下与镁质添加剂同MgO 含量且不影响试验的要求,将轻烧氧化镁粉与膨润土按56%44的比例混合后(含MgO 39 33%)配入,进行第三步试验。

造球试验配比及编组见表2,造球试验结果见表3,焙烧球化学成分列于表4。

表2 造球试验配比及编组(%)编组凹精M BR 国内精东精龙桥精合计膨润土镁质添加剂轻烧氧化镁粉合计M -02315371781002 00--2 0M -1231537178100-3 0-3 0M -2231537178100-3 5-3 5M -3231537178100-4 0-4 0M -42315371781001 32-1 683 0M -52315371781001 54-1 963 5M -62315371781001 76-2 244 0表3 造球及焙烧试验结果编组生球水分/%生球落下/次&个-1生球抗压/N &个-1烘干球抗压/N &个-1干球抗压/N &个-1焙烧球抗压/N &个-1爆裂温度/∃爆裂情况M -08 402 0012 9575 45111 351767 40>600未爆裂M -18 372 3013 8033 4580 101007 85>600未爆裂M -28 342 2016 4535 4581 852109 30>600爆裂1个M -38 682 1010 0025 3063 301588 75>600未爆裂M -48 382 1510 1526 2562 801326 35>600未爆裂M -58 553 3011 7530 5077 701416 75>600未爆裂M -68 792 608 9027 8572 50986 20>600爆裂1个注:本次马弗炉焙烧球抗压强度偏低,可能与马弗炉实际焙烧温度偏低有关。

172010年第5期张晓萍等 马钢生产镁质球团矿的可行性研究表4 焙烧球的化学成分(%)编号T FeFeO S i O 2CaO Al 2O 3M gO S M -061 730 995 610 771 631 440 02M -161 770 455 350 821 681 770 02M -261 790 165 380 751 662 060 01M -361 180 275 540 771 862 170 02M -461 680 365 320 741 741 730 02M -561 400 365 450 801 642 050 03M -661 970 985 470 801 662 200 024 1 1 生球水分随轻烧氧化镁粉配比逐渐增加,生球水分呈增加的趋势(见图1)。

这主要是氧化镁粉比铁矿粉吸水性更强的缘故。

要保证铁矿粉造好球,必须要有合适的水分使其具有较强的表面张力,在同等条件下,当轻烧氧化镁粉比铁矿粉更快更多地吸收了部分水分后,只有将总体水分增多,才能保证铁矿粉成球所需的水分。

4 1 2 生球强度从生球落下强度来看,配入镁质添加剂和轻烧氧化镁粉后均比基准期有所提高(见图1)。

轻烧氧化镁粉配比由3%逐渐增至4%的过程中,生球落下强度由2 15次/个先增至3 30次/个,后减至2 60次/个。

图1 生球强度趋势图从生球抗压强度来看,在适当范围内增大镁质添加剂的配比可提高生球抗压强度,最高可达16 45N/个,比基准期12 95N/个提高了27 03%;当镁质添加剂配比进一步提高至4%时,生球抗压强度大幅下降,仅为10 00N/个,比基准期降低了22 78%。

而配入轻烧氧化镁粉的生球抗压强度与基准期相比大幅降低,生球抗压值最高只能达到11 75N/个(配比为3 5%),仅为基准期的90 73%。

相同配比下,配加轻烧氧化镁粉的生球抗压强度低于配加镁质添加剂的,但生球落下强度相对较高。

4 1 3 干燥球、烘干球及焙烧球强度与基准期相比,除配入3 5%镁质添加剂会提高焙烧球的抗压强度外,引入镁源后的干燥球、烘干球及焙烧球的抗压强度均比基准期的低(见图2)。

在两种镁源配比逐渐增加的过程中,干燥球、烘干球及焙烧球的抗压强度变化趋势一致,均在配比为3 5%时最高。

图2 干燥球、烘干球及焙烧球抗压强度趋势图粘结剂配比小于3 5%时,相同配比下配加镁质添加剂的干燥球、烘干球及焙烧球强度均高于配加轻烧氧化镁粉的。

4 2 投笼焙烧试验结果分析取基准期膨润土配比2%及两种镁源粘结剂配比3 5%的三组原料(对应表2)在实验室造球后进行投笼试验,试验在马钢第二炼铁总厂球团分厂1号竖炉正常生产的情况下进行。

将试验生球装入球笼内,从竖炉顶部投入,经焙烧后,从竖炉底部排矿的链板机上取出。

对焙烧后的球团矿进行抗压强度、冶金性能等测定。

竖炉投笼焙烧试验条件与结果见表5,投笼球团矿的化学成分列于表6。

表5 竖炉焙烧试验条件与结果试验条件试验结果燃烧室温度/∃燃烧室压力/kPa炉篦温度/∃烟罩温度/∃编号抗压/N &个-1103513 6516163M -03911 95M -23262 20M -53957 1018烧结球团第35卷 第5期表6 投笼球团矿的化学成分(%)编号T FeFeOM gOCaO Al 2O 3SiO 2PSM -062 850 611 050 641 596 380 0200 003M -262 380 692 130 661 695 890 0200 005M -562 410 632 250 691 625 520 0230 004由表5可知,配加镁质添加剂和氧化镁粉投笼球团的抗压强度分别为3262 20N/个、3957 10N/个,与配加2%膨润土的基准球团相差不大(3911 95N/个),均达到了高炉炼铁对球团矿的要求。