赤铁矿粉球团生产的质量与技术

赤铁矿粉球团生产的质量与技术发表日期：2007年12月21日作者：许满兴((北京科技大学冶金与生态工程学院)摘要本文较详细地介绍了赤铁矿粉球团生产中遇到的三大质量和技术问题。详细论述了赤铁矿粉球团生产的关键技术。关键词赤铁矿粉球团高压辊磨关键技术1前言近几年来，随着我国球团生产的快速发展，采用进口赤铁矿粉作球团生产原料的越来越多，到目前为止，不仅已建和在建的47条链簏机一回转窑球团生产线有12条生产线主要采用进口赤铁矿粉，就连竖炉球团生产，济钢、安钢、邢钢和长钢等企业，也已部分采用了赤铁矿粉造球。已有的试验研究和生产实践证明，采用赤铁矿粉生产球团与磁铁矿粉相比，有着较大的区别。因此，随着我国球团生产采用赤铁矿粉比例的增加，认识和讨论赤铁矿粉球团生产的关键技术问题，具有重要的理论价值和实际意义。2对赤铁矿粉球团生产技术问题的认识早在上个世纪七十年代，我国的球团工作者就提出了赤铁矿球团与磁铁矿球团的区别，此后国内外出版的关于球团生产的所有教科书和专著，无一不提出赤铁矿球团与磁铁矿球团在工艺技术和固结机理方面的不同特点，以往对这种区别和不同特征的认识，距离比较远，但现在认识这些区别和特征，已势在必行了，对近几年来的球团试验和生产实践归纳起来，赤铁矿球团与磁铁矿球团比较，在成球、固结机理和工艺技术上，主要有以下三大区别和特征：2．1赤铁矿粉成球难赤铁矿粉成球难，其表现为：(1)湿球落下强度低，难以达到球团生产对生球落下强度的要求(5次／0．5m-1)，巴西几种赤铁矿粉的粒度及粒度组成和造球性能列于表1和表2。(2)生球质量与精矿粉细度关系不大，提高－325目(0．044mm)比例难以达到生球质量的要求，巴西赤铁矿粉B配用不同膨润土的造球性能列于表3。(3)合格生球水份大，导致干燥时间长、能耗高。几种巴西赤铁矿粉水份对生球质量的影响列于表4、表52．2铁矿粉球团难焙烧大量的试验研究和生产实践证明，赤铁矿粉球团比磁精粉球团难焙烧，主要表现为：预热和焙烧温度高、时间长，成品球强度低，几种赤铁矿粉球团焙烧工艺制度与磁铁矿粉球团的对比列于表6，由表6可见，单一赤铁矿粉球团，即使采用超常的温度和时间焙烧，也达不到合格强度的要求。2．3赤铁矿球团产品质量问题多，表现为还原膨胀指数(RSI)高，低温还原粉化指数(RDI)差。几种赤铁矿球团的RSI和RDI状况列于表7。四种赤铁矿球团的化学成份列于表8。3改善赤铁矿粉球团质量与技术问题的对策3．1对赤铁矿粉球团质量与技术问题的分析由以上各项试验结果可以看出，采用赤铁矿粉造球比磁铁矿粉球团存在着造球难、焙烧难、热耗高、成品球质量差等问题，这些质量和技术问题主要是由赤铁矿粉的特征所决定的，赤铁矿粉的主要特征有以下三个方面：1)赤铁矿粉粒度细，但比表面积小，这是与磁铁矿粉的大不相同，也是造成赤铁矿粉造球难的主要原因，几种赤铁矿粉与磁铁矿粉细度和比表面积的对比列于表92)赤铁矿粉球团在焙烧过程中不放热，其固结机理主要为Fe2O3的晶粒长大和再结晶，由于Fe2O3不会再氧化，没有晶格转变、固结困难。造成其预热和焙烧温度高，成品球抗压强度低。磁铁矿粉球团在预热焙烧过程中Fe3O4氧化为Fe2O3，放出大量的热(421113KJ／t)，占链篦机一回转窑球团热耗(1237411KJ／t)的34．12%。磁铁矿粉球团的固结机理主要为Fe2O3的再结晶长大，其结晶规律均为“初晶一发育晶一互连，固结强度高。3)赤铁矿粉球团成品球的冶金性能差，RSI和RDI指数差，均属还原强度问题，都是球团在还原过程中产生体积膨胀的结果。赤铁矿粉球团的固结由于没有晶格连接，也没有发育晶和互连晶，导致固结强度比较低在还原过程中抵御不了还原膨胀的应力，造成不仅还原膨胀指数(RSI)值高，低温还原粉化(RDI-3.15)也特别严重。3．2改善赤铁矿粉球团质量与技术问题的对策由以上的分析和讨论可以看出，赤铁矿球团生产存在的难造球，难焙烧和冶金性能差的主要原因在于：赤铁矿粉与磁铁精粉相比，比表面积小，焙烧过程没有Fe3O4的氧化放热和由于固结机理不同造成的固结强度差所造成的。因此，即可得出改善赤铁矿粉球团质量与技术问题的相应对策。1)赤铁矿粉混合30％左右磁铁矿精粉，以改善混合精粉的成球性，是解决赤铁矿球团造球难、焙烧难、冶金性能差的一项配矿技术，几种不同条件下混合精粉球团生产的质量改善状况列于表10，表11。2)配入部分熔剂(石灰石)，生产低碱度(CaO／SiO2≤0．3)球团，是改善赤铁矿粉成球和焙烧性能、改善成品球冶金性能的一项工艺技术。通过试验研究证明，在我国条件下生产碱度≤0.3的赤铁矿球团也是对策之一。几种自然碱度与低碱度赤铁矿球团的质量比较列于表12。3)对赤铁矿粉采用高压辊磨，提高其比表面积和改变粉矿的表面形态，是有效地改善赤铁矿粉成球、焙烧和成品球质量的最关键技术。中南大学对巴西赤铁矿粉B经三次和二次高压辊磨后的混合精粉进行系统造球试验的结果(列于表12．13．14)由表13、14可见，赤铁矿粉经二至三道高压辊磨后，显著增大了比表面积，改变了赤铁矿粉颗粒的外貌形态，不仅改善了其成球性，也改善了焙烧性能，明显提高了成品矿的抗压强度，同时还有效改善了成品矿的冶金性能。因此，高压辊磨工艺可以说是赤铁矿粉球团生产的最关键技术，有效地改善了赤铁矿粉球团的质量。4结论由以上试验研究和分析讨论可以得出以下结论：1)赤铁矿粉与磁精粉球团比较，存在着粒度细比表面积小的特征，造成成球性差，生球落下强度低。2)赤铁矿粉与磁精粉球团比较，由于没有Fe3O4的氧化放热和连晶长大，造成预热和焙烧温度高，时间长，能耗高，生产力低，成品球抗压强度低等质量问题。3)赤铁矿粉与磁精粉球团比较，由于固结没有连晶长大和强度低，造成成品球冶金性能的RSI和RDI指标差。4)赤铁矿粉配加30％左右的磁精粉造球，是改善赤铁矿粉球团成球难、焙烧难、冶金性能差的一项配矿技术。5)赤铁矿粉造球，配入少量石灰石粉，生产碱度为0．2～0．3的酸性球团，也是解决赤铁矿粉造球难、焙烧难和冶金性能差的一项工艺技术。6)细磨赤铁矿粉不是解决其成球难、焙烧难和冶金性能差的技术措施，对赤铁矿粉进行二道高压辊磨，改变其颗粒形貌和提高比表面积，是解决赤铁矿粉造球难、焙烧难和冶金性能差的最关键技术。