摘要在综合考虑昆钢10种单一铁精矿成球性能以及球团预热、焙烧性能的互补性、铁精矿TFe品位、原料成本、矿石供应量等因素影响的前提下，对10种配矿方案的造球性能以及球团预热、焙烧性能进行了研究。结果表明，与昆钢生产使用的配矿结构相比，通过对铁精矿进行优化配矿，采用C矿：E矿：H矿=30％：40％：30％的配矿结构，能最大幅度地降低膨润土用量，提高生球质量和球团矿强度，保障球团有效TFe品位，降低原料成本。

关键词优化配矿铁精矿造球性能球团强度

1前言

    随着我国钢铁工业的迅猛发展，铁矿石的供应问题已逐渐成为制约钢铁工业进一步发展的瓶颈。高炉精料是钢铁生产关注的焦点之一，优化配矿作为实现高炉精料的一种最有效的措施，能改善混合原料性能，强化造块，为高炉冶炼提供强有力的保证，因此一直广受重视。

    球团矿作为炼铁原料的主要组分之一，能为高炉实行精料和改善炉料结构，达到增铁节焦，降低生铁成本提供有效保障。由于球团矿的生产一般需要高品位的磁铁精矿作原料，随着国内高品位磁铁矿资源日益紧缺，国内相当部分球团厂不得不使用进口赤铁矿以提高球团品位，同时也增加了生产成本。如何有效地利用国内铁矿资源，尤其是有效利用较高品位的自产铁精矿生产优质氧化球团，是当今我国球团生产面临的重大课题。昆钢作为国家大型钢铁企业，由于自身条件的限制，对以本地铁精矿取代进口矿生产氧化球团的要求更为迫切。本文针对昆钢实际情况，研究了昆钢10种不同铁精矿的成球性能，并在昆钢球团原有配矿结构的基础上进行了优化试验。

2原料与试验方法

2．1原料

  试验所用铁精矿有10种，其中A矿、B矿、C矿、D矿和G矿属磁铁精矿；E矿、H矿和J矿是由磁铁矿和赤铁矿构成的混合精矿；F矿和进口I矿属赤铁精矿。除I矿外，其余9种铁精矿均产自云南省内及周边地区。粘结剂为昆钢自产膨润土。铁精矿和膨润土的理化性质分别列于表l、表2。

2．2试验方法

  试验流程包括：生球制备、生球干燥、预热和焙烧等过程。采用质量配料法进行配料，人工混合并造球。造球圆盘直径为1 000 mm，造球后测定生球的落下强度、抗压强度和爆裂温度。生球预热、焙烧在QB一4-13卧式管状电炉中进行。球团预热、焙烧后对其进行抗压强度测定。

3试验结果及分析

3．1单一铁精矿球团性能研究

    对单一铁精矿球团性能的研究是合理配矿的前提和基础。为此，试验对单一铁精矿的造

球性能以及球团的预热、焙烧性能进行了研究。

3．1．1单一铁精矿造球性能研究

    铁精矿的亲水性、颗粒形貌、粒度以及粒度组成等是影响其造球性能的关键因素，成球性指数K是综合反映铁精矿成球性能优劣的重要指标。试验测定了各铁精矿的K值(见表1)。由表1可以看出，H矿、E矿和D矿的成球性能相对较好，B矿、J矿和A矿次之，C矿、F矿和G矿则较差。

另外，由于实际生产中一般都需要添加膨润土以强化铁精矿造球，因此，膨润土是影响铁精矿造球性能的另一个因素。因为膨润土对不同铁精矿的适应性不一，为了准确地掌握各精矿的造球性能，为优化配矿试验提供依据，试验对10种单一铁精矿进行了造球试验。表3列出了膨润土用量为2．0％，生球水分控制在9％左右的条件下生球的落下强度、抗压强度和爆裂温度。

    由表3可知，各铁精矿生球性能差异较大。生球落下强度由高到低的顺序依次为：H矿>J矿>E矿>D矿>B矿>A矿>C矿>F矿>G矿>I矿；生球抗压强度由高到低的顺序依次为：C矿>B矿>D矿>E矿>F矿>H矿>A矿>J矿>G矿>I矿；生球爆裂温度由高到低的顺序依次为：A矿一E矿一c矿一H矿一I矿=J矿>F矿>C矿>B矿>D矿。

    总体上来看，H矿、J矿和E矿生球性能最好；A矿、C矿次之；B矿和D矿生球落下强度和抗压强度较好，但爆裂温度偏低；F矿、G矿和I矿的生球性能则较差。

3．1．2单一铁精矿球团预热、焙烧性能研究

    为比较单一铁精矿球团预热性能间的差异，试验以预热球抗压强度达到300 N／个左右为衡量标准，确定各种铁精矿球团的适宜预热制度。预热温度越低、预热时间越短、预热球抗压强度越大，表明铁精矿球团的预热性能越好。由表4可知：10种铁精矿球团预热性能由优到劣的顺序依次为：G矿>A矿>F矿>C矿>I矿>D矿>B矿>J矿>E矿>H矿。

    对于单一铁精矿球团焙烧性能问的差异，试验以焙烧球抗压强度达到2 000 N／个左右为衡量标准，确定各种精矿球团的适宜焙烧制度。焙烧温度越低、焙烧时间越短、焙烧球抗压强度越大，表明铁精矿球团的焙烧性能越好。由表5可知：各铁精矿球团焙烧性能由优到劣的顺序依次为：F矿>B矿>J矿>D矿>c矿>A矿>G矿>H矿≈I矿>E矿。

3．2配矿试验研究

3．2．1  配矿原则

    对各单一铁精矿成球性能以及球团预热、焙烧性能研究表明，不同种铁精矿的基础特性是不同的。E矿和H矿的造球性能好，但其球团的预热、焙烧性能较差；C矿、B矿和D矿的造球性能一般，但球团的预热、焙烧性能好i而I矿的造球性能和球团预热焙烧性能均较差。这些性质正是配矿的重要依据和前提。

    另外，在配矿时，除要考虑各单一铁精矿造球性能以及球团预热、焙烧性能等的互补性外，还要考虑铁精矿品位、原料成本、矿石供应量等因素，以真正达到优势互补，劣势互抑。依据上述基本要求，在昆钢现场生产所使用的原料结构(表6中基准方案)的基础上，对10种配矿方案进行了研究(见表6)。

    具体配矿原则如下：由于C矿造球性能以及球团的预热、焙烧性能较好，<0．074 mm粒级含量高(92．1％)，配矿后具有改善混合料粒度组成的作用，同时供应量较大，配矿中将其使用比例固定在30％左右。B矿和D矿TFe品位较高，球团预热、焙烧性能好，产量大，试验将B矿和D矿的用量之和控制在40％～55％。E矿、H矿和J矿造球性能好，特别是H矿TFe品位达63．97％，配矿将E矿、H矿或J矿的用量之和控制在30％～40％。而A矿、F矿和G矿三种精矿粒度粗、造球性能较差；进口I矿造球性能和球团预热焙烧性能均较差，且原料成本高，因此，这四种铁精矿不纳入优化配矿试验研究。

  3．2．2配矿对铁精矿造球性能的影响

    试验对各配矿方案混合料的造球性能进行了比较。试验条件及试验结果列于表7。由表7可见，与基准方案相比，其他10种配矿方案都能有效地降低膨润土用量，提高生球爆裂温度，改善生球性能。特别是当H矿配入后(如配矿方案2、5、9)，生球质量显著提高。

3．2．3  配矿对球团预热、焙烧性能的影响

    试验测定了在预热温度900℃、预热时间10 min，焙烧温度1 280℃、焙烧时间10 min的条件下各配矿方案预热球和焙烧球的强度(如表8所示)，以反映不同配矿方案球团的预热、焙烧性能。

    由表8可知：在上述预热、焙烧制度下，预热球强度和焙烧球强度分别维持在300 N／个和3300 N／个左右。这表明：不同配矿方案下预热球和焙烧球抗压强度差异不大，经配矿后，铁精矿种类对球团预热、焙烧性能的影响减小，甚至消失。

    综合表6～表8的结果分析表明，通过优化配矿，用昆钢本地矿取代进口I矿，充分利用本地资源，能使昆钢球团原料成本大幅度下降，且生球和成品球质量未受到影响，与基准基本一致。尽管原料TFe品位较基准方案有所降低，但是通过优化配矿，膨润土用量可降低到1．0％左右，使球团矿TFe品位得到了补偿(膨润土用量降低1％，球团TFe品位提高0.6％)。特别是采用配矿方案5(C矿：E矿：H矿：30％：40％：30％，TFe为62．76％)，当膨润土用量为1．0%，时，生球落下强度即达到3．3次／(0．5m)，抗压强度7．8N／个，爆裂温度高于607℃，预热球强度和焙烧球抗压强度分别达到373 N／个和3 383 N／个，与基准方案相比，生球质量和球团强度均有所提高。

4结论

    1)通过对昆钢可能采用的10种单一铁精矿成球性能和球团预热、焙烧性能进行研究，结果表明，E矿和H矿的造球性能好，但其球团的预热、焙烧性能较差；B矿、C矿和D矿的造球性能一般，但其球团的预热、焙烧性能较好；而进口I矿的造球性能和球团预热焙烧性能均较差。

    2)在综合考虑各单一铁精矿成球性以及球团预热、焙烧等特性的互补性、铁精矿TFe品位、原料成本、矿石供应量等因素的前提下，对10种配矿方案进行了研究。结果表明，通过配矿，优化原料结构，采用C矿：E矿：H矿=30：40：30的配矿结构，能在昆钢生产现用配矿方案的基础上大幅度提高生球质量和球团强度，在保障球团矿TFe品位的前提下，降低原料成本。

                                                                                                 (1．中南大学烧结球团与直接还原研究所2．昆明钢铁股份有限公司)