O  前言

    最近五年是中国钢铁工业飞速发展时期，2005年粗钢产量更是达到前所未有的3．49亿t，占全世界粗钢产量的30%左右，相当于产量排名第2、3、4位国家全部产量的总和。与钢铁工业发展相匹配，高炉日益大型化、现代化，因而对人炉炉料提出的要求越来越高，高炉合理炉料结构越来越受重视。在对铁矿粉烧结工艺不断完善和发展的同时，对另一种为高炉提供“精料”的造块方法——球团法也日益引起重视。而以链箅机一回转窑法制备球团具有独特的优势，在中国获得了长足的发展，短短3年时间，全国建成或在建的链箅机一回转窑生产线已超过20条，球团矿产量也达到6 000万t以上。球团矿生产能力的膨胀发展，导致了球团原料——铁精矿资源的多元化，除了立足同内各大矿点再磨再选的精粉外，还到处寻求高铁品位、低硅的进口赤铁精矿，如武钢鄂州500万t／a大球团就从巴西大量引进高品位赤铁精矿。

    铁精矿的多元化，其粒度组成、表面性质和颗粒形貌等原料特性也就不尽相同，由此导致各种铁精矿在成球和高温焙烧过程的一系列行为大相径庭，最终影响现场生产的顺利进行。针对上述问题，本文研究铁精矿的原料特性及原料特性对成球的影响，为确定合适的铁精矿采购标准及生产中如何合理利用不同类型铁精矿进行理论探讨。

1  试验方法

1．1原料

    试验研究的原料为3种国内磁铁精矿，3种进口赤铁精矿，铁精矿化学成分示于表1。3种同内磁铁精矿为鄂东地区的精矿1、鞍本地区的精矿2和新疆地区的精矿3，其中精矿2经过细磨反浮选，铁品位高达69．01％，SiO₂低于4％，其余两种磁铁精矿铁品位均低于65％，Si0₂均在4％以上。3种进口赤铁精矿为产自巴两的精矿4、精矿5和产自印度的精矿6。与国内磁铁精矿相比，进口赤铁精矿铁品位高，SiO₂含量低，3种赤铁精矿铁品位均在65％以上，Si0₂含量低于4％，两种巴西赤铁矿Si02甚至低于3％。从化学成分上看，进口赤铁精矿质量要优于精矿1和精矿3。

    为避免膨润土种类对生球质量的影响，尽可能反映铁精矿原料特性对生球质量的影响，在造球试验中膨润土均使用湖泗膨润土，其物理性能指标见表2。由表可知，该膨润土各项指标均达到I级膨润土的质量要求。

1．2研究方法

    本文主要从铁精矿原料特性中的粒度组成、比表面积及微观颗粒形貌3个方面进行研究，并在相同的造球参数条件下考察原料特性对生球质量的影响。

1．2．1粒度分析

    含铁原料的粒度分析采用干法和湿法相结合的测定方法。每次的试样量为200 g，先用0．043 mm的筛子进行湿筛，筛上物烘干称重后，再用0．043 mm、0．074 mm、0．125 mm、0．150 mm、0．200 mm的套筛，在振筛机上十筛30 min，称出各粒级的质量，计算各粒级的百分含量。

1．2．2比表面积

    铁矿石比表面积测定参照勃氏法(GB8074—87)进行测定，在Blaine透气仪中进行试验，其原理是根据一定量的空气通过具有一定空隙率和同定厚度的粉状物料层时，所受阻力不同而引起流速的变化来测定粉状物料的比表面积。

1．2．3微观颗粒形貌

    使用中科的KYKY一2800型扫捕电镜对铁精矿进行微观颗粒形貌分析。

1．2．4造球试验

    同定造球参数和湖泗膨润土配比为1．5％，在直径800mm圆盘造球机中进行造球试验。将10～15 mm的生球作为合格生球，从合格生球中取样测定生球抗压强度、落下强度和爆裂温度，以此作为生球质量的评价标准。

2结果与分析

2．1铁精粉粒度及粒度组成

    铁精矿粒度及粒度组成是铁精矿原料特性的一个重要方面，也是造球的主要影响冈素之一，试验中所用的6种铁精矿的粒度及粒度组成如图l所示。

   由图l可见，6种铁精矿中除了精矿6粒度较粗外，其余5种铁精矿粒度均较细，小于0．074mm的粒级含量大于90％，小于0．043mm粒级含量大于60％，，而且精矿2小于0．043mm粒级含量高达68％，在5种铁精矿中细粒级含量分布是最高的。而一般球团生产用的铁精矿粒度小于0．074mm的粒级含量大于85％时就可认为是优质的原料，冈此从铁精矿粒度来看，精矿1、精矿2、4、精矿5都是优质的球团原料，其它5种精矿差。

2．2铁精粉比表面积

   比表面积是衡量粉末物料粒度粗细的另一个量度，同时也可间接反映出颗粒的表面形状特征，6种铁精矿的比表面积如图2所示。

    南图2可见，在上述粒度及粒度组成情况下，铁精矿6反而具有最高的比表面积，其比表面积高达4 540 cm。儋。其它5种粒度及粒度组成相近的铁精矿，其比表面积由大到小依次为精矿3>精矿1>精矿2>精矿4>精矿5，其中精矿2、精矿4和精矿5的比表面积均低于1 000 cm2/g，更远低于球团生产要求的比表面积在l 500～1 900 cm2／g范罔的标准。冈此从参考铁精矿的比表面积角度来看，精矿2、精矿4和精矿5不能作为一种优质的原料用于球团生产，这与参考铁精矿粒度来评价原料的结果存在矛盾。

       不同粒度条件下铁精矿的比表面积如罔3所示。由图3可见，对同一种精矿而言，随着粒度变细，比表面积增大，规律非常明显。但在不同铁精矿之间，这个规律并不一定成立。精矿6相比精矿5粒度更粗，但比表面积要高出几倍，对于不同精矿，并不是粒度愈细，比表面积愈大。

2．3铁精矿微观颗粒形貌

    对于不同铁精矿或粒度更粗和粒度相近条件下，铁精矿比表面积存在巨大的差异的观象，单纯从铁精矿粒度方面已经解释不了，这可以从铁精矿原料特性的微观颗粒形貌方面进行探讨。

    铁精矿微观颗粒形貌如图4所示。图4中(a)、(h)、(c)分别为精矿4、精矿5和精矿3的微观颗粒形貌，可以明显看到精矿3的颗粒不规则，表面非常粗糙且多缺陷，精矿4和精矿5的颗粒形状比较规则，且解理面致密和光滑。而从图J、图2可知，这3种精矿的粒度组成非常相近，精矿4和精矿5的比表面积非常接近，但精矿3的比表面积要远高于精矿4和精矿5。因此，在粒度相近的情况下，精矿的微观颗粒形貌能很好地解释比表面积差异的问题。

    图4中fd)为精矿6的微观颗粒形貌，尽管粒度较粗，但颗粒形状不规则，颗粒表面外层包裹有絮状物和微细粒的聚集体，因此精矿6在较粗的粒度条件下就具有很高的比表面积。

2．4原料特性对生球质量的影响

    6种铁精矿对生球落下强度的影响如图5所示。由图5可见，6种铁精矿中，用精矿6制备的生球具有最高的落下强度，在1．5％的膨润土配比条件下，生球落下强度高达48次／个。6种精矿在相同造球条件下，其生球落下强度由高到低依次为精矿6>精矿3>精矿l>精矿2>精矿5>精矿4，这个顺序与6种铁精矿比表面积Fh大到小的排列顺序基本一致；比表面积小的精矿2、精矿4和精矿5，其生球的落下强度也远低于比表面积大的几种铁精矿的生球落下强度。

    铁精矿粒度及比表面积对生球质量的影响如表3所示。由表3可见，在磨矿方式作用下，精矿5的粒度通由一0．043 mm61．00％提高到90．00％，比表面积520 cm2/g提高到l 320cm2／g，其生球落下强度由1．5次／个只提高到3．8次／个，提高幅度很小；而在机械能的作用下，精矿5的比表面积由520 cm2／g提高到1 494 cm2／g，粒度只从一0．043 mm61．00％提高到79．OO%，其生球落下强度由1．5次／个提高到6．5次／个，提高幅度非常显著。由此可见，单纯的改变铁精矿的粒度并不能大幅地改善物料的成球性；而从改变铁精矿的比表面积角度去处理原料，在粒度变化不大的情况下可明显改善铁精矿的成球性，获得较高的生球强度。基于这一结论，作者找到了处理像精矿4、精矿5这种难制粒矿石的有效方法，可为这些高铁品位但很难成球的矿石在现场大量的使用提供技术支持。

3  结论

    1)6种铁精矿中，3种赤铁精矿的铁品位均在65％以上，Si02含量低于4％，产自巴两的精矿4和精矿5的Si02含量甚至低于3％。从化学成分上看，进口赤铁精矿质量要优于国内的精矿1和精矿3。

    2)不同铁精矿，其原料特性不尽相同，在选择适宜的球团原料时，要综合考虑铁精矿的粒度及比表面积，在满足比表面积的要求F再来选择合适的粒度，而不是只单纯考虑铁精矿的粒度。

    3)相比铁精矿粒度及粒度组成而言，铁精矿的比表面积能更好地反映该原料的成球性能；相比单纯从改变铁精矿粒度角度进行磨矿处理原料，运用机械能作用改变铁精矿的颗粒及颗粒表面形状来提高比表面积，可明显改善铁精矿的成球性能，获得较高的生球强度。