1  前言

    球团矿作为良好的高炉炉料，具有品位高、强度好、粒度均匀等优点。酸性球团矿与高碱度烧结矿搭配可以构成高炉合理的炉料结构，使高炉炼铁达到增产节焦、提高经济效益的目的。在高炉炉料结构中，球团矿用量呈现出上升趋势，沙钢就配用了70％的球团矿，国外一些高炉使用球团矿高达100%。

    但是，我国的球团矿质量与国外相比有很大差距，尤其是膨润土配加量过高的问题亟待解决。据资料统计，国内球团厂膨润土配比平均为3．5％左右，国外膨润土的配比仅在1％以内，而且随着近一两年矿石资源的紧张，造球用精粉质量恶化，膨润土的用量有增长趋势。而膨润土消耗高不仅增加了球团生产成本，且降低了球团矿的品位，使成品矿中Si02含量增加，导致炼铁渣量增加，焦比上升，造成钢铁厂巨大的经济损失。因此，对球团生产用膨润土进行改性研究，强化其提高生球强度和改善生球爆裂温度的作用，以此达到降低膨润土用量的目的。本研究的改性膨润土，在低用量的情况下仍能改善生球的强度，提高生球的爆裂温度，对改善生球性能有明显效果。

2原料物化性能

2．1原料性能

2．1．1铁原料的物化性能

    试验用的含铁原料为印度精粉、福安精粉、大顶山精粉、巴西精粉，其化学成分及物理性质见表l、表2。

    由表l可以看出印度、福安、大顶山和巴西矿都属于含铁品位较高铁矿，能够满足竖炉球团对原料的基本要求；从4种精矿的粒度来看，一200目都大于75％，对成球是有利的。另外，评价成球性能好坏常用的参数是成球性指数K，它综合反映了细磨物料的天然性质，如颗粒表面的亲水性能，颗粒形状及结构状态，如粒度、粒度组成、孔隙率等。由表2可见，印度、福安、大顶山、巴西矿的成球性指数都小于0．2，巴西矿的成球性指数只有0．05，故成球性很差，必须进行预处理以改善其成球性。

2．1．2膨润土的物化性能

    试验采用的膨润土是江西某地产的l^#.膨润土，2^#改性膨润土由中南大学研制，其细度与l。膨润土的细度相当。它们的物化特性如表3和表4所示。

    由表4可见，所有膨润土的蒙脱石含量都>60％，达到了一级标准；膨润土的吸水率

都>120％，达到了一级标准；就膨胀容而言，只有2^#改性膨润土达到了一级标准，1^#膨润土达到了二级。

2．2试验研究方法

    工业试验在涟钢烧结厂球团车间进行，2台8 m²竖炉，配4台直径为6 m的圆盘造球机，工业试验期间润磨机未开。

3  试验结果与分析

    膨润土是一种高分散性物质，添加嘭润土后改善了造球物料的粒度组成，使生球内毛细管径变小，毛绌力增大；另一厅面膨润土吸水后呈胶体颗粒，填充在生球的颗粒之间，增加了颗粒之间的分子粘结力。因此，它可以提高生球强度，但是由于膨润土的主要成分是Si02，加入到造球原料中后必定会降低球团矿的品位。1#嘭润土SiO₂含量较高，为53．10％，因此用量宜以满足强度要求为准，不宜过多。

    膨润土改性后可以活化其物理性能，因此可以降低膨润土的用量，来提高球团矿铁品位，从而带来增铁节焦的经济效益。

    2005年1月18日到1月27日在涟源钢铁集团有限公司烧结厂球团车间进行了添加改性膨润土的工业试验。2005年1月18～20日为基准试验，

3．1基准期

    2005年1月l 8～20U为基准试验，使用的是繁昌膨润土。基准期阶段，膨润土配比在2．4％～3．0％范围内波动，平均的膨润土添加量稳定在2．8％(在此之前，长期生产指标基本上平均为2．8％)。由于原料条件的波动，1月19日夜班的膨润士用量增加到3．0％时生球质量才能保证竖炉炉况的顺行。基准期试验结果见表5。

    基准期中，膨润土配比在2．4％～3．0％范同内，生球落下强度在3～6次／个范围(平均为4．5次／个)，成品球团的抗压强度在2 400～4 500 N／个(平均为3 211 N／个)，成品球粒度组成不是很均匀，10～16 mm粒级含量存48％～66％这个范围(平均为57％左右)，

+16 mm粒级含量比较多。

3．2改性膨润土优化试验期

    2005年1月21日到1月25日为优化期，膨润土配比从1^#膨润土的3．0％降到2^#改性膨润土的1．8％。在试验过程中，改性膨润土的用量有所波动，但在保证生球质量和炉况顺行的条件下，改性膨润土用量基本呈下降趋势，从变料开始的3．0％降到1．8％并在1．8％的用量时稳定生产24 h。

    1月24日20：00到1月25日21：40为优化稳定过渡期，改性膨润土配比为1．8％；1月25日2l：40到1月27日16：00为稳定试验期，改性膨润土配比为1．6％。稳定试验期结果见表6。

  从表6可知，改性膨润土配比为1．6％时，生球质量仍能满足竖炉的生产要求，并且生产出的成品球抗压强度>4 500 N／个，成品球粒度组成也非常均匀，10～16mm粒级平均含量在80％以上，比基准期的含量提高了23个百分点以上。

    根据基准期与试验期间的成品球化学成分榆洲结果进行统计，不同阶段的成品球化学成分见表7。从表7可知，优化稳定期相对基准期来说，成品球的铁品位约提高了1．03个百分点，Si0₂、Al₂0₃有所下降。

3．3成品球矿相分析

    选取基准期(常规膨润土)和优化稳定期(2#改性膨润土)的成品球进行矿相分析，表8为矿物组成，图l为基准期的成品球矿相，图2为稳定期的成品球矿相。

    从表8可知，基准期成品球的磁铁矿含量还有5．36％，赤铁矿含量也比稳定期的含量低，这表明基准期的成品球氧化程度没有稳定期的高。

    从图1可知，球团矿外层Fe₂0₃再结晶互连优良，晶形也较粗大，氧化不完全；球核

心部分Fe₃0₄结晶互连较多，不少微区是以Fe₃0₄为主，与Fe₂0₃交织在一起。这主要是成品球粒度较大，氧化不完全。另外还可见铁橄榄石。

    从图2可知，稳定期的球团矿从外到里氧化较完全，Fe₂0₃再结晶互连优良，整体骨架好，较致密，球团矿有较高的强度和良好的还原性。橄榄石与其它矿物胶结紧密，大部：

分为钙铁橄榄石，有少量的镁铁橄榄石，球中未见硅酸钙和铁酸钙等矿物。从矿相结构看，添加改性膨润土的成品球性能也很优良。此外，与常规膨润土球团相比，使用改性膨润土时成品球团的孔径小，孔隙均匀。

4  结论

    1)在铁矿配比为巴西矿30％，印度+福安+大顶…(按1：l：1配)70％、的原料条件下，使用改性膨润土可明显改善生球和成品球团矿强度。

    2)工业试验结果表明，与常规膨润土加入量为2．8％相比，2#改性膨润土配比为1．6％时，其生球落下强度由未改性的4．5次／个提高到5．3次/个，爆裂温度均大于650℃，成品球抗压强度由3 211 N／个提高到4 625N／个。球团矿强度的提高是由于其矿相结构

的改善。

    3)添加改性膨润土的工业试验表明，成品球的铁品位约提高了1．03个百分点，成品球粒度组成由8～16 mm占57％提高到80%，以上。成品球的铁品位升高及球团矿粒度均匀性的改善，可强化高炉冶炼，为高炉炼铁增铁节焦创造良好的条件。

中南大学钢铁系

涟源钢铁集团有限公司