1 前 言

　　济南钢铁集团总公司（简称济钢）一直使用膨润土和BY型复合粘结剂作为造球粘结剂，其中球团厂的粘结剂配加量为2%～3%，铸管公司球团生产全部使用10%的BY型复合粘结剂，粘结剂配加量为4.0%～4.5%。膨润土和BY型复合粘结剂虽然能够满足球团矿生产的工艺要求，但其主要成分为SiO₂，对进一步提高高炉炉料的品位和高炉冶炼强度不利。为此，2003年3月，济钢进行了球团熔剂结构优化，试验研究了低SiO₂含量、造球粘结性能良好的碱性复合粘结剂，取代以SiO₂含量为主的膨润土类粘结剂，在综合考虑烧结和球团熔剂分配的基础上，降低入炉原料SiO₂含量、提高了入炉料品位。

2 实验室试验情况

　　2003年2月，首先筛选配制几种碱性粘结剂替代球团膨润土进行实验室造球试验研究。结果发现，SF碱性粘结剂性能最好，在生球质量基本保持不变的情况下，可以替代50%膨润土，采用SF碱性复合粘结剂生产的球团，焙烧速度加快、抗压强度明显提高。SF替代膨润土试验情况见表1。

表1  SF替代膨润土实验室试验情况

方案序号		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
SF碱性物替代膨润土比例/％		0	12.5	25.0	37.5	50.0	62.5	75.0	87.5	100.0	125.0
生球抗压强度/kg.个-1		1.4	1.4	1.45	1.5	1.7	1.5	1.4	1.7	1.8	1.4
生球落下强度/次.个-1		5.5	5.0	4.5	4.0	4.0	3.5	3.0	3.0	2.5	2.5
生球热性能 （20个球，700～760℃，4min）	完好	18	17	18	19	18	17	16	17	16	16
	微裂	2	2	2	1	2	3	2	1	1	2
	明显裂	0	0	0	0	0	0	2	2	3	2
	爆裂	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
管式炉 1250～1260℃ 焙烧强度/N.个-1	25min	1078			1843	1865
	30min	1756			2021	2082				2203	2342
	40min	2278	2317	2710	2576	2810	2762

3 工业试验及应用

　　根据实验室试验结果，2003年3月进行了工业试验。其中，济钢球团厂试验用粘结剂为膨润土和SF型复合粘结剂两种；铸管公司球团竖炉试验所用的粘结剂全部为SF型复合粘结剂。粘结剂均使用雷蒙磨机细磨至粒度小于0.056mm，应用试验在铸管公司8m2球团竖炉和济钢球团厂8、10、14m2竖炉上同时进行。
3.1 铸管公司球团试验情况
　　铸管公司球团试验期分为5个阶段，原料和各试验期粘结剂情况见表2。表3～5为各阶段生球性能、成品球冶金性能和竖炉主要操作参数对比，图1～5为各阶段成品球团矿矿相组织照片。

表2  试验用原料的化学成分及特性 %

阶段	复合粘结剂组成	SiO2	CaO	膨胀容	吸兰量	水分	粒度 （<0.056mm）
1	10％BY+90％膨润土	44.20	7.43	5.39	26.76	13.5	99.8
2	15％SH+85％膨润土	40.98	13.24	5.0	25.9	9.3	99.8
3	15％SF+85％膨润土	45.80	12.11	5.5	26.4	10.6	99.6
4	30％SF+70％膨润土	36.24	16.15	4.5	29.00	10.5	99.6
5	40％SF+60％膨润土	32.74	20.415	4.0	22.8	9.8	99.8

　　表3 　各阶段生球性能 %

阶段	复合粘结剂实际配比	抗压合格率	落下合格率
1	4.20	100	99.04
2	4.15	97.60	100
3	4.20	98.20	99.60
4	4.70	97.85	95.00
5	4.91	98.75	98.75

　　表4 　试验期间成品球团矿的物化性能 %

阶段	TFe	FeO	SiO2	CaO	P	S	抗压强度 /N.球-1	还原度	粉化率 （大于3.15mm）
1	62.60	1.10	5.65	1.52	0.030	0.020	2206	52.5	75.9
2	62.81	0.69	4.50	1.37	0.025	0.0088	3289	55.8	85.4
3	62.49	0.30	4.89	1.37	0.036	0.0085	2825	56.7	82.3
4	62.60	0.41	4.61	1.49	0.024	0.0081	2872	58.9	74.7
5	62.81	1.71	5.37	1.74	0.031	0.0079	2938	58.5	85.4

　　表5　 试验期间竖炉主要工艺参数

阶段	燃烧室压力/Pa		冷却风流量/m3.t-1
	东	西
0	14111	14795	34971
1	15966	15996	33162
2	15966	15996	33162
3	14398	14948	32609
4	14398	14948	32609

　　铸管公司球团第5阶段同第1阶段（基准期）相比，球团矿品位提高0.21％、抗压强度提高700N/球、还原度提高6％，还原粉化率（大于3.15mm）提高9.5％，表明配加SH或SF的复合粘结剂，对成品球物化性能有提高和改善作用；矿相组织照片显示，球团使用SF型复合粘结剂后，铁酸钙组织有明显增加。
　　随SF型复合粘结剂配比的增加，粘结剂用量有所增加，表明SF型复合粘结剂粘结性能变差，但膨润土实际配量是降低的。随SF型复合粘结剂配比的增加，竖炉燃烧室压力和冷风流量变化不大，说明使用SF型复合粘结剂对炉况影响不大。
3.2 济钢球团厂试验情况
　　济钢球团厂的3座竖炉是同一条配料线，受SF型复合剂生产总量的限制，使用SF型复合粘结剂占总粘结剂用量的1/3到1/2。济钢球团厂使用SF型复合粘结剂的基本情况见表6。

表6  济钢球团厂指标对比（2^＃竖炉）

指  标	基准期	试验期
复合剂中SF比例/%	5.1（BY）	20.5
复合剂配比/%	1.77	1.91
皂土配比/%	1.70	1.8
粘结剂配比合计/%	3.47	3.71
杂精粉/%	1469.58	1455.42
巴西精粉/%	120.97	115.42
燃室压力/kPa	8735.75	8736.3
冷风流量/m3.h-1	46530	45128
生球落下合格/%	83.2	86.06
生球抗压合格/%	78.19	69.16
生球粒度合格/%	94.76	95.28
成品球碱度	0.16	0.18
成品球转鼓/%	90.75	89.67
成品球筛粉/%	1.4	1.48
返粉/t	17.63	19.5
成品球抗压/N/个	2619	3157
平均班产/t	1648.5	1635.42

　　由于SF型复合粘结剂生产供量能力不足，球团厂粘结剂SF最高配比20.5％，没有达到计划配比。从试验情况可知：（1）同基准期相比，粘结剂总用量升高0.24％（升高率为6.4％），生球落下合格率升高，抗压合格率有所降低；SF型复合粘结剂性能变差。（2）随SF型复合粘结剂配比的增加，燃烧室压力、冷风流量、产量变化不大，对炉况影响较小。（3）使用SF型复合粘结剂，成品球抗压强度明显提高。
　　2003年10月至2005年7月，济钢球团生产中使用SF型复合粘结剂40%～60％，炼铁系统取得综合经济效益1800多万元。

4 结 论

4.1 实验室试验表明，SF碱性粘结剂性能最好，在生球质量基本保持不变的情况下，可以替代50％膨润土。采用SF碱性复合粘结剂生产的球团，焙烧速度加快、抗压强度明显提高。
4.2 配用SF碱性粘结剂工业试验表明，球团矿品位、抗压强度、还原度、还原粉化率（大于3.15mm）都有所提高，铁酸钙组织明显增加，球团矿冶金性能明显改善。
4.3 工业试验表明，随SF型复合粘结剂配比的增加，粘结剂用量增加，表明SF型复合粘结剂粘结性能变差，但膨润土实际配量是降低的；随SF型复合粘结剂配比的增加，燃烧室压力、冷风流量、产量变化不大，表明使用SF型复合粘结剂对炉况影响较小。球团使用SF型复合碱性粘结剂，经济效益显著。