摘要   在对程潮磁铁精矿和膨润土的物化性能、造球性能、生球爆裂温度、生球干燥和预热制度、球团焙烧制度进行实验室研究的基础上，进行了链篦机一回转窑焙烧扩大性试验研究，并对球团固结机理进行了研究。确定了生球干燥预热工艺，采用二室三段抽风鼓风相结合的干燥预热制度。采用预热球团入回转窑，焙烧温度为1 250～1 280℃，焙烧时间15 min时，球团矿的TFe55．47％，FeO0．73％，抗压强度3040N／个，转鼓强度95．3％，磨损指数2．67％，球团矿的冶金性能良好。

 关键词   氧化球团试验研究链篦机一回转窑

 l  前  言

  武钢矿业公司为了改善高炉炉料结构，降低生产成本，拟利用程潮铁精矿生产酸性氧化球团矿来替代长期使用的进口球团矿。为此，委托中南大学烧结球团研究所进行链篦机一回转窑生产氧化球团的试验研究，并为年产120万t氧化球团厂的建厂提供设计参数。中南大学烧结球团研究所在试验室研究的基础上，进行了链篦机一回转窑焙烧扩大性试验。试验研究为建厂提供了可靠的参数，目前由长沙冶金设计研究总院设计的该厂已进入施工阶段。

2试验研究方法及设备

2．1原料物化性能检测方法

    含铁原料、膨润土的粒度测定方法见文献。膨润土中蒙脱石含量采用亚甲基蓝标准溶液滴定法测定，膨胀容则采用沉降法，吸水率的测定是参考美国一些球团厂膨润土质量检测方法，采用简易测定方法测定。

    铁精矿的成球性用成球性指数K来判断，K值由测定的最大分子水和最大毛细选自《烧结球团》2002年第4期水值计算。原料的最大分子水采用压滤法测定，最大毛细水的测定采用容量法。

2．2造球试验方法及设备

    小型试验时，铁精矿中配入一定比例膨润土，采用人工预先混匀，然后再加预润湿水。混合料润磨采用ø500×500 mm的实验室无级调速润磨机。润磨机的转速为35—40 r／min，介质填充率为12％。生球的制备采用圆盘造球机进行，造球机直径为800 mm，转速为25—35 r／min，倾角为45⁰～50⁰可调。

2．3生球爆裂温度测定设备及方法

    生球爆裂温度采用动态介质法。风压为14 700 Pa，风量为1．05 m³／min。当空气通过炉膛时，与瓷球介质发生热交换，被加热至预定的温度。取50个ø l0一15 mm的生球进行测定，以生球破裂4％所能承受的最高温度为爆裂温度。实验时，在每个给定温度下重复测定两次，取其平均值。

2．4链篦机一回转窑焙烧扩大试验

    链篦机一回转窑焙烧扩大试验是在小型管炉焙烧试验所推荐的预热、焙烧制度基础上进行的。润磨机为ø1 000×500 mm，造球圆盘为ø1 000 mm。焙烧时，将造好的生球直接装入模拟链篦机中，在链篦机上按干燥预热流程进行操作。预热好的球团用装料设备装入回转窑内，回转窑的操作按升温、高温恒温、关火冷却三个阶段进行。然后通过卸料装置进行卸料。焙烧好的球团矿自然冷却。

2．5球团矿强度检测方法

  预热球团转鼓强度测定按美国AC公司预热球团的检测方法进行，转鼓规格为Ø_内200×360 mm。预热球抗压强度采用LJ一1000型材料试验机进行。成品球团矿转鼓强度采用GB3209—87标准检测。球团矿抗压强度按ISO4700检测方法进行。

2．6冶金性能检测和球团矿矿相研究

还原性、还原粉化和还原膨胀率分别按国家标准GBl3241、GBl3242、GBl3240进行测定。矿相研究内容包括球团矿矿物组成及显微结构鉴定，采用光学显微镜、扫描电镜、X光电子能谱等微观检测设备进行。

3  原料物化性能

3．1含铁原料

  铁精矿的化学成分见表l，粒度组成见表2。由表可见粒度组成中一0．074．mm含量占76．4％，这种粒度组成对造球来说偏粗，如不经再磨或润磨，就必须增加膨润土的用量，将造成球团矿铁品位的损失。

    程潮铁精矿成球指数K见表3。从表中可以看出，该铁精矿成球性能较差。

3．2膨润土的物化性能

  本次试验使用了A、B、C、D四种膨润土，其中A的物化性能列于表4和表5。

4试验结果及分析

4．1链篦机干燥工艺参数的研究

4．1．1料层高度对预热球质量的影响

  本试验链篦机上选用的料层高度为160～245mm。料层高度对预热球质量的影响见表6。

    从表6可以看出，在料高为160一245mm范围内，预热球抗压强度均大于500 N／个，磨损指数低于5％。根据国外链篦机一回转窑操作经验看，这种球人回转窑不会造成回转窑结圈。因此，从预热球强度考虑，上述料层高度都适合于程潮铁精矿。但从预热球的表观发现，当料层为245 mm时，有少量球出现开裂现象。根据试验结果，我们固定料层高度为200 mm进行下述试验。

4．1．2鼓风干燥对预热球强度的影响

    鼓风干燥风温对预热球质量的影响列于表7。结果表明，当鼓风干燥风温从150 ℃提高至250℃时，随风温提高，预热球抗压强度降低，磨损指数基本无变化。为了提高干燥速度，又能保证预热球的强度，我们选择200℃的鼓风干燥温度。

    鼓风干燥时间对预热球质量的影响见图l。由图可见，鼓风干燥时间在2～4 min范围内时，预热球抗压强度都在500 N／个以上，但干燥时间小于3 min时，磨损指数高于5％。延长鼓风干燥时间对提高预热球的强度有利，以4 min干燥时间的强度最好。但考虑到若鼓风干燥时间短些，工艺上较易实施，故取鼓风干燥时间为3 min。

4．1．3抽风干燥制度对预热球强度的影响

    抽风干燥风温对预热球强度的影响见表8。由表可见，抽风干燥风温在300～450 ℃时，预热球强度随风温的提高而降低，300℃时，抗压强度最高、磨损指数最低。当抽风温度为450℃时，虽然预热球强度也能符合回转窑的要求，但有少量预热球出现开裂。因此，适宜的抽风干燥温度取400℃。 

    抽风干燥时间对预热球强度的影响见图2。由图2可见，抽风干燥时间在4～6 min范围时，预热球团强度都能满足回转窑的要求，但抽风干燥时间为4 min时，预热球团中FeO仍有10．52％。FeO高的球进回转窑，如果窑内氧化条件不能满足的话，很有可能使成品球形成层状结构,降低球团矿的强度.从耐磨指数来看,抽风干燥时间以6min最好,帮取该值.

抽风风速对预热球强度的影响见表9.从抗压强度看,抽风干燥风速低比高好,但从链篦机生产率来看,风温高\干燥速度快,链篦机的生产率高,因此,取抽风干燥风速为1.5m/s.  

    4．2链篦机预热工艺参数研究

  链篦机预热工艺参数试验是在下列条件下进行的：生球由程潮铁精矿添加1％A膨润土制备，料层高度200 mm，先经200℃鼓风干燥3 min，然后在400℃风温下抽风干燥6 min，风速为1．5 m／s。

4．2．1预热温度

    预热温度对球团强度的影响见表10。结果表明，程潮铁精矿球团在950℃预热比较好。900℃预热球的抗压强度较高，但磨损指数较高。而当预热温度为1 000℃时，则由于温度较高，初期氧化速度较快，导致球团表面过早固结，变得致密，将影响后期氧化，故取预热温度为950 ℃。

4．2．2预热时间

    预热时间对球团强度的影响见图3。在6．5～15 min预热时间内，除预热6．5 min的球团矿抗压强度低于2 500 N／个外，其他预热时间的球团矿抗压强度都高于2 500 N／个，考虑到链篦机上预热时间过长将会增加链篦机的长度，故取预热时间为10 min。

4．2．3预热风速

    预热风速一方面涉及到预热热量，另一方面还影响到球团矿的氧化度。在预热时间为l0 min，预热温度为950℃的条件下，预热风速对球团矿强度的影响见表11。试验结果表明：风速在1．2—1．5 m／s(工况)范围内提高，成品球的强度提高，FeO含量降低。风速为1．5m／s时的各项指标都比较好。

    通过以上链篦机工艺参数试验，得出了适宜的预热工艺参数。预热温度950℃，预热时间10 min，风速为1．5 m／s时，球团矿的抗压强度可达2 828 N／个，转鼓为93％，磨损指数3．53％，FeO为0．76％.

4．3回转窑焙烧工艺参数

    回转窑试验是在固定链篦机干燥预热工艺参数条件下进行的：料层高度200 mm；鼓风干燥风温200℃，鼓风干燥时间3 min；抽风干燥风温400℃，抽风干燥时间6 min；预热风温950 ℃，预热时间l0 min；链篦机工况风速1．5 m／s.

4．3．1回转窑焙烧温度试验

    固定焙烧时间15 min，焙烧温度对成品球团矿强度的影响见图4。当焙烧温度在1 230～l 280℃范围内，球团矿的各项指标均较佳，抗压强度为2755 N／个，转鼓强度为93．3％～94．67％。

4．3．2回转窑焙烧时间

    在焙烧温度为l 250℃的条件下，焙烧时间对球团矿抗压强度的影响见表12。从表可知，回转窑焙烧时间在15～20 min，成品球团矿强度大于2 500 N／个，但焙烧时间过长，回转窑长度增加，投资增大，因此建议高温焙烧时间为15 min。

4．4链篦机一回转窑全流程综合试验

  综合试验的条件为：料层高度200 mm；干燥参数(抽鼓风相结合)，第一段为鼓风干燥，干燥温度200℃，干燥时间3 min；第二段为抽风干燥，干燥温度400 ℃，干燥时间6 min；预热温度950℃，预热时间l0 min；工况抽风风速1．5 m／s；焙烧温度1 250℃，焙烧时间15 min。试验结果见表1 3～15。 

  当精矿品位为67．49％、添加1．2％膨润土时，成品球的抗压强度为3 040 N／个，转鼓强度为95．3％，磨损指数2．67％，球团矿铁品位为65．47％，FeO为0．73％。

5  结  论

  1)程潮铁精矿在铁品位为67．49％时，对应的精矿细度为一0．074 mm占76．40％。该精矿成球性较差。若采用润磨预处理工艺，既可解决生球落下强度低和球团矿铁品位低的难题，又可将膨润土的配比降到1．0％左右。

  2)混合料润磨及造球工艺条件为：混合料水分6％～7％，膨润土配比1．2％，润磨时间6 min，造球时间15 min，生球水分7％～8％，对应的生球落下强度可大于3～4次／0．5 m，抗压强度大于15 N／个，生球爆裂温度为460—540℃。

  3)在使用程潮铁精矿的条件下，链篦机一回转窑法氧化球团最佳工艺参数为：料层高度200～300 mm，鼓风干燥风温200℃，鼓风干燥时间3 min，鼓风风速1．5 m／s，抽风干燥风温400℃，抽风干燥时间6 min，抽风干燥风速1．5 m／s，预热温度950℃，预热时间10 min。回转窑内由900℃升温至l 250℃的时间为15 min，在l 250℃下的恒温焙烧时间为15 min。

  4)在上述最佳链篦机一回转窑法工艺条件下，获得了如下指标：球团矿抗压强度3 040 N／个，转鼓强度95．3％，磨损指数2．67％,TFe65．47％，FeO0．80％。球团矿的冶金性能良好，是优质的高炉炉料，可替代进口球团矿。

                                                                       (1．中南大学烧结球团研究所2．武钢矿业公司程潮铁矿3．武钢矿业公司)