摘要 为给首钢生产熔剂性球团矿提供依据，在试验室条件下研究了温度、时间、球团碱度等对熔剂性球团理化及冶金性能影响的规律。

关键词 熔剂性球团 实验室研究 温度 时间 球团碱度 球团性能

l  前  言

  为适应首都环保形势的要求，首钢高炉将增加球团矿的使用比例，以减少北京地区烧结矿的生产。为此，在首钢迁安矿区新建了一条年产200万t的链篦机一回转窑球团生产线。考虑到高炉炉料的碱度平衡，新建生产线将生产熔剂性球团。本试验的目的是为首钢生产熔剂性球团提供基础依据。

2试验用原料

    试验原料为首钢迁安磁精矿粉，熔剂为当地产石灰石，膨润土取自矿业公司球团厂，原料具体成分见表l、表2。

3试验装置及试验过程

3．1生球制备及焙烧装置

    生球在Ø0．8 m的小型造球盘上制备。球盘倾角43⁰一45⁰，转速23 r／min左右，造球时间15 min，生球水分控制在8．5％～9．3％。生球中8～15 mm粒级占95％以上，取10～15 mm的球团作为试验球团。

    焙烧装置为Ø80×350 mm的微型球团模拟焙烧杯，实际装料厚度220 mm。共设4个测温点，其中一个距料面上方125 mm，一个距料面上方5 mm(该点为焙烧温度)，另两个分别距料面75 mm和150 mm。

3．2试验过程及取样方法

    试验分预热和焙烧两部分。在预热和焙烧试验中，膨润土的配比均按铁矿粉重量的1．3％配入，球团碱度则按试验设计进行控制。

3．2．1预热试验

    预热试验采用了三因子三水平正交设计，主要考查预热温度、预热时间及球团碱度对预热球团抗压强度及FeO含量的影响。具体参数的选取，主要参考了首钢矿业公司l号球团生产线熔剂性球团试验时链篦机的实际温度分布情况，干燥时间根据预先试验固定为6 min。试验因子和水平如表4。

    试验以民用石油液化气为燃料；干燥和预热气流速度均为1．5 m／s(空塔)；预热试验终了，立即通入氮气进行冷却。

  试验结束，分上、中、下三层取样，每层取10—12．5 mm的球团12个，分别测定抗压强度，并以36个球团的平均抗压强度作为该次试验球团的抗压强度。冶金性能和化学分析试样则为整个试样的缩分样。

3．2．2焙烧试验

      焙烧试验采用了四因子三水平正交方案，试验因子分别为焙烧温度、预热温度、碱度和预热时间。考虑到正交表的容量，预热时间取10 min和12．5 min两个水平，其它因子取三个水平。各因子水平的取值是根据预先试验确定的。具体取值见表3。根据预先试验结果，干燥时间固定为6 min，焙烧试验时间固定为8 min。焙烧气流速度与预热试验相同，开始冷却气流速度为0．8m／s(空塔，后同)，700℃之后为1．5 m／s。

4    试验结果及讨论

4．1预热试验结果

     球团预热试验结果见表5。

4．1．1预热球团的抗压

     预热球团抗压强度与试验因子间关系的直观分析见表6，F检验分析见表7。

    可以看到，预热球团抗压强度随着预热温度的提高和预热时间的延长而提高，随球团碱度的变化，预热球团抗压强度变化不大。由F检验分析可知，对球团抗压强度影响的显著程度依次为球团预热温度、球团预热时间；球团碱度对预热球团的抗压强度无影响。

4．1．2预热球团的FeO含量

      预热球团FeO与试验因子的关系见表8，F检验分析见表9。

      从直观分析可知，在试验范围内，预热球团的FeO含量随预热温度的升高和预热时间的延长而降低，随球团碱度的升高而升高。由F检验分析可以看到，对预热球团FeO含量影响的显著程度依次是球团预热温度、球团预热时间，球团碱度对预热球团FeO含量有一定影响，但不显著。对于链篦机一回转窑工艺来讲，干球的抗压强度及FeO含量是关键的指标。从试验结果看，对这两项指标影响最显著的是预热温度，在试验范围内，预热时间的影响也比较显著。在参考其它试验结果的基础上，确定在首钢原料条件下，生产熔剂性球团的预热温度应在950℃到1000℃之间，球团在链篦机上的预热时间至少应在10 min以上，才能保证进入回转窑的干球有足够的强度。球团碱度较高时，应适当提高预热温度或延长预热时间。

4．2焙烧试验结果

  焙烧试验结果见表10。

4．2．1焙烧球团化学成分

    焙烧球团化学分析见表ll，球团碱度除试验2略高外，其它与试验设计吻合较好。

    从表中可以看到，球团含硫量较高。熔剂性球团含硫量的升高主要是由于CaO的固硫作用造成的。虽然试验室球团的含硫量在允许的范围内，但实际生产中由于用煤作燃料，应尽量选用含硫较低的煤，以免造成球团的硫含量过分升高。

4．2．2球团抗压强度

       焙烧球团抗压强度与因子水平的直观分析见表12，F检验分析见表13。

      球团抗压强度是球团的主要质量指标。可以看到，抗压强度随焙烧温度和预热温度的升高而升高；随球团碱度的提高和预热时间的延长而降低。

      但由F检验可知，在试验范围内，对球团抗压强度有显著影响的是焙烧温度和球团碱度。预热时间和预热温度对球团抗压强度无显著影响。

     球团抗压强度随碱度的提高而降低，是由于随球团碱度的提高，球团中熔剂量增加，因而碳酸钙分解需要的热量增加，这时需要更高的焙烧温度来满足额外增加的热量需求。这一结果说明，在实际生产中，随着球团碱度的提高，球团焙烧温度要相应提高。

4．2．3球团还原性能

        球团还原性能与试验因子的直观分析见表14，F检验见表15。可以看到，在试验范围内，球团的还原性随球团碱度的升高而增加，随焙烧温度的升高而降低，随预热温度的升高而升高，而与预热时间的关系不大。

       F检验表明，对球团还原性能影响最显著的是球团碱度。由于球团中石灰石在焙烧过程中分解放出CO₂，使球团中的开气孔量增加，显然，石灰石量越多，增加的开气孔量越多，这是球团还原性指数随其碱度提高而提高的原因。焙烧温度过高，会减少球团的开气孔率，使球团的还原性降低，过高的温度则使球团发生充分的重结晶，此时球团的还原性变得较差。

4．2．4球团还原膨胀指数

    球团的还原膨胀指数与试验因子的直观分析见表16，F检验见表17。由F检验可知，球团碱度与其还原膨胀有较大关系，碱度较低时，还原膨胀指数较高，符合一般规律。据资料报道，首钢自产矿球团碱度在0．6左右时，其还原膨胀指数达20％以上。基于球团的膨胀性考虑，首钢熔剂性球团碱度应避开0．6左右的范围。

4．2．5球团低温还原粉化性能

  对三种不同碱度球团的低温还原粉化(见表10)检验表明，随碱度的升高，球团还原粉化指标改善，但即使是0．75碱度的球团，其粉化指标也较好，接近优质酸性球团的水平。

5  结  论

    1)预热试验表明，对预热球团抗压和FeO含量有显著影响的是预热温度和预热时间，球团碱度对预热球团FeO含量有一定影响，但不显著。

    2)焙烧温度对球团的抗压强度影响显著，球团碱度有较为显著的影响，生产较高碱度的球团，要相应提高焙烧温度。

    3)球团碱度是影响球团还原性的主要因子，球团碱度提高，其还原性明显改善。焙烧温度和预热时间对球团还原性有一定的影响。

    4)还原膨胀指数仅与球团的碱度有关，并随碱度的升高而降低。

    5)在试验范围内，球团碱度越高，其低温还原粉化率降低。

                                                                     (首钢技术研究院)