摘要        对峨口磁铁矿配加碳酸铁精矿生产氧化球团进行了研究。研究表明，碳酸铁精矿尽管烧损大，焙烧时收缩严重，但其中含有较高的CaO、MgO等碱性氧化物，对于高炉冶炼极为有利。在碳酸铁精矿配比为50％，预热温度为800℃，预热时间为20～30 min，焙烧温度为1 270℃，焙烧时间为20～30 min的工艺条件下。可生产出抗压强度大于2 000N／个，还原率为86．85％，MgO含量为4．03％的优质球团矿。

关键词     碳酸铁精矿 球团矿

1   前  言 

太钢矿业公司峨口铁矿的矿石中含有一定量的碳酸铁矿，国家计委于1995年将峨口铁矿碳酸铁的回收利用列入国家“九五”攻关课题。前期进行的选矿试验研究取得了良好的选矿指标。选矿扩大试验生产出的碳酸铁精矿中含有较高的CaO和MgO等碱性氧化物，这对高炉冶炼是极为有利的。因此无论是采用烧结或球团加工工艺，这种原料都远优于需另外配石灰石或白云石的其他精矿。为此进行了峨口磁铁精矿配加碳酸铁精矿生产竖炉氧化球团的试验研究。

2      原料特性

  试验所用的原料有峨口磁铁精矿，辽宁黑山膨润土和内蒙新河膨润土，以及峨口铁矿选矿扩大试验产品一碳酸铁精矿。各种原料的化学成分列于表l。

  由表l可以看出，虽然碳酸铁精矿的品位较低，TFe仅34．66％，但其烧损高达31．08％，碳酸铁精矿在除去烧损后的铁品位为50．29％，扣除CaO、MgO后，有效铁品位为63．2l％，而且CaO、MgO含量较高，自然四元碱度达到2．6。这对高炉冶炼是十分有利的。但碳酸铁精矿的硫含量较高，达0．52％，粒度分析结果表明，各种原料的粒度均较细，一200目粒级均大于85％。磁铁精矿200～325目粒级占55．83％，一325目占33．05％。磁铁精矿和碳酸铁精矿润湿性能均较好，后者略优于前者。

  分析结果表明，膨润土质量一般，无显著特点。黑山膨润土的指标略优于新河膨润土，黑山膨润土略呈碱性，pH值为7．5。

3  造球试验

  试验过程中，对膨润土种类、用量、碳酸铁精矿用量、造球水分、造球时间等因素对生球质量的影响进行了研究，结果分别示于图1～5。试验固定条件为：碳酸铁精矿用量．50％，峨口磁铁精矿50％，膨润土用量2．5％，造球水分l0％，造球时间8 min，每次变动一个因素，研究其对生球质量的影响。从图1和图2可以看出，随膨润土用量的增加，生球的各项指标改善，当用量超过2％以后，黑山膨润土优于新河膨润土。膨润土高于2．5％后，生球的爆裂温度略呈下降趋势。因此，从既能满足生球质量要求，又能尽可能降低膨润土用量来考虑，膨润土用量以2．5％较为适宜。

    由图3可知，随着碳酸铁精矿用量的增加，生球各项指标趋于降低，特别是当碳酸铁精矿用量超过50％以后，干球粉末率上升和干球强度下降非常明显。总体来说，生球落下强度，抗压强度和爆裂温度虽然随碳酸铁精矿的用量增加而下降，但幅度都不大。考虑到碳酸铁精矿的利用，选择碳酸铁精矿用量为50％，生球各项指标基本能满足竖炉生产的要求。

    图4为造球水分对生球质量的影响，由图可见，随造球水分的增加，生球落下强度明显提高，生球抗压强度提高，干球粉末率降低，但生球爆裂温度和干球抗压强度降低。由此可见，选择造球水分为10．5％，各项指标基本上可满足竖炉的生产要求。图5为造球时间对生球质量的影响，它表明，延长造球时间有利于提高生球的质量，但这种影响较小。因此，选择造球时间为7～9 min，基本上都达到类似指标。

      采用试验选定的造球参数造球，并测定其爆裂温度。结果表明，干燥风速由1．5m／s降低至1．0 m／s时，无论在何种风速下，生球爆裂温度都大于740℃

4  球团预热焙烧试验

  预热焙烧试验选用碳酸铁精矿用量、预热温度、预热时间、焙烧温度、焙烧时间等5个因子进行试验。试验所用生球，其膨润土用量均为2．5％，均热温度为900—950℃，均热时间为l0 min，各因子编码和水平编码值列于表2。

  对试验条件和试验结果进行数学处理，利用计算机进行统计计算，得到球团矿抗压强度的回归方程如下：

   y=176．17—41．47x_l一21．06x₂+14．50x₃+18．17x₄+6．75x₁x₂+7．58x₁x₄—8．22x₃x₄+6．23x₁²+5．36x₂²—9．62x₄²—7．97x₅²

5  试验结果及讨论

    利用数学模型计算不同条件下球团矿的抗压强度，绘制成影响曲线，并分别就各种试验条件对球团矿抗压强度的影响进行讨论。讨论过程中，固定预热温度(x₂)800℃(一2)，预热时间(x₃)25min(一0．5)，焙烧温度(x₄)l 270℃(0．4)，焙烧时间(x₅)25 min(一0．5)。各因素对球团矿质量的影响见图6—10。

    图6为碳酸铁精矿用量对球团矿强度的影响。由图可见，碳酸铁精矿用量对球团矿强度影响显著，随碳酸铁精矿用量增加，球团矿抗压强度降低，这主要是由于球团孔隙率随碳酸铁精矿用量增加而增大，造成强度下降。考虑到碳酸铁精矿的利用，选择配加50％碳酸铁精矿，球团矿抗压强度可达到将近2 500N／个，能满足高炉冶炼要求。

    随预热温度提高，球团矿抗压强度降低。在同样的条件下，碳酸铁精矿用量增加，球团矿强度降低，在低的预热温度条件下，这种情况比较明显；而随着预热温度提高，这种趋势逐渐趋缓，见图7。由于预热温度低有利于提高球团矿的强度，所以选择预热温度为800℃。

    图8为不同碳酸铁精矿用量和预热时间对球团矿抗压强度的影响曲线。由图可见，随预热时间的延长，球团矿强度有升高的趋热，而且随碳酸铁精矿用量的增加，这种趋势在加强。但总的来说，预热时间对球团矿抗压强度的影响并不显著，选择预热时间为20～30min，均可生产出抗压强度能够满足高炉冶炼要求的球团矿，所以，选择预热时间为25 min。

    焙烧温度对球团矿抗压强度的影响显著，图9表明了这种情况。由图可知，随焙烧温度的升高，球团矿抗压强度显著提高；随碳酸铁精矿用量增加，提高的幅度逐渐减弱，且在碳酸铁精矿用量>70％，焙烧温度达到l 300℃后，球团矿的强度反而略有下降。边主要是因为碳酸铁精矿用量增加，球团矿碱度提高，在较高的焙烧温度下，渣相连接量增多，而渣相连接的结晶不完全的缘故，另外碳酸铁收缩较大，产生裂纹，也是导致球团矿强度降低的原因。

    图10为不同碳酸铁精矿用量时，焙烧时间对球团矿抗压强度的影响。焙烧时间与球团矿强度呈平缓的抛物线关系。总的看来，焙烧时间对球团矿抗压强度的影响并不显著。因此，在50％碳酸铁精矿配比的条件下，选择焙烧时间为25 min，可生产出强度较高的合格球团矿。

    对配加50％碳酸铁精矿的球团矿的冶金性能进行检测，成品球MgO含量4．03％，还原率86．85％，低温还原粉化率22．04％，还原膨胀率11．38％，软化温度区间1 060～1 170℃，与不加碳酸铁精矿的峨口磁铁精矿球团进行比较，还原率提高了29．73％，软化区间缩小了130℃。

6    结  语

  1)峨口磁铁精矿配加适量的碳酸铁精矿，可以生产出优质的含MgO熔剂性球团矿。这种球团在高炉冶炼中可大大改善其冶金性能，提高还原率，对于改进高炉炉料结构，增加冶炼效益具有很好的作用。

    2)试验结果表明，球团矿物理性能随碳酸铁精矿用量的增加而变差，而化学性能，还原性能则逐渐得到改善。

    3)考虑到碳酸铁精矿的利用，以及成品球团矿的性能，选择碳酸铁精矿用量为50％，另外50％为峨口磁铁精矿，采用适当的工艺条件，能够生产出满足高炉冶炼要求的球团矿。

许斌 白国华 庄剑鸣 梁景晟    何小平

    (中国工业大学)    (太原钢铁公司钢研所)