郭金棟

（陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司） 

0  引言

隨著陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司煉鐵廠生產(chǎn)規(guī)模的增加，對(duì)球團(tuán)礦的需求量增加，對(duì)球團(tuán)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量要求進(jìn)一步提升，球團(tuán)用料主要以磁鐵精礦為主，供貨單位家數(shù)多、種類雜，因不同的鐵精粉成球性能差異，給生球質(zhì)量的不穩(wěn)定帶來波動(dòng)，影響了成品產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定，因此針對(duì)物料復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如何合理搭配鐵精粉、穩(wěn)定生球質(zhì)量，保進(jìn)而提高球團(tuán)礦產(chǎn)、質(zhì)量，是球團(tuán)生產(chǎn)系統(tǒng)的命脈線。

球團(tuán)原料要求原料粒度細(xì)，一般-325目粒級(jí)必須大于70%，或者-200目粒級(jí)達(dá)90%以上；含鐵原料的比表面積一般要求在1300-2100c㎡/g;同時(shí)原料粒度組成還必須保持相對(duì)穩(wěn)定，在所控制的粒度（小于0.044mm(325目)，小于0.074mm（200目））中，波動(dòng)不允許超過±2%，下面對(duì)原料和生球質(zhì)量影響成品球團(tuán)產(chǎn)質(zhì)量的原因分析及采取措施如下： 

1  球團(tuán)要求原料必須有均勻的化學(xué)成分

 球團(tuán)適宜的含鐵原料要求：全鐵含量要大于65%，含鐵量波動(dòng)不高于±0.3%；二氧化硅含量小于4%，波動(dòng)不高于±0.2%.如下圖表所示為我廠主要是用原料的成分 

 由上表可以看出，我廠使用的精礦粉全鐵含量為57.18%-66.04%，全鐵含量僅有兩種在65%以上，而二氧化硅含量波動(dòng)較大；從成分看，此原料的成分極其不穩(wěn)定，沒有一定的均勻成分，在原料搭配上我廠主要降低高硫礦的配比，合理、均勻搭配物料，確保生球質(zhì)量，減少生球爆裂和爐內(nèi)粘結(jié)的幾率，以保證爐內(nèi)透氣性，保持球團(tuán)質(zhì)量的穩(wěn)定。

2  原料的粒度和粒度組成

  原料的粒度和粒度組成，直接影響著物料的成球性和生球強(qiáng)度。相反，可以通過調(diào)整原料的粒度和粒度組成來改善物料的成球形和生球強(qiáng)度

（1)、粗粒度的原料是不能成球或者成球性能很差。因?yàn)閷?duì)生球的形成，長大和強(qiáng)度起主導(dǎo)作用的是毛細(xì)黏結(jié)力。當(dāng)原料的粒度比較單一時(shí)，隨著顆粒尺寸的增大，使毛細(xì)管的尺寸變大和接觸點(diǎn)數(shù)目減少，其黏結(jié)強(qiáng)度降低。因此對(duì)造球來說，原料的粒度首先要達(dá)到一定的細(xì)度要求。提高原料的細(xì)度，可以增加顆粒的接粗面積和減少毛細(xì)管直徑，提高毛細(xì)作用力和分子黏結(jié)力，生球的強(qiáng)度也變大。若原料的粒度過細(xì)，毛細(xì)管直徑變小，而使阻力增加，導(dǎo)致成球過程中毛細(xì)水的上升速度減慢，影響水分的遷移速度，延長造球時(shí)間，降低了成球速度和造球盤的出球率，影響產(chǎn)量。對(duì)造球原料基本要求：含鐵精礦粉粒度為上限不超過0.2mm（相當(dāng)于65目），小于0.074mm（-200目）的粒級(jí)應(yīng)大于70% ~ 90%，比表面積為1300~1900cm²/g。而龍鋼給我公司所提供的原料粒度根本遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求。如上圖表為我廠精礦粉的粒度

一般來說，精礦粉的粒度及粒度組成和比表面積直接決定精礦粉的成球性能，進(jìn)而影響到造球的成球率和生球質(zhì)量。精礦粉粒度不同時(shí)，生球的緊密狀態(tài)差別也很大，精礦粉越細(xì)，則生球落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度越高，礦粉粒子間的毛細(xì)水產(chǎn)生的毛細(xì)力增大，因此，結(jié)合力增強(qiáng)，落下強(qiáng)度提高。精礦粉粒度過粗，直接導(dǎo)致生球強(qiáng)度變差，破壞爐內(nèi)焙燒氛圍，不利于球團(tuán)焙燒的順利進(jìn)行，并且大大降低了球團(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度；間接增加了膨潤土的消耗，膨潤土配比增加，導(dǎo)致球團(tuán)礦的品位下降，影響球團(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度。

做好精礦粉的進(jìn)場(chǎng)堆放工作。所有礦粉按照料垛粒度細(xì)化堆放（-200目粒度劃分三類：70%以上、50%-70%、50%以下），按照單獨(dú)配比添加使用，比較利于粗細(xì)料的合理搭配（如礦粉粒度26%左右，較粗，可以使用小配比，有其他大配比礦粉粒度較細(xì)時(shí)，可以適當(dāng)提高粗礦粉配比）；根據(jù)原料成分和粒度，合理搭配上料種類（如欒川主流三，其配后會(huì)導(dǎo)致生球爆裂，不利于豎爐焙燒；浮山礦粉硅含量6%-11%波動(dòng)較大，在硅含量超過10%時(shí)，減小其使用配比；如高鈦礦粉粒度雖然很細(xì)，不影響球團(tuán)的焙燒，但是影響煉鐵高爐的使用，故其配比不能過大等），使用效果較好。

（2）、我廠黏結(jié)劑主要使用的是膨潤土。膨潤土可以提高生球的落下強(qiáng)度，在造球過程中起調(diào)節(jié)水分作用，并提高生球的爆裂溫度。膨潤土的主要成分是蒙脫石，其具有層狀結(jié)構(gòu)、陽離子吸附交換能力和很強(qiáng)的水化能力。上述特性使膨潤土具有很強(qiáng)的黏結(jié)性、吸附性、分散性和膨脹性。球團(tuán)行業(yè)目前是以蒙脫石含量來衡量膨潤土質(zhì)量情況。確定膨潤土技術(shù)條件為：蒙脫石含量大于60%，粒度小于0.074mm大于95%，水分小于12%。我廠膨潤土配比量一般情況2.2%-2.4%。下表為我廠常用膨潤土化驗(yàn)性能 

由上表可以看出，我廠所使用的膨潤土為人工鈉化的膨潤土。因原料粒度過粗，導(dǎo)致膨潤土的配比增加。為了降低在添加過程中的過分消耗，要求造球工必須掌握上料量和膨潤土配比，以便掌握生球的各項(xiàng)指標(biāo)，及時(shí)反饋信息，加以調(diào)整。目前我廠要求每小時(shí)對(duì)入爐生球做一次粒度和落下，與造球及時(shí)溝通，做到信息互通。為了保證入爐生球和落下的準(zhǔn)確性，工藝人員每班不定期測(cè)三次以上入爐生球和造球盤生球的粒度和落下，加以對(duì)比，避免膨潤土過量使用對(duì)造球質(zhì)量和成品質(zhì)量的影響。

附：入爐生球檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，粒度12-16mm合格率達(dá)到90%以上 ，落下6次以上

造球生球檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，粒度12-18mm合格率達(dá)到90%以上 ，落下8次以上

（3）、原料中硫的成分：原料中硫含量太高對(duì)球團(tuán)的焙燒固結(jié)有很大影響，不僅影響球團(tuán)的氧化速度和過程，還影響球團(tuán)的固結(jié)速度和強(qiáng)度。因?yàn)榍驁F(tuán)焙燒有一個(gè)脫硫反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)為氧化過程，氧對(duì)硫的親和力比氧對(duì)鐵的親和力強(qiáng)，硫先氧化，進(jìn)而妨礙了磁鐵礦的氧化，影響球團(tuán)的氧化速度和過程，同時(shí)脫硫反應(yīng)影響了球團(tuán)礦內(nèi)部磁鐵礦的氧化進(jìn)程，導(dǎo)致球團(tuán)礦易形成層狀結(jié)構(gòu)，影響球團(tuán)礦的抗壓。

（4）、原料中硅的成分：球團(tuán)礦中的SiO₂越低越好，但現(xiàn)實(shí)中有些礦則是高硅低鐵礦，所以研究SiO₂的影響是有意義的。當(dāng)SiO₂含量從5%增加到6.4%時(shí)，抗壓強(qiáng)度沖3700N/球上升到4500N/球，隨著SiO₂進(jìn)一步增加，抗壓強(qiáng)度下降。從顯微結(jié)構(gòu)上看，SiO₂為5%時(shí)，F(xiàn)e₂O₃和Fe₃O₄多以自型晶、半自型晶存在，硅酸鹽呈大塊板狀，中間有較少的圓形氣孔并有細(xì)長的裂紋存在;SiO₂為6.4%時(shí)Fe₂O₃多以半自型晶存在，有少量細(xì)絲狀微晶粒，再結(jié)晶較好，氣孔形狀和分布不規(guī)則，有大孔、大裂紋存在，F(xiàn)e₃O₄增多，氣孔率上升，硅酸鹽中有較多的中等孔隙，中孔薄壁，裂紋較長;SiO₂為7.8%時(shí)，F(xiàn)e₂O₃、Fe₃O₄多以細(xì)絲微晶存在，硅酸鹽以絮狀存在，與鐵氧化物交錯(cuò)分布，液相量在40%以上，圓形中等孔隙，微氣孔較多，氣孔分布均勻，F(xiàn)e3O4有增多趨勢(shì)，液相量過大，F(xiàn)e₃O₄晶面上又極其嚴(yán)重的黑圓點(diǎn)狀游離SiO₂，硅酸鹽之間有較多的孔隙;SiO₂從5%到6.5%這個(gè)階段，隨著SiO₂增大，液相量增加，粘結(jié)作用加強(qiáng)，在SiO₂為6.5%時(shí)，鐵氧化物形成交織結(jié)構(gòu)，液相填充孔隙，主要形成閉氣孔，結(jié)構(gòu)致密，此時(shí)的密實(shí)度最大，抗壓強(qiáng)度也最大;SiO₂繼續(xù)增加，氣孔形狀變得不規(guī)則，并且游離SiO₂增多，氣孔率升高，硅酸鹽礦物以絮狀存在。因此，硅含量5%-9%為正常，超出這個(gè)范圍，適當(dāng)調(diào)整料速或熱工參數(shù)，因溫度過高或料速過慢，如果硅含量超標(biāo)，燒出的成品球呈現(xiàn)過燒或輕脆的現(xiàn)象發(fā)生，影響球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度。

3、水分的控制對(duì)于球團(tuán)抗壓的影響也是相當(dāng)重要的。水分的變化影響生球的粒度和質(zhì)量。最佳原料水分與含鐵物料的物理性質(zhì)（粒度、親水性、密度、顆?？障叮⒒旌狭辖M成、造球機(jī)生產(chǎn)率和成球條件有關(guān)。通常原料水分過高，母球形成較快，易造成母球相互粘接變形，導(dǎo)致生球粒度分布不均、生球強(qiáng)度較差。因此在造球之前應(yīng)對(duì)原料水份進(jìn)行烘干以達(dá)到適宜的造球水份,我單位烘干水分要求控制7.8%±0.3%。

原料水分的變化，水分越大，成球越快；水分越小，成球越慢。造球過程中的加水方法：滴水成球，霧水長大，無水緊密?；旌狭纤莩^適宜水分，生球粒度大，抗壓強(qiáng)度降低，粉末大，料層透氣性差?；旌狭纤值陀谶m宜水分，成球率低，抗壓強(qiáng)度和落下強(qiáng)度均降低，難以達(dá)到要求。我廠根據(jù)實(shí)際用礦類別及時(shí)調(diào)節(jié)適宜水分。目前為穩(wěn)定混合料水份，我廠配備有兩臺(tái)烘干混勻機(jī)，日處理料量6500t左右。

目前公司為保證混合料水份穩(wěn)定，加強(qiáng)工藝過程參數(shù)的準(zhǔn)確性，由工藝技術(shù)科牽頭，加大烘干過程控制、送樣過程巡查和考核力度，發(fā)現(xiàn)弄虛作假，加倍考核，為保證混合料水份的真實(shí)、穩(wěn)定能滿足造球的需求。

   4、潤磨機(jī)可以提高混合料的粒度、比表面積和活性，增強(qiáng)物料的成球率，穩(wěn)定造球料量，提高生球強(qiáng)度。我廠目前有兩臺(tái)潤磨機(jī)，單臺(tái)處理量大約120t/h ,但在實(shí)際生產(chǎn)中，因?yàn)楦鞣矫嬖颍ù蟛糠质且驗(yàn)殇撉蛸|(zhì)量問題，進(jìn)購鋼球易碎），潤磨機(jī)的篦板縫隙卡鋼球?qū)е孪铝峡诙铝蠂?yán)重以及給料小皮帶跑偏嚴(yán)重導(dǎo)致皮帶頻繁壓停等現(xiàn)象導(dǎo)致磨機(jī)不能全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，磨料不均勻影響造球穩(wěn)定操作，最直接的現(xiàn)象是兩條生產(chǎn)線上的生球落下及盤內(nèi)成球率大不一樣。針對(duì)此類情況，首先每周對(duì)兩臺(tái)潤磨機(jī)強(qiáng)制停機(jī)檢查篦板縫隙，發(fā)現(xiàn)卡鋼球嚴(yán)重立即予以處理；其次要求嚴(yán)格按要求控制潤磨電流，及時(shí)補(bǔ)充鋼球，確保其滿載率；最后每班對(duì)潤磨機(jī)的進(jìn)料量穩(wěn)定在一個(gè)范圍，防止進(jìn)料忽大忽小導(dǎo)致造球料量不穩(wěn)，影響造球過程中生球的成球形和質(zhì)量，此措施收效見下表表1、2。

表1  為2021年6月份抽查入爐生球粒度和落下

表2  為2021年6月份抽查造球生球粒度和落下

另外為保證造球盤出料穩(wěn)定，減少粉末，造球盤盤底料和盤沿必須平整完好。當(dāng)?shù)琢虾穸雀哂?0mm時(shí)，要清盤內(nèi)積料，調(diào)整刮刀與盤底平面距離，使盤底料厚度保持在40mm以內(nèi)。當(dāng)球盤刮刀出現(xiàn)磨損老化時(shí)，極易造成底或邊沾料過厚，導(dǎo)致盤內(nèi)填充率下降，生球在盤內(nèi)滾動(dòng)時(shí)間減小，降低生球強(qiáng)度，同時(shí)盤內(nèi)積料易出現(xiàn)溜料或“塌料”現(xiàn)象，導(dǎo)致球盤瞬間大量排大球和粉末。造球時(shí)間主要是由球盤傾角和轉(zhuǎn)速及給料量來控制。延長造球時(shí)間對(duì)提高生球強(qiáng)度是有好處的，但降低了產(chǎn)量。同時(shí)，造球時(shí)間還與原料粒度有關(guān)，物料過細(xì)或過粗，所需造球時(shí)間均較長，產(chǎn)量較低。結(jié)合我廠實(shí)際情況，個(gè)別造球盤邊襯板及底襯板磨損嚴(yán)重，或者邊襯板上沿高于球盤邊沿，導(dǎo)致出球不利索，這都看是無關(guān)緊要的細(xì)微，但都是影響造球質(zhì)量的致命因素。

目前質(zhì)量情況如下表所示：

綜上所述，原料對(duì)生球質(zhì)量、成品球團(tuán)礦產(chǎn)、質(zhì)量的影響意義深遠(yuǎn)，如何合理搭配、使用原料，穩(wěn)定混合料性能，確保生球質(zhì)量，顯得尤為重要。

3  結(jié)論

鐵精礦粉根據(jù)粒度差異分堆、分類堆放，便于使用過程的合理搭配，不同種類的鐵精粉成球性能不同，如何堆放、搭配使用，穩(wěn)定混合料結(jié)構(gòu)和成球性能，對(duì)生球質(zhì)量，進(jìn)而才能保證成品球團(tuán)礦的質(zhì)量。