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，對球團(tuán)礦的需求量增加，對球團(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，影響了成品產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定，因此針對物料復(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目粒級必須大于70%，或者-200目粒級達(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，波動不允許超過±2%，下面對原料和生球質(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%，含鐵量波動不高于±0.3%；二氧化硅含量小于4%，波動不高于±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ι虻男纬?，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三次以上入爐生球和造球盤生球的粒度和落下，加以對比，避免膨潤土過量使用對造球質(zhì)量和成品質(zhì)量的影響。

附：入爐生球檢測標(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，氧對硫的親和力比氧對鐵的親和力強(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，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、顆粒空隙）、混合料組成、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。我廠目前有兩臺潤磨機(jī)，單臺處理量大約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。針對此類情況，首先每周對兩臺潤磨機(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，對生球質(zhì)量，進(jìn)而才能保證成品球團(tuán)礦的質(zhì)量。