1 前 言
膨润土用作球团矿生产的粘结剂,具有成球性能好、资源充足的优点,已为世界广泛采用。但膨润土ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3含量高,若膨润土配比过大,会降低球团矿品位,增加高炉冶炼的渣量,高炉利用系数下降,焦比上升,且不利于高炉实现富氧喷煤。所以,降低膨润土的用量,对提高经济效益有非常显著的影响。
目前,涟钢球团厂膨润土配比较高,基本上在30ｋｇ/ｔ以上,离国内外先进水平还有很大差距。据有关资料介绍,国外有些球团厂,膨润土配比在10ｋｇ/ｔ以内,国内的如南京、成都钢铁厂球团膨润土配比也降到了15ｋｇ/ｔ左右。为此,选择性能更优的球团粘结剂,降低球团粘结剂配比是涟钢球团厂亟待解决的问题。
本次研究选择了6种不同性能的复合粘结剂进行球团试验,并与现场使用的上饶膨润土进行比较,考查这6种复合粘结剂在涟钢原料条件下的成球性能和焙烧性能,并检测复合粘结剂对生球爆裂温度的影响,为涟钢球团选择优质粘结剂提供理论依据。
2 试验方案及原料条件
2.1 试验研究方案
本次研究首先进行探索性试验,先以1.5%的复合粘结剂配比进行造球试验,淘汰成球性能较差的品种。然后根据探索性试验结果,调整复合粘结剂配比再进行不同配比的对比试验。基准试验膨润土配比与实际生产相同,为外配2.5%,并重复做两次。
2.2 原料条件试验所用的造球精粉取自球团配料室,上饶膨润土试样为随机采取,基本上能保证试样的代表性。试验用的原料化学成分见表1。
2.3 试验配比
粘结剂采用外配。为了减少造球精粉的粒度、水分等变化对造球的影响,试验中将含铁原料按一定的配比人工混匀,混匀料总重80ｋｇ,配比为:智利精粉35%,大顶山精粉40%,福建精粉25%。每次造球取混匀料5ｋｇ。
3 试验方法
3.1 造 球
取混匀铁精粉5ｋｇ,根据粘结剂配比计算配加量,配入粘结剂后人工混匀堆料三次,然后在造球圆盘内进行造球。造球盘直径1000ｍｍ,圆盘边高90ｍｍ,倾角45°,转速28ｒ/ｍｉｎ,造球时间15ｍｉｎ,其中生球紧密2ｍｉｎ。
2 生球检测
2.1 生球水分
生球造好后,采用人工筛分,选取6～16ｍｍ的生球作为合格生球,称取1000ｇ合格球放在105℃的恒温电热烘干箱内烘干2ｈ,取出检测水分。
2.2 生球抗压、落下强度、爆裂温度
在合格生球中选取粒度均匀的生球各10个,分别做生球落下强度和抗压强度检测,取平均值作为生球抗压和落下强度指标。爆裂温度一次选取50个生球在立式管炉中进行,风速2ｍ/ｓ,调整加热温度,爆裂生球数为1～2个时的温度即为生球的爆裂温度。
2.3 成品球抗压强度
生球烘干后,选取8个粒度均匀的干球放入耐火瓷舟,在卧式管炉中进行预热焙烧,其中预热时间9ｍｉｎ,预热温度950℃;焙烧时间12ｍｉｎ,焙烧温度1250℃。焙烧后冷却,在10ｋＮ的拉压机上进行成品球抗压强度检测,取平均值作为球团矿的抗压强度。
4 试验结果与分析
4.1 探索性试验
根据探索性试验结果(见表2),首先淘汰了备1#、3#复合粘结剂。对探索性试验中,配加不同复合粘结剂的生球落下强度指标进行比较,可以初步判定1#、2#、4#复合粘结剂性能接近,在配比为1.5%时,生球强度均很好,可以适当降低配比进行下一步的对比试验;而5#复合粘结剂成球性能最好,对比试验时可以大幅度降低配比。综合考虑,这4种复合粘结剂成球性能排序为:5#>2#>1#>4#。
4.2 对比试验
选取有代表性的2#、5#复合粘结剂和上饶膨润土进行对比试验,测得生球水分、落下强度、生球抗压强度、爆裂温度及成品球抗压强度列于表3。
4.2.1 生球落下强度对比
根据表3可知,配加2.5%上饶膨润土时,生球落下强度为5.1次/(0.5ｍ・个)。由图1可以看出,配加0.6%～0.7%的5#复合粘结剂与配加2.5%的上饶膨润土的生球落下强度相当;配加0.9%～1.0%的2#复合粘结剂与配加2.5%的上饶膨润土的生球落下强度相当。
4.2.2 生球抗压强度对比
由图2可见,生球抗压强度随复合粘结剂的配比增加而提高。在满足生球落下强度的粘结剂配比的水平下,配加上饶膨润土的生球抗压强度可达112.5Ｎ/个(根据表4上饶膨润土配加2.5%时生球抗压强的平均值),配加复合粘结剂生球抗压强度约为100Ｎ/个(根据图2趋势线与生球落下强度为5次/0.5ｍ・个时复合粘结剂配比进行估计)。
4.2.3 生球爆裂温度对比
由表4可知,配加复合粘结剂后,生球爆裂温度降低。在满足生球落下强度要求的条件下,配加复合粘结剂的生球爆裂温度比上饶膨润土的低150～200℃,而且随着复合粘结剂配比增加,生球爆裂温度降低,这与配加普通膨润土的结果相反。这是因为:(1)配加复合粘结剂生球的自然附着水,比配加无机膨润土生球的自然附着水高,使得干燥时的爆裂温度降低;(2)随复合粘结剂配比增加,生球附着水亦增加,生球表面变光滑,干燥时水分难以快速逸出,使得生球的爆裂温度随复合粘结剂配比升高而降低。虽然复合粘结剂会降低生球的爆裂温度,但本次试验中,生球的爆裂温度仍然能满足试验的要求。
4.2.4 成品球抗压强度对比
根据表4可知,配加复合粘结剂后,成品球抗压强度大大降低。在满足生球落下强度要求的粘结剂配比的条件下,加复合粘结剂的成品球抗压强度比配加上饶膨润土的要低500～1000Ｎ/个。这是由于复合粘结剂中的Ｃ-Ｈ化合物和碳在高温焙烧时要分解、燃烧,呈气态逸出,造成球团的气孔率高于膨润土球团所造成的。但本次试验中,成品球的抗压强度仍可达2000Ｎ/个以上,可满足高炉需要。
5 结 论
本次试验采用的铁精矿粉配料结构为:智利精粉/福建精粉/大顶山精粉=35/25/40,在此原料结构条件下,根据以上试验结果与分析,得出结论如下:
1)在选用的6种复合粘结剂中,经探索性试验得出,备1#和3#复合粘结剂的成球性能较差,在对比试验中予以淘汰;余下的4种复合粘结剂成球性能都很好,这4种复合粘结剂成球性能优劣的排序为:5#>2#>1#>4#。
2)配加复合粘结剂后,生球抗压强度、爆裂温度和球团矿强度指标均有下降,但这些指标都能满足球团生产和高炉冶炼要求。
3)复合粘结剂的成球性能远优于无机膨润土,可大幅度降低球团粘结剂的配比(由2.5%降低至0.6%～1.0%),提高球团矿品位(球团矿品位上升0.8%～1.0%)。