鞍钢技术 ２０１７年第４期 ＡＮＧＡＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 墨箍 Ｑ§塑 ～’’，。 。，…三…三 ＿－●●●●’ 鞍钢球团矿添加镁质复合粘结剂的研究 侯恩俭 ，王斌 ，马文 ，全利 ，汪琦 （１．鞍钢集团矿业公司弓长岭矿业公司，辽宁辽阳１１１００７； ２．辽宁科技大学材料冶金学院，辽宁鞍山１１４０５１） 摘要：为改善球团矿高温冶金性能，用镁质复合粘结剂代替传统粘结剂膨润土进行造球、 氧化焙烧、冶金性能等试验研究。试验结果表明，随着镁质复合粘结剂逐渐增加，生球强度、ＴＦｅ 含量、成品球团抗压强度等技术指标有所降低，但仍高于生产技术指标要求，球团矿冶金性能 得到改善．还原膨胀率由１６．７％降低到１３．１％，初始软化温度和滴落温度提高。 关键词：球团矿；复合粘结剂：冶金性能 中图分类号：ＴＦ１２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４６１３（２０１７）０４—００１０—０５ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｐｅｌｌｅｔ ｗｉｔｈ Ａｄｄｉｎｇ Ｍａｇｎｅｓｉｔｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｂｉｎｄｅｒ ｉｎ Ａｎｓｔｅｅｌ Ｈｏｕ Ｅｎｊｉａｎ ，Ｗａｎｇ Ｂｉｎ ，Ｍａ Ｗｅｎ ，Ｑｕａｎ Ｌｉ ，Ｗａｎｇ Ｑｉ （１．Ｇｏｎｇｃｈａｎｇｌｉｎｇ Ｍｉｎｉｎｇ Ｃｏ．ｏｆ Ａｎｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ Ｍｉｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｌｉａｏｙａｎｇ １ １ １００７， Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ａｎｓｈａｎ １ １４０５ １，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐｅｌｌｅｔｓ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｐｅｌｌｅｔｉｚｉｎｇ，ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｒｏａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐｅｌｌｅｔｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｔｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｉｎｄｅｒ ｉｎｓｔｅａｄ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ ｂｉｎｄｅｒ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｎｄｅｘｅｓ ｏｆ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｇｒｅｅｎ ｐｅｌｌｅｔｓ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ＴＦｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｉｆｎｉｓｈｅｄ ｐｅｌｌｅｔｓ ｗｅｒｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇｒａｄｕａｌ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｇｎｅｓｉｔｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｉｎｄｅｒ，ｈｏｗｅｖｅｒ ａｌｌ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｎｄｅｘｅｓ ｗｅｒｅ ｓｔｉｌｌ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｓｐｅｃｉｉｅｄ ｉｆｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｎｄｅｘｅｓ，ａｎｄ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｎｉｓｈｅｄ ｐｅｌｌｅｔｓ ｗｅｒｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅｉｒ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｒａｔｅ ｗａｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ １６．７％ｔｏ １３．１％ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｅ ｅｘｐａｎｄｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｅｌｌｅｔ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｉｎｄｅｒ；ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ 与烧结矿相比，球团矿具有粒度小而均匀、冷 胀率、高温还原率高、软熔性能好等优点．因此一 态强度高、品位高、还原性好等优点【ｌｊ。高炉使用球 直是炼铁工作者研究重点之一［ ］。 团矿能够提高产量、降低焦比、改善煤气利用率， 镁质复合粘结剂是由海藻胶、羧甲基纤维素 但是球团矿有其不可避免的缺陷，即“还原膨胀率 钠、黄腐酸钠及轻烧镁、菱镁石按照一定比例复合 高”及“软熔温度低”。通过向球团矿添加ＭｇＯ生 而成的，用其全部替代膨润土进行了造球、氧化焙 产镁质球团矿可以克服上述缺陷，能够改善其高 烧、冶金性能实验研究，提高了球团矿中ＭｇＯ成 温特性效果的观点已经被公认．球团矿要与高碱 分，来改善酸性球团矿软熔性能。本文重点研究了 度烧结矿高温性能相匹配，镁质球团矿具有低膨 不同ＭｇＯ／ＳｉＯ 比值对球团矿常温、高温性能的 侯恩俭，硕士，高级工程师，２００７年毕业于辽宁科技大学钢 影响，获得了优良镁质球团矿，满足了现代高炉 冶炼生产和技术发展的需要。 铁冶金专业。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｑｉ８８２２＠ｓｉｎａ．ＣＯＢ． 一１０一 鞍钢技术 ２０１７年第４期 ＡＮＧＡＮ（ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＣＹ 总第４０６期 ｌ试验原料与试验方法 １．１试验原料 壅 ０…一 兰壁坌！里量坌垫２ ｉ ！ ＿）＿— 丝 堡 试验川含铁原料为，ｊ磁和大磁两种铁精矿， 原料取白鞍钢弓长岭矿、Ｉ 公司球ｐＨ车问，建平膨 润土也取『｛球【羽车间， 料主要化学成分分别 表ｌ和表３，铁精矿和 结剂的物化性能分别见 名称 乎均粒度／ ｉｎｌＹｌ 大磁弓磁００４０ ０．（）３１ 比表面积／ 毛细水迁移速 （（，ｉｌｌ２ ｏｇ。。） ３ ３６０ ３ ９０２ 堑／（１］ｌｎｌ・ｍｉｎ ） Ｉｌ ０Ｏ ８ １Ｏ 成球性 指数 Ｏ．６３ （）．７６ 表２和表４ 建平膨润土 １镁质复合粘结剂的微观 彤貌 图１． ．南表１～４和罔１町 ，弓磁铁精矿与大磁铁 精矿比较，ＴＦｅ和ＦｅＯ含揎较高，ＳｉＯ 含量较低粒 发更细，比表而积更大。从成球性指数来看，两种 表３粘结剂的化学组成（质量分数） ％ 铁精矿的成球性能良好，弓磁铁精矿的成球性能 优于大磁铁精矿，但颗粒过细有可能使生球爆裂 温度降低 、 表４粘结剂的物理性能 ％ 图ｌ建平膨润土和镁质复合粘结剂的微观形貌 镁质复合粘结剂ｒｉｌ ＭｇＯ含 高达５０．１７％， ＳｉＯ，含量明 低于建平膨润土，烧损较高，有利于 提升球闭矿的铁品位和ＭｇＯ含量。镁质复合粘结 １．２试验方法 生球的制备是存直径为８００ ＩｎｌＴｌ网盘造球机 上进行的，其倾角为４５。，转速为１７ ｒ／ｍｉｎ，造球时 ａｉｎ．其ｒ｛】母球形成３ ｒａｉｎ．生球长大 刹的吸水率是膨润土的１．４８倍，膨胀度是膨润土 间总汁为１３ ｒｌｌｉｎ。生球密实３ ａｉｒｎ，生球存ｌｌ０℃十燥１０ ａｉｒｎ。 的２．８倍，表明镁质复合粘结剂比膨润土具有良好 需７ ｌ的吸水膨胀性能。镁质复合粘结剂中不含蒙脱石， 但其吸蓝情、蒙脱石禽址和胶质价指标都超过膨 润土 从镁质复合粘结刹做观形貌 可以看｝｝Ｉ，镁 质粘结剂具有粒度细，分散性好的特点。镁质复 合粘结剂亓丁以代替膨润 川于球 生产。 落下强度足将生球从５００ ｍｍ的高度落到 ｌ０ ｎｌｌ＇ｎ厚的钢板上．记下生球＇ｆｌ现裂纹前的落下 次数．取ｌ０个球的平均值。爆裂温度是将炉温升 到所要测定的温度．恒温２０ ｒａｉｎ，并以１．５ ｎｌｉｓ的 ＪｘＬ速鼓入空气，将５０个，上球迅速放入炉中，停 １ １— 《鞍钢技术》２０１７年第４期 侯恩俭等：鞍钢球团矿添加镁质复合粘结剂的研究 总第４０６期 留５ ｒａｉｎ后取出．观察发生爆裂的情况．以球团试 样４％出现裂纹时的温度作为生球的爆裂温度。 氧化焙烧实验是在 ０ ｍｉｌｌ卧式管状电炉上 进行。成品球团抗压强度采用智能球团抗压仪测 定并检验成品球团化学成分。球团矿冶金性能的 检测主要包括：还原性采用国标ＧＢ／Ｔ１３２４１—１９９１ 检验方法、低温还原粉化性采用国标ＧＢ／Ｔ１３２４２～ １９９１检验方法、球团还原膨胀性能采用ＧＢ／ Ｔ１３２４０—１９９１标准，而高温软熔特性测定的基本 参数为：试样粒度为ｌ２．５ ｍｍ；还原气体组成ＣＯ／Ｎ ： ３０：７０；荷重为５８．８ ｋＰａ闸。 镁质复合粘结剂／％ 图２不同镁质复合粘结剂配比生球指标的影响 由图２可见，随着镁质复合粘结剂配比的增 ２试验结果与分析 ２．１造球试验 加，生球和干球指标下降，但当镁质复合粘结剂配 比大于２．７％后干球指标变化不大，且大于生产 要求的指标（生球落下强度大于４次／球，生球 抗压强度为大于１２ Ｎ／球）。因此，用镁质复合粘 结剂代替膨润土，合理选择配比能够实现用链 箅机一回转窑生产含ＭｇＯ球团。 按照大磁：弓磁＝６０：４０混合均匀．干料总重为 １Ｏ 。基准期实验配加建平膨润土，试验期配加 镁质复合粘结剂，配料方案见表５。配加不同镁质 复合粘结剂配比对生球指标的影响见图２。 表５试验配料方案 ２．２预热、焙烧试验结果 焙烧试验在卧式管状试验电炉上进行的．焙 烧制度为：在１１０℃下干燥５ ｒａｉｎ．在９６０℃预热 １０ ａｉｒｎ，分别在１ ２５０ ｏＣ和１ ３００ ｏＣ焙烧１４ ｍｉｎ． 进行化学成分分析、抗压强度及物相测定分析。 球团矿化学成分见表６，ＭｇＯ／ＳｉＯ：对球团矿中 碱金属（Ｎａ＋Ｋ）含量的影响见图３，ＭｇＯ／ＳｉＯ２对 球团矿抗压强度的影响见图４。镁基球团矿的 ＸＲＤ衍射图谱（焙烧温度１ ３００℃、ＭｇＯ／ＳｉＯｚ＝０．６） 见图５所示。 表６球团矿化学成分（质量分数） ％ 一１２— 鞍钢技术 ２０１７年第４期 ＡＮＧＡＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 总第４０６期 烧温度在１ ２５０～１ ３００ ｏＣ范围，ＭｇＯ／ＳｉＯ２为０．６时 球团矿抗压强度为２ ３９１～２ ７４０ Ｎ。满足高炉对 球团矿抗压强度的要求。镁基球团矿（焙烧温度 、、 删 抽 ＋ ∞ １ ３００ ｏＣ、ＭｇＯ／ＳｉＯ２＝０．６）ＸＲＤ衍射图谱可见，镁基 球团矿中主要矿物组成为赤铁矿（Ｆｅ２０ ）、石英和 方晶石（ＳｉＯ：）和铁酸镁（ＭｇＯ・Ｆｅ：Ｏ。）。 ２．３冶金性能试验结果 Ｚ 随着高炉冶炼技术的发展。不仅要求球团矿 具有良好的冷态强度。而且还要具备良好的高温 Ｍｇ０／Ｓｉ０ ２ 冶金性能［Ｓｌ，因此对在相同焙烧制度条件下球团矿 进行冶金性能检测，结果见表７、表８。 圈３ Ｍｇ０，ＳｉＯ２对球团矿中碱金属（Ｎａ＋Ｋ）含量的影响 表７低温还原粉化和还原实验结果 Ｚ ＼ 慧 出 图４ Ｍｓ＇Ｏ／ＳｉＯ２对球团矿抗压强度的影响 表８球团软化滴落实验数据 ２０／（ ） １－Ｆ￣Ｏ３；２－ＭｇＯ・ ；３，４－ＳｉＯ２（石英和方晶石）；５－Ｆｅ３０４ 图５镁基球团矿的ＸＲＤ衍射图谱 由表６和图２ ５可见，随着镁质复合粘结剂 增加，球团矿中ＴＦｅ降低，但（ＴＦｅ＋ＭｇＯ）含量增 加。成品球团矿碱金属含量变化不大，球团矿抗压 强度降低：焙烧温度为１ ２５０℃和１ ３００℃时的降 低幅度基本相同，ＭｇＯ／ＳｉＯ２＞０．３５后降幅减弱。焙 由表７～８可见。球团矿添加镁质复合粘结剂 一１３— 《鞍钢技术｝２０１７年第４期 侯恩俭等：鞍钢球团矿添加镁质复合枯缱型 墅峦 总第４０６期 较常规膨润土所制备球团矿还原性要好些，因为 （２）随着镁质复合粘结剂增加，球团矿中ＴＦｅ 镁质复合粘结剂中含有大量有机成分，氧化焙烧 降低，但（ＴＦｅ＋ＭｇＯ）含量增加，成品球团矿碱金属 过程中燃烧成孔隙，可以相对提高球团矿还原 含量变化不大，球团矿抗压强度降低，但焙烧温度 性．低温还原粉化指标优于常规膨润土球团矿。 在１ ２５０～１ ３００ ｏＣ范围时，球团矿抗压强度能够满 随着ＭｇＯ含量增加，ＭｇＯ／ＳｉＯ 比值升高，球团矿 足高炉要求。 低温还原粉化指标明显改善，还原性指标逐渐降 （３）镁质球团矿中主要矿物组成为赤铁矿 低。这是由于焙烧过程产生较多的铁酸镁（如图５ （Ｆｅ２Ｏ３）、石英和方晶石（ＳｉＯ：）和铁酸镁（ＭｇＯ・ 所示），还原反应过程中Ｆｅ ０，转变为Ｆｅ，Ｏ 时体 积晶格变化相对较小的原因。镁质复合添加剂的 Ｆｅ２Ｏ３）。 增加．球团的熔滴性能得到提高，初始软化温度高 于常规膨润土球团矿，并且有逐渐升高的趋势，但 软化区间要高于普通膨润土球团矿，滴落温度要 明显高于膨润土球团矿。因为随铁酸镁（ＭｇＯ・ 高了渣的熔点，这样由于ＭｇＯ的作用，使渣相和 富氏体熔点升高，整个球团矿的软熔温度也升高， 从而改善了球团的高温还原性和荷重软化性能。 镁质复合粘结剂球团矿比常规膨润土球团矿 膨胀率明显下降。通过向球团矿中添加镁质和控 （４）镁质球团矿与普通酸性球团相比具有明 显的高温冶金性能优势，低温还原粉化率指标 下降、还原度增加，还原膨胀指数得到明显改 善，球团矿初始软化温度有所提高，软化区间也 Ｆｅ Ｏ ）的还原，渣相中的ＭｇＯ不断增多，进一步提 相应增大。滴落温度得到提高。参考文献 【１］宋招权．ＭｇＯ对球团矿质量的影响＿Ｊｊ．烧结球团，２００１，２６（６）： ２２—２４． ［２］吕志义，陈革，马利，等．不同碱度及含氧化镁球团矿实验研究 ［Ｊ］．包钢科技，２００３，２９（４）：１－３． 制ＭｇＯ／ＳｉＯ：比值，可以有效降低镁质球团矿的还 原膨胀率，由于焙烧过程产生较多的铁酸镁（如图 【３］陈铁军，张一敏，王昌安，等．镁橄榄石在铁矿球团中的应用 试验研究［Ｊ］．烧结球团，２００５，３０（２）：５－８． ［４］范晓慧，谢路奔，甘敏，等．高镁球团焙烧特性及其固结强化 机理［ＪＪ＿中南大学学报（自然科学版），２０１３，４４（２）：４４９＿４５４ ５所示），Ｍｇ２＋会在浮士体内均匀分布，从而导致在 还原反应过程中Ｆｅ Ｏ，转变为Ｆｅ Ｏ ，体积只有微 弱膨胀。另一方面，由于ＭｇＯ能够提高２ＣａＯ・ＳｉＯ： 相稳定区间，当升高ＭｇＯ的添加比例时，球团矿 ［５］刘庆华．球团矿加镁的试验研究『Ｊ］，矿业工程，２０１４，１２（１）： ３１—３３． 的膨胀率会降低问。 ｆ６］李艳茹，李金莲，任伟．高效镁质添加剂用于铁矿球团的试验 研究［Ｊ］．钢铁，２０１０，５（１０）：２３—３１． ３结论 （１）球团中添加镁质复合粘结剂虽然降低了 生球强度，但生球技术指标仍大于生产要求。 讲∈米讲｝米米｛Ｉ∈米米 （编辑贺英群） 修回日期：２０１６—１０—３１ 米米米米米米米｛Ｉ∈米｛Ｉ∈｛Ｉ∈米米米米米米米米米米米米＿》Ｉ÷米米米米米米米米米米米 声明 本刊现已人编美国《化学文摘（ｃＡ）》收录期刊、美国《乌利希期刊指南》收录期刊、《中国核心期刊 （遴选）数据库》收录期刊、《中国学术期刊（光盘版）》收录期刊、《中国学术期刊综合评价数据库》来源 期刊、《万方数据一数字化期刊群》入网期刊、《中文科技期刊数据库》收录期刊、《超星期刊域出版平台》 收录期刊，作者著作权使用费与本刊稿酬一次性给付，不再另行发放。作者如不同意文章入编，投稿时 敬请说明。 《鞍钢技术》编辑部 一１４—
