于洪軍，王贏博，高源，馬文

鞍鋼大孤山球團(tuán)廠內(nèi)配碳的試驗(yàn)研究

于洪軍1，王贏博2，高源3，馬文4

（1. 鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)大孤山有限公司， 遼寧 鞍山 114000； 2.鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)弓長嶺有限公司， 遼寧 鞍山 114000； 3. 鞍鋼集團(tuán)北京研究院有限公司，北京 100000；4. 鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 遼寧 鞍山 114000）

以鐵精礦球團(tuán)為研究對(duì)象，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了內(nèi)配碳的試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：添加適量固體燃料可以提高球團(tuán)礦強(qiáng)度，降低焙燒燃耗，同時(shí)能改善球團(tuán)礦的冶金性能；在備選燃料中優(yōu)選出0.2%的煤粉進(jìn)行內(nèi)配，生球的落下強(qiáng)度有所提高，但是抗壓強(qiáng)度隨著配煤量的增加略有降低，而爆裂溫度則變化不明顯。當(dāng)配煤量為0.2%時(shí)，焙燒球的強(qiáng)度最高。配煤量對(duì)焙燒球強(qiáng)度的影響比較顯著，過少或過多都對(duì)強(qiáng)度有不利影響。在預(yù)熱溫度為950 ℃，焙燒溫度為1 250 ℃的條件下，隨著焙燒溫度和預(yù)熱溫度的逐漸提高，抗壓強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)。

內(nèi)配碳； 球團(tuán)礦； 球團(tuán)性能

磁鐵精礦是我國生產(chǎn)氧化球團(tuán)的主要原料，但隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，我國磁鐵礦資源正面臨日益短缺的局面，無法滿足球團(tuán)生產(chǎn)的需求，因此，采用赤鐵精礦生產(chǎn)球團(tuán)礦必將成為一種趨勢[1-3]。然而，赤鐵礦球團(tuán)固結(jié)溫度較高（1 300~1 350 ℃左右），而且焙燒溫度區(qū)間范圍窄，能量消耗高，因此對(duì)球團(tuán)生產(chǎn)配加固體燃料的方式的研究正逐漸展開。國內(nèi)外對(duì)球團(tuán)混合料中添加固體燃料的實(shí)踐結(jié)果表明，添加適量固體燃料可以提高球團(tuán)礦強(qiáng)度，大幅度降低焙燒燃耗，同時(shí)可改善球團(tuán)礦的冶金性能[4-6]。當(dāng)前，鞍鋼集團(tuán)大孤山球團(tuán)廠生產(chǎn)所使用的原料配比為磁鐵精礦∶赤鐵精礦 = 75∶25，此時(shí)的條件非常適合進(jìn)行球團(tuán)內(nèi)配固體燃料的研究。因此，本文在該廠的條件下對(duì)球團(tuán)內(nèi)配碳試驗(yàn)研究，主要探究了內(nèi)配碳的燃料種類、燃料配入量對(duì)生球指標(biāo)和焙燒球強(qiáng)度影響的變化規(guī)律，便于后期指導(dǎo)工業(yè)試驗(yàn)。

1 原料的理化指標(biāo)

試驗(yàn)所用鐵精礦為來自鞍鋼大孤山球團(tuán)廠，對(duì)其理化性能進(jìn)行了檢測。

1.1 鐵精礦指標(biāo)

鐵精礦指標(biāo)見表1。

表1 鐵精礦指標(biāo) %

從原料條件可以看出，赤鐵精礦FeO含量較高，全鐵等指標(biāo)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 煤粉的工業(yè)分析

煤粉的工業(yè)分析見表2。

表2 煤粉的質(zhì)量指標(biāo)

2 內(nèi)配碳球團(tuán)試驗(yàn)研究

2.1 含碳燃料的優(yōu)選

為了優(yōu)選出合適的含碳燃料，本實(shí)驗(yàn)以焦粉、木屑和煤粉（揮發(fā)分5%、10%、15%）作備選燃料進(jìn)行比較，初步篩選時(shí)按燃料總消耗量按20%配入，即燃料配入比例約為0.3%，燃料粒度按膨潤土標(biāo)準(zhǔn)-200目95%為準(zhǔn)，膨潤土配比按現(xiàn)生產(chǎn)1.2%為基準(zhǔn)。

2.1.1 配加燃料種類對(duì)生球指標(biāo)影響

為了研究配加燃料種類對(duì)生球指標(biāo)的影響，試驗(yàn)測出了添加不同燃料后的生球落下強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度以及爆裂溫度，結(jié)果如表3所示。

表3 含碳燃料種類對(duì)生球指標(biāo)的影響

結(jié)果表明，隨著含碳燃料的添加，并不會(huì)對(duì)生球的抗壓強(qiáng)度和落下強(qiáng)度產(chǎn)生影響。四種備選燃料的抗壓強(qiáng)度區(qū)間范圍在12.89~13.28 N，落下強(qiáng)度區(qū)間范圍在4.0~5.6 次/0.5 m，同時(shí)，含碳燃料的添加也不會(huì)產(chǎn)生爆裂，450 ℃下的生球爆裂個(gè)數(shù)都為0。

2.1.2 配加燃料種類對(duì)焙燒球強(qiáng)度影響

為了研究配加燃料種類對(duì)焙燒球強(qiáng)度的影響，在預(yù)熱溫度950 ℃、焙燒溫度1 250 ℃條件下，試驗(yàn)研究了不同燃料的焙燒球強(qiáng)度，結(jié)果如表4所示。

表4 含碳燃料種類對(duì)焙燒球質(zhì)量的影響

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，煤粉和焦粉的添加可以大幅提高焙燒球的強(qiáng)度，分別為3 044 N和2 816 N，而木屑（1 926 N）和活性炭（1 819 N）則會(huì)對(duì)焙燒強(qiáng)度造成影響。最終考慮經(jīng)濟(jì)成本，綜合煤粉和焦粉的價(jià)格以及現(xiàn)場的實(shí)際情況，確定選用煤粉作為內(nèi)配碳物質(zhì)。

2.2 燃料配入量的確定

2.2.1 燃料配入量對(duì)生球指標(biāo)的影響

為了找到最佳配煤比, 在膨潤土配比為1.2%的條件下，從0.05%～0.40%范圍內(nèi), 總共進(jìn)行了7個(gè)配煤比試驗(yàn)。配煤比變化期間, 對(duì)生球指標(biāo)進(jìn)行跟蹤調(diào)查, 發(fā)現(xiàn)在不同配煤比例下, 球團(tuán)生產(chǎn)的生球落下強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、爆裂溫度都受到一定的影響，見表5。當(dāng)配煤量從0.1%提高到0.25%時(shí)，生球的落下強(qiáng)度從4.0次/（0.5 m）升高到 4.4次/（0.5 m）,但是抗壓強(qiáng)度隨著配煤量的増加略有降低，而爆裂溫度則變化不明顯。

2.2.2 煤粉配入量對(duì)焙燒球質(zhì)量的影響

在預(yù)熱溫度為950 ℃、焙燒溫度為1 250 ℃的條件下，試驗(yàn)還研究了燃料配入量為0~0.4%時(shí)，焙燒球抗壓強(qiáng)度的變化規(guī)律，如表6所示。

表5 煤粉配入量對(duì)生球指標(biāo)的影響

表6 煤粉配入量對(duì)焙燒球質(zhì)量的影響

在上述焙燒條件下，配煤量對(duì)焙燒球強(qiáng)度的影響比較顯著，過少或過多都對(duì)強(qiáng)度有不利影響。當(dāng)配煤量從0.05%提高到0.2%時(shí)，焙燒球強(qiáng)度有所上升，此時(shí)焙燒球強(qiáng)度最髙，達(dá)到了3 040 N/個(gè)。但是，當(dāng)配煤量繼續(xù)增加，焙燒球強(qiáng)度逐漸降低，此時(shí)焙燒球內(nèi)部出現(xiàn)了分層的現(xiàn)象，對(duì)強(qiáng)度影響較大。因此，配煤量有一個(gè)適宜的范圍，并非配煤越多越好。上述焙燒試驗(yàn)說明，當(dāng)配煤量為0.2%時(shí)，焙燒球的強(qiáng)度最高。

2.3 預(yù)熱和焙燒溫度對(duì)焙燒球強(qiáng)度影響

在預(yù)熱溫度為950 ℃的前提下，研究焙燒溫度在1 200~1 300 ℃的范圍內(nèi)的焙燒球抗壓強(qiáng)度的變化規(guī)律，如表7所示。

表7 預(yù)熱溫度的確定

結(jié)果顯示，在預(yù)熱溫度為950 ℃條件下，焙燒溫度為1 200 ℃時(shí)成品球抗壓強(qiáng)度即可達(dá)到2 799 N；隨著焙燒溫度的逐漸提高，抗壓強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，當(dāng)焙燒溫度達(dá)到1 300 ℃時(shí)，成品球抗壓強(qiáng)度可達(dá)到3 380 N。

此外，本實(shí)驗(yàn)還在焙燒溫度1 250 ℃的條件下，研究了預(yù)熱溫度900~1 000 ℃范圍內(nèi)的焙燒球強(qiáng)度的變化規(guī)律，如表8所示。

表8 焙燒溫度的確定

在焙燒溫度為1 250 ℃條件下，預(yù)熱溫度為900 ℃時(shí)成品球抗壓強(qiáng)度即可達(dá)到2 325 N；隨著預(yù)熱溫度的逐漸提高，抗壓強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，當(dāng)預(yù)熱溫度達(dá)到1 000 ℃時(shí)，成品球抗壓強(qiáng)度可達(dá)到3 098 N。

3 結(jié) 論

添加適量固體燃料可以提高球團(tuán)礦強(qiáng)度，大幅度降低焙燒燃耗，同時(shí)改善球團(tuán)礦的冶金性能。在幾種備選的固體燃料中優(yōu)選出0.2%的煤粉進(jìn)行內(nèi)配，生球的落下強(qiáng)度有所提高，但是抗壓強(qiáng)度隨著配煤量的增加略有降低，而爆裂溫度則變化不明顯。當(dāng)配煤量為0.2%時(shí)，焙燒球的強(qiáng)度最高。配煤量對(duì)焙燒球強(qiáng)度的影響比較顯著，過少或過多都對(duì)強(qiáng)度有不利影響。在預(yù)熱溫度為950 ℃，焙燒溫度為1 250 ℃的條件下，隨著焙燒溫度和預(yù)熱溫度的逐漸提高，抗壓強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)。

［1］許滿興, 張玉蘭. 新世紀(jì)我國球團(tuán)礦生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 燒結(jié)球團(tuán), 2017, 42(2): 25-37.

［2］劉曉紅, 李雪, 李曉琴. 內(nèi)配碳赤鐵礦球團(tuán)固結(jié)機(jī)理研究[J]. 工業(yè)爐, 2011, 33(5): 10-13.

［3］黃典冰, 孔令壇. 內(nèi)燃球團(tuán)礦生球性質(zhì)的研究[J]. 燒結(jié)球團(tuán), 1990(4): 5-10.

［4］黃柱成, 張?jiān)? 朱尚樸, 等. 以赤鐵礦為主配加磁鐵礦制備氧化球團(tuán)的研究[J]. 鋼鐵, 2004, 39(4): 9-59.

［5］范曉慧, 劉昌, 陳許玲, 等. 提高赤鐵精礦配比對(duì)制備鐵礦氧化球團(tuán)的影響[J]. 礦冶工程, 2012, 32(5): 94-97.

［6］李曉芹. 內(nèi)配碳在赤鐵礦氧化球團(tuán)制備中的行為研究[D]. 長沙: 中南大學(xué), 2009．

Experimental Study on Carbon Allocation in Dagushan Pelletizing Plant of Ansteel Group

1,2,3,4

（1. Ansteel Group Mining Dagushan Co., Ltd., Anshan Liaoning 114000, China;2. Ansteel Group Mining Gongchangling Co., Ltd., Anshan Liaoning 114000, China;3. Ansteel Group Beijing Research Institute Co., Ltd., Beijing 100000, China;4. Ansteel Group Mining Design and Research Institute, Anshan Liaoning 114000, China）

Taking iron concentrate pellets as the research object, the experimental study on internal carbon allocation was carried out in laboratory. The results showed that adding proper amount of solid fuel improved the strength of pellets, reduced the burning consumption of roasting and improved the metallurgical properties of pellets. 0.2% Pulverized coal was preferred for internal blending among alternative fuels, and the falling strength of green pellets was improved, but the compressive strength decreased slightly with the increase of coal blending amount, while the bursting temperature did not change obviously. When the coal blending amount was 0.2%, the strength of roasted balls was the highest. The amount of coal blending had significant effect on the strength of roasted balls, and too little or too much had adverse effect on the strength. Under the conditions of preheating temperature of 950 ℃ and roasting temperature of 1 250 ℃, with the gradual increase of roasting temperature and preheating temperature, the compressive strength also gradually increased.

Internal carbon; Pellets; Pellets performance

2020-11-11

于洪軍（1966-），男，高級(jí)工程師，碩士研究生，遼寧省遼陽市人，2013年畢業(yè)于遼寧科技大學(xué)控制理論與控制工程專業(yè)。

馬文（1966-），男，高級(jí)工程師，研究方向：球團(tuán)生產(chǎn)工藝。

TF046.6

A

1004-0935（2021）03-0320-03