巴西赤鐵精礦成球性能試驗(yàn)

王代軍

(北京首鋼國(guó)際工程技術(shù)有限公司，北京 100043)

·礦物工程·

巴西赤鐵精礦成球性能試驗(yàn)

王代軍

(北京首鋼國(guó)際工程技術(shù)有限公司，北京 100043)

為確定鐵品位為67.45%、SiO2含量為2.54%、-0.045 mm占95.72%、比表面積為1 647.00 cm2/g的巴西Carajas赤鐵精礦造球的合適工藝技術(shù)參數(shù)，以鐵品位為14.38%、SiO2含量為67.22%、-0.045 mm占87.27%、比表面積為1 698.85 cm2/g的山西某赤鐵礦強(qiáng)磁選尾礦為調(diào)硅劑，以吸水率為436.01%、蒙脫石含量為62.22%、-0.074 mm占99.4%的某膨潤(rùn)土為黏結(jié)劑，以生球落下強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、爆裂溫度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究了生球原料的成分和性質(zhì)、造球工藝參數(shù)對(duì)生球性能的影響。試驗(yàn)確定的赤鐵精礦(含所加鐵尾礦)的比表面積為1 768 cm2/g，膨潤(rùn)土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%，尾礦與精礦的質(zhì)量比為2.2%，赤鐵精礦水分為8.0%，造球過(guò)程中生球的水分為10.0%，造球時(shí)間為12 min，造球盤(pán)的轉(zhuǎn)速為22 r/min，對(duì)應(yīng)的生球落下強(qiáng)度為6.8次，抗壓強(qiáng)度為14.15 N，爆裂溫度為427 ℃。

赤鐵精礦 鐵尾礦 膨潤(rùn)土 造球 成球性 落下強(qiáng)度 抗壓強(qiáng)度 爆裂溫度

球團(tuán)礦作為高爐爐料結(jié)構(gòu)的主要組成部分[1-3]，其冶金性能的優(yōu)劣直接影響著高爐冶煉，乃至整個(gè)鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)。隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)規(guī)模的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的、適于生產(chǎn)氧化球團(tuán)的主要原料——磁鐵精礦在鐵精礦中的比例不斷下降，為了滿足鋼鐵工業(yè)規(guī)?；l(fā)展的需要，國(guó)內(nèi)許多鋼鐵企業(yè)在制備球團(tuán)時(shí)不得不配加品質(zhì)較差(包括粒度較粗、品位較低)的國(guó)產(chǎn)赤鐵精礦。使用這樣的赤鐵精礦造球，往往需要添加更多的膨潤(rùn)土，這使得成品球的鐵品位進(jìn)一步下降。成品球鐵品位的降低會(huì)使煉鐵渣量和焦比上升，與當(dāng)前倡導(dǎo)的高效、節(jié)能、減排生產(chǎn)方式背道而馳。因而，用高品質(zhì)進(jìn)口赤鐵精礦替代國(guó)產(chǎn)赤鐵精礦生產(chǎn)球團(tuán)成為當(dāng)下一種不錯(cuò)的選擇[4-8]。

良好的成球性能是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鐵精礦球團(tuán)的基礎(chǔ)和前提[7]。黃柱成、肖炸和和戚岳剛等分別研究了混合料預(yù)處理和配礦對(duì)鐵精礦成球性能改善的作用[9-11]，但對(duì)赤鐵精礦的成球性能，國(guó)內(nèi)尚缺乏全面而系統(tǒng)的研究。本研究將以巴西赤鐵精礦為原料探討其成球性能。

1 試驗(yàn)原料

1.1 赤鐵精礦

巴西Carajas赤鐵精礦的化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1，鐵物相分析結(jié)果見(jiàn)表2，粒度分析結(jié)果見(jiàn)表3，SEM照片見(jiàn)圖1。

表1 赤鐵精礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果

Table 1 Main chemical composition of hematite concentrate %

表2 赤鐵精礦的物相分析結(jié)果

Table 2 Mineralogical analysis of hematite concentrate %

鐵相態(tài)含 量鐵分布率赤褐鐵47.5470.49磁性鐵18.1026.84硅酸鐵1.592.35碳酸鐵0.210.31硫化鐵0.010.01總 鐵67.45100.00

表3 赤鐵精礦粒度分析結(jié)果Table 3 Result on sizing analysis of hematite concentrate

圖1 赤鐵精礦SEM照片(放大200倍)Fig.1 SEM analysis of hematite concentrate (×200)

由表1可見(jiàn)，赤鐵精礦的鐵品位達(dá)67.45%，SiO2含量較低，僅為2.54%，有害雜質(zhì)S、P含量均較低，屬優(yōu)質(zhì)赤鐵精礦，其四元堿度為0.14，屬酸性礦。

由表2可見(jiàn)，赤鐵精礦中的鐵主要為赤褐鐵，占總鐵的70.49%，其次為磁性鐵，占總鐵的26.84%，其他鐵含量極低。因此，該赤鐵精礦是以赤褐鐵為主的鐵精礦。

由表3可見(jiàn)，赤鐵精礦粒度較細(xì)，-0.045 mm粒級(jí)含量占95.72%。進(jìn)一步的分析表明，其比表面積為1 647.00 cm2/g。物料篩析和比表面積指標(biāo)均表明，該赤鐵精礦滿足造球工藝對(duì)原料粒度的要求。

由圖1可見(jiàn)，赤鐵精礦大多數(shù)為形狀不規(guī)則顆粒，極微細(xì)粒級(jí)含量較低，粒級(jí)分布較集中。由于大多數(shù)顆粒表面較平滑，黏附的極微細(xì)顆粒較少，因而對(duì)造球有負(fù)面影響。

1.2 鐵尾礦

山西某高硅赤鐵礦強(qiáng)磁選尾礦用于調(diào)整赤鐵精礦品位和硅含量，其主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表4，粒度分析結(jié)果見(jiàn)表5，SEM照片見(jiàn)圖2。

表4 鐵尾礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果

Table 4 Main chemical composition of iron tailings %

成 分TFeFeOSiO2Al2O3CaOMgO含 量14.384.9967.222.632.552.01成 分MnOK2ONa2OSP燒失含 量0.190.0940.0270.0240.0804.44

表5 鐵尾礦粒度分析結(jié)果Table 5 Particle size analysis of iron tailings

圖2 鐵尾礦SEM照片(放大200倍)Fig.2 SEM analysis of iron tailings (×200)

由表4可見(jiàn)，鐵尾礦的鐵品位為14.38%，SiO2含量較高，達(dá)67.22%。

由表5可見(jiàn)，鐵尾礦-0.045 mm粒級(jí)占87.27%。進(jìn)一步的分析表明，其比表面積為1 698.85 cm2/g。與赤鐵精礦粒度比較，二者粒度相近。

由圖2可見(jiàn)，鐵尾礦大多數(shù)為形狀不規(guī)則顆粒，極微細(xì)粒級(jí)含量較低，粒級(jí)分布比赤鐵精礦寬；由于大多數(shù)顆粒表面較光滑，黏附的極微細(xì)顆粒較少，因而對(duì)造球也有負(fù)面影響。

1.3 膨潤(rùn)土

膨潤(rùn)土是目前氧化球團(tuán)生產(chǎn)中使用較廣、效果較好的一種黏結(jié)劑，其主要成分是蒙脫石，此外還含有部分黏土礦物(如高嶺石等)和非黏土礦物(如石英、長(zhǎng)石等)。蒙脫石屬層狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物，吸水性較強(qiáng)，有膨脹性，因而具有提高生球及干球強(qiáng)度(特別是生球落下強(qiáng)度)、調(diào)節(jié)造球水分、穩(wěn)定造球過(guò)程的作用。

試驗(yàn)用膨潤(rùn)土的主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表6，主要物理性能見(jiàn)表7。

表6 膨潤(rùn)土的主要化學(xué)成分

Table 6 Chemical composition of bentonite %

成 分SiO2Al2O3TFeFeOCaO含 量63.4414.551.940.152.38成 分MgONa2OK2O燒失含 量3.632.130.3210.03

表7 膨潤(rùn)土的物理性能Table 7 Physical properties of bentonite

由表6可見(jiàn)，膨潤(rùn)土的化學(xué)成分主要為SiO2和Al2O3，占礦物總量的77.99%，其次是MgO、CaO等，鐵含量?jī)H占1.94%；根據(jù)CaO和Na2O的含量可知，該膨潤(rùn)土為鈉基膨潤(rùn)土。

由表7可見(jiàn)，膨潤(rùn)土的吸水率達(dá)436.01%，蒙脫石含量達(dá)62.22%。從這些評(píng)價(jià)膨潤(rùn)土物理性能的主要指標(biāo)看，該膨潤(rùn)土屬優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

造球是球團(tuán)生產(chǎn)工藝中的重要環(huán)節(jié)之一。生球質(zhì)量(評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有落下強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和爆裂溫度等)的好壞對(duì)后續(xù)干燥、預(yù)熱、焙燒等工序以及成品球團(tuán)產(chǎn)量、質(zhì)量指標(biāo)均有較大影響。生球質(zhì)量除了與鐵精礦的物理化學(xué)性質(zhì)(礦物組成、化學(xué)成分、表面親疏水性、粒度組成、顆粒形貌)有關(guān)外，還受黏結(jié)劑用量、造球工藝參數(shù)(赤鐵精礦水分、生球水分、造球時(shí)間、造球盤(pán)轉(zhuǎn)速)等因素的影響[12]。試驗(yàn)將研究膨潤(rùn)土用量、赤鐵精礦硅含量、造球工藝參數(shù)、赤鐵精礦比表面積對(duì)巴西赤鐵精礦成球性能的影響。

2.1 膨潤(rùn)土用量對(duì)生球性能的影響

膨潤(rùn)土用量(占原料的質(zhì)量分?jǐn)?shù))對(duì)生球性能影響試驗(yàn)固定赤鐵精礦水分為8.0%，造球過(guò)程中生球水分為9.5%，造球盤(pán)(φ1 000 mm)轉(zhuǎn)速為22 r/min，造球時(shí)間為12 min，膨潤(rùn)土用量對(duì)生球落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖3、對(duì)生球爆裂溫度的影響見(jiàn)表8。

由圖3可見(jiàn)，隨著膨潤(rùn)土用量的增加，生球的落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度呈先慢后快的上升趨勢(shì)。

由表8可見(jiàn)，隨著膨潤(rùn)土用量的增加，生球的爆裂溫度呈先快后慢的下降趨勢(shì)。

圖3 膨潤(rùn)土用量對(duì)生球落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響Fig.3 Effects of bentonite dosage on drop strength and compressive strength of green pellets■—落下強(qiáng)度；◆—抗壓強(qiáng)度表8 膨潤(rùn)土用量對(duì)生球爆裂溫度的影響Table 8 Effects of bentonite dosage on burst temperature of green pellets

膨潤(rùn)土用量/%0.40.60.81.01.2爆裂溫度/℃456415406403398

結(jié)合球團(tuán)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，確定膨潤(rùn)土用量為0.8%，對(duì)應(yīng)的生球落下強(qiáng)度為5.15次，抗壓強(qiáng)度為12.30 N，爆裂溫度為406 ℃，滿足《GB50491—2009》規(guī)定的落下強(qiáng)度大于5次、抗壓強(qiáng)度大于12 N、爆裂溫度高于400 ℃的要求。

2.2 赤鐵精礦硅含量對(duì)生球性能的影響

由于生球質(zhì)量與赤鐵精礦的化學(xué)成分密切相關(guān)，而硅是赤鐵精礦的主要化學(xué)成分之一，因此，有必要研究硅含量對(duì)生球性能的影響。試驗(yàn)采用向巴西赤鐵精礦配加山西某高硅赤鐵礦強(qiáng)磁選尾礦的方式，調(diào)節(jié)試驗(yàn)所用赤鐵精礦硅含量。試驗(yàn)固定赤鐵精礦水分為8.0%，膨潤(rùn)土用量為0.8%，造球過(guò)程中生球水分為9.5%，造球盤(pán)轉(zhuǎn)速為22 r/min，造球時(shí)間為12 min，赤鐵精礦硅含量對(duì)生球落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖4，赤鐵精礦硅含量所對(duì)應(yīng)的尾礦添加量(與精礦的質(zhì)量比)及其對(duì)生球爆裂溫度的影響見(jiàn)表9。

圖4 赤鐵精礦硅含量對(duì)生球落下 強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響Fig.4 Effects of silicon content in hematite concentrate on drop strength and compressive strength of green pellets□—落下強(qiáng)度；■—抗壓強(qiáng)度表9 赤鐵精礦硅含量所對(duì)應(yīng)的尾礦添加量及 對(duì)生球爆裂溫度的影響Table 9 Effects of silicon content in hematite concentrate on burst temperature of green pellets

鐵尾礦添加量/%赤鐵精礦硅含量/%生球爆裂溫度/℃02.544031.53.504052.03.814102.23.934272.54.12406

由圖4可見(jiàn)，隨著赤鐵精礦硅含量的提高，生球的落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度提高。

由表9可見(jiàn)，隨著赤鐵精礦硅含量的提高，生球爆裂溫度先升后降。

綜合考慮，確定后續(xù)試驗(yàn)赤鐵精礦的硅含量為3.93%，即添加與精礦質(zhì)量比為2.2%的鐵尾礦，對(duì)應(yīng)的爆裂溫度為427 ℃，落下強(qiáng)度為5.55次，抗壓強(qiáng)度為13.15 N。

2.3 赤鐵精礦水分對(duì)生球性能的影響

關(guān)于赤鐵精礦水分對(duì)生球性能的影響，通常認(rèn)為，如果赤鐵精礦水分不足，則赤鐵精礦預(yù)先潤(rùn)濕不夠，造球過(guò)程中新加入的水又難以在短時(shí)間內(nèi)充分潤(rùn)濕赤鐵精礦，從而影響生球的強(qiáng)度。如果赤鐵精礦水分過(guò)高，則會(huì)顯著壓縮造球過(guò)程加水量，使得生球的成長(zhǎng)過(guò)程較難控制。此外，赤鐵精礦水分過(guò)高，也容易使混合料發(fā)黏，一方面混合料難以呈細(xì)料分散狀態(tài)在小球上逐層黏附；另一方面料、球均容易黏盤(pán)，甚至出現(xiàn)球運(yùn)動(dòng)混亂現(xiàn)象。因此，造球過(guò)程需要控制適宜的赤鐵精礦水分。

赤鐵精礦水分對(duì)生球性能影響試驗(yàn)固定膨潤(rùn)土用量為0.8%，尾礦添加量為2.2%，造球過(guò)程中生球水分為9.5%，造球盤(pán)轉(zhuǎn)速為22 r/min，造球時(shí)間為12 min，赤鐵精礦水分對(duì)生球落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖5、對(duì)生球爆裂溫度的影響見(jiàn)表10。

圖5 赤鐵精礦水分對(duì)生球落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響Fig.5 Effects of water content in hematite concentrate on drop strength and compressive strength of green pellets■—落下強(qiáng)度；◆—抗壓強(qiáng)度表10 赤鐵精礦水分對(duì)生球爆裂溫度的影響Table 10 Effects of water content in hematite concentrate on burst temperature of green pellets

赤鐵精礦水分/%7.007.257.507.758.00爆裂溫度/℃412419426432427

由圖5可見(jiàn)，隨著赤鐵精礦水分的增加，生球的落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均呈先快后慢的上升趨勢(shì)。

由表10可見(jiàn)，隨著赤鐵精礦水分的增加，生球爆裂溫度先升后降。

綜合考慮，確定適宜的赤鐵精礦水分為8.0%。此時(shí)生球的落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均達(dá)到最大，分別為5.55次和13.15 N，生球的爆裂溫度為427 ℃。

2.4 生球水分對(duì)生球性能的影響

生球水分對(duì)生球性能的影響較顯著。生球水分不足，生球內(nèi)部顆粒間的毛細(xì)力較小，不利于生球強(qiáng)度的提高；生球水分過(guò)高，塑性增強(qiáng)，在滾動(dòng)過(guò)程中易發(fā)生變形，且球表面黏性增大，黏盤(pán)現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致生球滾動(dòng)混亂，不利于造球過(guò)程的控制，嚴(yán)重時(shí)，致使重力水出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致成球過(guò)程無(wú)法進(jìn)行。不同的赤鐵精礦具有不同的最佳生球水分，因此對(duì)巴西赤鐵精礦的最佳生球水分進(jìn)行了研究。試驗(yàn)固定膨潤(rùn)土用量為0.8%，尾礦添加量為2.2%，赤鐵精礦水分為8.0%，造球盤(pán)轉(zhuǎn)速為22 r/min，造球時(shí)間為12 min，生球水分對(duì)生球落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖6、對(duì)生球爆裂溫度的影響見(jiàn)表11。

圖6 生球水分對(duì)生球落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響Fig.6 Effect of moisture of green ball on drop strength and compressive strength of green pellets■—落下強(qiáng)度；◆—抗壓強(qiáng)度表11 生球水分對(duì)生球爆裂溫度的影響Table 11 Effect of moisture of green ball on burst temperature of green pellets

生球水分/%9.509.7510.0010.2510.50爆裂溫度/℃427422419415409

由圖6可見(jiàn)，生球水分由9.5%提高到10.5%，生球的落下強(qiáng)度呈先快后慢的上升趨勢(shì)；生球水分由9.5%提高到10.0%，生球的抗壓強(qiáng)度上升，繼續(xù)提高生球水分至10.5%，生球的抗壓強(qiáng)度下降。

由表11可見(jiàn)，隨著生球水分的上升，生球的爆裂溫度呈下降趨勢(shì)。

綜合考慮，確定造球過(guò)程中生球水分控制在10.0%，對(duì)應(yīng)的生球抗壓強(qiáng)度最高，為13.9 N，落下強(qiáng)度為5.9次，爆裂溫度為419 ℃。

2.5 造球時(shí)間對(duì)生球性能的影響

為了確保生球長(zhǎng)大，并獲得足夠的強(qiáng)度，需要一定的造球時(shí)間。隨著造球時(shí)間的延長(zhǎng)，生球緊密度增加，強(qiáng)度提高。但造球時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，一方面會(huì)導(dǎo)致生球結(jié)構(gòu)過(guò)于緊密，在干燥過(guò)程中，生球內(nèi)部蒸汽壓過(guò)大，容易引起生球爆裂，給生球的干燥帶來(lái)困難；另一方面會(huì)降低造球機(jī)的生產(chǎn)效率。因此，確定合理的造球時(shí)間十分重要。試驗(yàn)固定膨潤(rùn)土用量為0.8%，尾礦用量為2.2%，赤鐵精礦水分為8.0%，造球過(guò)程中生球水分為10.0%，造球盤(pán)轉(zhuǎn)速為22 r/min，造球時(shí)間對(duì)生球落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖7、對(duì)生球爆裂溫度的影響見(jiàn)表12。

圖7 造球時(shí)間對(duì)生球落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響Fig.7 Drop strength and compressive strength of green pellets at different length of time for pelletizing■—落下強(qiáng)度；◆—抗壓強(qiáng)度

表12 造球時(shí)間對(duì)生球爆裂溫度的影響Table 12 Burst temperature of green pellets at different length of time for pelletizing

由圖7可見(jiàn)，隨著造球時(shí)間的延長(zhǎng)，生球的落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度先顯著提高后提高緩慢。

由表12可見(jiàn)，隨著造球時(shí)間的延長(zhǎng)，生球的爆裂溫度呈下降趨勢(shì)。

綜合考慮，確定造球時(shí)間為12 min，此時(shí)生球的落下強(qiáng)度5.9次，抗壓強(qiáng)度13.9 N，爆裂溫度419 ℃。

2.6 造球盤(pán)轉(zhuǎn)速對(duì)生球性能的影響

造球盤(pán)轉(zhuǎn)速對(duì)生球長(zhǎng)大速率和質(zhì)量均有明顯影響。造球盤(pán)轉(zhuǎn)速過(guò)低，盤(pán)中物料不產(chǎn)生滾動(dòng)或滾動(dòng)不暢，嚴(yán)重影響物料上升的高度和盤(pán)面利用效率，從而不利于母球的生成和長(zhǎng)大；造球盤(pán)轉(zhuǎn)速過(guò)快，物料的離心力過(guò)大，由于慣性作用，物料貼在盤(pán)邊和盤(pán)底隨盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，而不產(chǎn)生滾動(dòng)，從而惡化造球過(guò)程。因此，確定合適的造球盤(pán)轉(zhuǎn)速十分重要。試驗(yàn)固定膨潤(rùn)土用量為0.8%，尾礦用量為2.2%，赤鐵精礦水分為8.0%，造球過(guò)程中生球水分為10.0%，造球時(shí)間為12 min，造球盤(pán)轉(zhuǎn)速對(duì)生球落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖8、對(duì)生球爆裂溫度的影響見(jiàn)表13。

圖8 造球盤(pán)轉(zhuǎn)速對(duì)生球落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響Fig.8 Drop strength and compressive strength of green pellets at different revolving speed of the plate■—落下強(qiáng)度；◆—抗壓強(qiáng)度

表13 造球盤(pán)轉(zhuǎn)速對(duì)生球爆裂溫度的影響Table 13 Burst temperature of green pellets at different revolving speed of the plate

由圖8可見(jiàn)，隨著造球盤(pán)轉(zhuǎn)速的提高，生球的落下強(qiáng)度先上升后下降，抗壓強(qiáng)度逐步提高。

由表13可見(jiàn)，隨著造球盤(pán)轉(zhuǎn)速的提高，生球的爆裂溫度逐漸下降。

綜合考慮，確定造球盤(pán)的轉(zhuǎn)速為22 r/min，生球的落下強(qiáng)度最高，達(dá)5.9次，此時(shí)的抗壓強(qiáng)度為13.9 N，爆裂溫度為419 ℃。

2.7 赤鐵精礦比表面積對(duì)生球性能的影響

根據(jù)國(guó)外球團(tuán)廠的經(jīng)驗(yàn)，鐵精礦比表面積每增加約500 cm2/g，生球的落下強(qiáng)度增加3次、抗壓強(qiáng)度增加1.5 N、成品率提高5個(gè)百分點(diǎn)[13]。因此，確定適宜的赤鐵精礦比表面積十分重要。試驗(yàn)固定膨潤(rùn)土用量為0.8%，尾礦用量為2.2%，赤鐵精礦水分為8.0%，造球過(guò)程中生球水分為10.0%，造球時(shí)間為12 min，造球盤(pán)的轉(zhuǎn)速為22 r/min，赤鐵精礦(含所加鐵尾礦)比表面積對(duì)生球落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖9、對(duì)生球爆裂溫度的影響見(jiàn)表14。

表14 赤鐵精礦比表面積對(duì)生球爆裂溫度的影響Table 14 Effect of hematite concentrate specific surface area on burst temperature of green pellets

圖9 赤鐵精礦比表面積對(duì)生球落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響Fig.9 Effect of hematite concentrate specific surface area on drop strength and compressive strength of green pellets□—落下強(qiáng)度；■—抗壓強(qiáng)度

由圖9可見(jiàn)，隨著赤鐵精礦比表面積的增大，生球的落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均提高。

由表14可見(jiàn)，隨著赤鐵精礦比表面積的增大，生球的爆裂溫度先微幅下降，后加速下降。

隨著赤鐵精礦比表面積的增大，細(xì)粒級(jí)含量的增加，生球毛細(xì)管直徑變小，毛細(xì)力增大，從而提高了鐵精礦的成球性能，同時(shí)顆粒粉碎后，在斷裂面出現(xiàn)不飽和鍵和帶電的結(jié)構(gòu)單元，使顆粒處于不穩(wěn)定的高能狀態(tài)，提高了其表面的吸附能力，從而使顆粒接觸更加緊密，但是粒度過(guò)細(xì)不利于水分的遷移，從而降低了生球的爆裂溫度。

綜合考慮，確定赤鐵精礦適宜的比表面積為1 768 cm2/g，此時(shí)生球落下強(qiáng)度6.8次，抗壓強(qiáng)度14.15 N，爆裂溫度427 ℃，滿足GB50491—2009要求。

3 結(jié) 論

(1) 巴西Carajas赤鐵精礦屬高鐵低硅以赤鐵礦為主的優(yōu)質(zhì)鐵精礦，顆粒形貌和成球性指數(shù)分析表明，該赤鐵精礦屬中等成球性鐵精礦。

(2) 試驗(yàn)確定的適宜成球參數(shù)為：赤鐵精礦比表面積為1 768 cm2/g，膨潤(rùn)土用量為0.8%，尾礦用量為2.2%(對(duì)應(yīng)的赤鐵精礦硅含量為3.93%)，赤鐵精礦水分為8.0%，造球過(guò)程中生球的水分為10.0%，造球時(shí)間為12 min，造球盤(pán)轉(zhuǎn)速為22 r/min，對(duì)應(yīng)的生球落下強(qiáng)度為6.8次，抗壓強(qiáng)度為14.15 N，爆裂溫度為427 ℃,滿足GB50491—2009標(biāo)準(zhǔn)要求。

[1] 葉匡吾.我國(guó)球團(tuán)生產(chǎn)的現(xiàn)狀和展望[J].燒結(jié)球團(tuán)，2003，3(1)：1-2. Ye Kuangwu.The present state and the forecasting of our country pelletizing industry[J].Sintering and Pelletizing，2003，3(1): 1-2.

[2] 徐矩良.我國(guó)高爐合理爐料結(jié)構(gòu)探討[J].煉鐵，2004，23(4)：25-27. Xu Juliang.Study on rational burden structure of blast furnaces in China[J].Iron Making，2004，23(4): 25-27.

[3] 陶衛(wèi)忠，汪國(guó)俊.高爐爐料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和探索[J].煉鐵，2005，24(9)：46-49. Tao Weizhong，Wang Guojun.Optimization and exploration on blast furnaces burden structure[J].Iron Making，2005，24(9):46-49.

[4] 李 騫，楊永斌，姜 濤.菱鐵礦和褐鐵礦球團(tuán)制備技術(shù)研究[J].礦冶工程，2009，29 (2)：6-10. Li Qian，Yang Yongbin，Jiang Tao.Study on siderite and limonite pellets preparation technology[J].Mining and Metallurgical Engineering，2009，29(2): 6-10.

[5] 李曉昕.內(nèi)配碳在赤鐵礦氧化球團(tuán)制備中的行為研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2009. Li Xiaoxin.Behaviors of Carbon in Preparation of Oxidized Pellet from Hematite Concentrate[D].Changsha: Central South University，2009.

[6] 劉桂陽(yáng)，朱德慶，等.改性膨潤(rùn)土改善鐵礦球團(tuán)性能的工業(yè)試驗(yàn)[J].燒結(jié)球團(tuán)，2005，30(4)：13-14. Liu Guiyang，Zhu Deqing，et al.The industrial test for improving iron ore pellets properties with adding of organic activated Bentonite[J].Sintering and Pelletizing，2005，30(4):13-14.

[7] 彭志偉，李光輝，唐兆坤，等.改善鐵精礦成球性能的研究[J].鋼鐵，2008，43(12)：7-12. Peng Zhiwei，Li Guanghui，Tang Zhaokun，et al.Research on ball-ability of iron concentrates[J].Iron and Steel，2008，43(12): 7-12.

[8] 何國(guó)強(qiáng).難處理赤鐵精礦制備氧化球團(tuán)的基礎(chǔ)及技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2011. He Guoqiang.Fundamental and Technological Investigation on Production of Oxide Pellets from Refractory Hematite Concentrates[D].Changsha: Central South University，2011.

[9] 黃柱成，李 騫，楊永斌，等.混合料潤(rùn)磨預(yù)處理對(duì)氧化球團(tuán)質(zhì)量的影響[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，35(4)：753-754. Huang Zhucheng，Li Qian，Yang Yongbin，et al.Effect of wet-grinding of mix on quality of iron ore concentrate pellet[J].Journal of Central South University：Natural Science Edution，2004，35(4): 753-754.

[10] 肖炸和，吳勝利，黃智華，等.改善南鋼球團(tuán)礦冶金性能的研究[J].燒結(jié)球團(tuán)，2006，31(1)：6-9. Xiao Zhahe，Wu Shengli，Huang Zhihua，et al.Study about pellet metallurgical property improvement[J].Sintering and Pelletizing，2006，31(1): 6-9.

[11] 戚岳剛，陽(yáng)誠(chéng)平.程潮鐵礦球團(tuán)造球?qū)嵺`[J].礦業(yè)工程，2006，4(1)：32-33. Qi Yuegang，Yang Chengping.Balling practice in Chengchao pellet plant[J].Mining Engineering，2006，4(1):32-33.

[12] 朱德慶，傅菊英.鐵礦氧化球團(tuán)工藝?yán)碚撆c設(shè)備[M].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2005. Zhu Deqing，F(xiàn)u Juying.Iron Oxide Pellet Process Theory and Equipment[M].Changsha: Central South University Press，2005.

[13] 段玉震.高壓輥磨機(jī)的研究及應(yīng)用[J].礦山機(jī)械，2007，35(4)：56-57. Duan Yuzhen.Research and application of high pressure roller mill[J].Mining and Processing Equipment，2007，35(4):56-57.

(責(zé)任編輯 羅主平)

Pelletizing Properties of Hematite Concentrate from Brazil

Wang Daijun

(ShougangInternationalEngineeringTechnologyCo.，Ltd.，Beijing100043，China)

The effects of content and properties of raw materials and pelletizing parameters on properties of green pellet were studied in order to determine the appropriate technology parameters for pelletizing of a Brazilian Carajas hematite concentrate with Fe grade of 67.45%,SiO2content of 2.54%, particle size of 95.72% passing -0.045 mm and specific surface area of 1 647 cm2/g as main raw material, the hematite tailings from Shanxi with Fe grade of 14.38%, SiO2content of 67.22%,particle size of 87.27% passing 0.045 mm and specific surface area of 1 698.85 cm2/g produced from high intensity magnetic separation as silicon agents, bentonite with water absorption rate of 436.01%, montmorillonite content of 62.22% and particle size of 99.4% 0.074 mm used as binder, with drop strength, compressive intensity, and burst temperature of green pellet as evaluating index. The result showed that the optimum conditions for pelletizing were hematite concentrate specific surface area of of 1 768 cm2/g, bentonite dosage of 0.8%, ratio of tailings to hematite concentrate of 2.2%, moisture content of hematite concentrate at 8.0%, moisture content of green pellet at 10.0% during pelletizing, pelletizing for 12 minutes, revolving speed of the plate at 22 r/min, and the corresponding dropping strength and compressive strength were 6.8 times and 14.15 N respectively with critical burst temperature of 427 ℃.

Hematite concentrate，Iron tailings，Bentonite，Pelletizing，Sphericity forming,Drop strength，Compressive strength，Burst temperature

2013-11-09

王代軍(1981—)，男，工程師，博士。

TF046.6

A

1001-1250(2014)-01-050-06