回轉(zhuǎn)窯球團配加紅礦粉降低球團成本研究

趙海燕，王建峰

（天鐵崇利制鋼有限公司，河北 邯鄲 056400）

天鐵崇利制鋼有限公司回轉(zhuǎn)窯球團生產(chǎn)使用酸性精粉，與同行業(yè)對標發(fā)現(xiàn)，成本較同行業(yè)高，主要原因為未配加經(jīng)濟料種。為降低球團成本，增加配料種類、擴大球團選料范圍，大膽嘗試配加紅礦粉，在確保滿足高爐生產(chǎn)要求的同時，降低球團成本[1]。

通過配加紅礦粉，探索紅礦粉對造球、生球質(zhì)量、球團質(zhì)量指標的影響，確定能滿足正常生產(chǎn)的最佳紅礦粉配比。

1 回轉(zhuǎn)窯球團工藝和原理

1.1 回轉(zhuǎn)窯球團工藝流程圖（見圖1）

圖1 天鐵崇利鋼有限公司回轉(zhuǎn)窯球團工藝流程圖

1.2 回轉(zhuǎn)窯球團生產(chǎn)原理

球團法就是將細磨的精礦粉制成能滿足冶煉要求的塊狀物料的一個加工過程[2]。其過程為：將準備好的原料（細磨精礦粉或其他細磨粉狀物料，膨潤土等），按照一定的比例經(jīng)過配料、混勻，在造球機上經(jīng)過滾動而制成一定尺寸的生球，然后采用干燥、焙燒的方法使其發(fā)生一系列的物理化學變化而硬化團結(jié)。

2 試驗紅礦粉成分確定

2.1 赤泥粉和吉普森精粉成分（見表1）

表1 赤泥粉和吉普森精粉成分 %

2.2 紅礦粉配比結(jié)構(gòu)確定

紅礦粉為赤泥粉和吉普森精粉組成的混合料，經(jīng)過磨機之后，形成200目粒度＞70%的粉狀物料。

按照球團配礦方式計算，通過赤泥粉和吉普森精粉成分、價格理論計算分析，最為經(jīng)濟的配料（質(zhì)量配比）結(jié)構(gòu)為8∶2，即可滿足生成要求，又可降低成本。

2.3 紅礦粉成分（見表2）

表2 紅礦粉成分 %

3 生產(chǎn)過程中配加紅礦粉對生球質(zhì)量的影響

3.1 配加紅礦粉對生球落下次數(shù)的影響（見圖2）

圖2 紅礦粉對生球落下次數(shù)的影響

由圖2可看出，配加紅礦粉后，生球落下次數(shù)明顯增加；不配加紅礦粉時，生球落下次數(shù)為4次；配加紅礦粉后，生球落下次數(shù)明顯增加，配加4%（質(zhì)量配比，下同）的紅礦粉時，生球落下次數(shù)達到最高6次，繼續(xù)配加紅礦粉落下次數(shù)出現(xiàn)回落，生球落下次數(shù)開始降低。

3.2 配加紅礦粉對生球抗壓強度的影響（見圖3）

圖3 紅礦粉對生球抗壓強度的影響

由圖3可看出，生球抗壓強度隨紅礦粉配比出現(xiàn)波動，整體呈略微下降趨勢。不配加紅礦粉時，生球抗壓強度是12 N/球；紅礦粉質(zhì)量配比為2%和4%時，生球抗壓強度分別為12 N/球和11.5 N/球；繼續(xù)配加紅礦粉，生球強度成下降趨勢。

3.3 配加紅礦粉對造球成球率的影響（見圖4）

圖4 紅礦粉對造球成球率的影響

由圖4可知，隨紅礦粉配比的增加造球成球率顯著下降。不配加紅礦粉時，成球率為93%；配加2%紅礦粉時，成球率降低到90%，降低了3%；配加4%紅礦粉時，成球率為85%；繼續(xù)配加紅礦粉，成球率呈下降趨勢，但下降趨勢隨著紅礦粉配比增加逐漸減緩。

3.4 配加紅礦粉對膨潤土用量的影響（見圖5）

在保證生球落下次數(shù)滿足4次，造球成球率不低于80%的基礎上，配加紅礦粉試驗逐步降低膨潤土的配比。

由圖5可知，隨著紅礦粉配比的增加，膨潤土配比明顯降低。不配加紅礦粉時，膨潤土配比為1.8%，配加質(zhì)量配比2%紅礦粉時，膨潤土質(zhì)量配比為1.6%；配加質(zhì)量配比4%紅礦粉時，配加膨潤土質(zhì)量配比為1.45%，繼續(xù)配加紅礦粉則無法保證造球成球率80%。通過配加紅礦粉可知，隨著紅礦粉配比的增加，在滿足球團生產(chǎn)的同時，膨潤土配比呈下降趨勢，配加紅礦粉超過4%后，無法滿足球團生產(chǎn)要求，由此可知，紅礦粉具有一定的粘結(jié)作用，在實際生產(chǎn)過程中可以代替少量的膨潤土。

圖5 紅礦粉對膨潤土用量的影響

3.5 配加紅礦粉對熱工工藝控制的影響

紅礦粉的主要成分為赤鐵礦，F(xiàn)eO含量低，F(xiàn)eO在焙燒過程中發(fā)生氧化反應會放熱，在配加紅礦粉的生產(chǎn)過程中，由于紅礦粉FeO含量低，降低了球團焙燒過程中自身熱量的產(chǎn)生，生產(chǎn)球團強度狀況不理想，重新制定了工藝溫度控制方案，采取提高焙燒溫度增加熱量供應來確保球團抗壓強度，窯尾罩工藝溫度控制在970℃±50℃，12號風箱溫度控制在1 170℃±50℃，窯中溫度控制在1 200℃±50℃，環(huán)冷一段溫度控制在1 050℃±50℃，整體焙燒溫度提高了50℃左右，綜合折算高爐煤氣耗增加6 m3/t·球，高爐煤氣價格為0.11元/m3，即成本增加0.66元。焙燒溫度提高后，球團礦指標可滿足高爐生產(chǎn)要求。

3.6 配加紅礦粉球團平均抗壓強度的影響（見圖6）

不同紅礦粉配比的球團在回轉(zhuǎn)窯1 200℃焙燒下，成品球團抗壓強度不同。具體情況如圖6：

圖6 紅礦粉對成品球抗壓強度的影響

由圖6可知，在相同的焙燒溫度下，球團平均抗壓強度明顯呈下降趨勢，配比紅礦粉2%時，平均抗壓強度3 300 N，≥2 200 N球團占比75%以上；配比紅礦粉4%時，平均抗壓強度2 600 N。低硅球（硅控制在5.0%～5.5%）配加配比為2%紅礦粉，球團抗壓強度分布可以滿足3 200 m3大高爐生產(chǎn)要求，高硅球（硅控制在8.0%～8.5%）因沒有對抗壓強度分布做要求，配加配比為4%紅礦粉，可以滿足700 m3高爐生產(chǎn)要求。

3.7 配加紅礦粉對球團成分的影響

紅礦粉不同配比情況下，球團化學成分的變化見下頁表3。

由表3可知，配加紅礦粉同時調(diào)整其它精粉配比，在確保SiO2、Ti含量不變的情況下，球團礦TFe含量隨著紅礦粉配比的增加逐漸降低，MgO含量略有降低，Al3O2、Na2O含量有明顯升高。高爐要求爐料堿金屬w（Na2O+K2O）一般不超過0.2%；w（Al3O2）一般不得超過1.5%。從球團礦化驗結(jié)果來看，配加配比為2%、4%紅礦粉，w（Na2O+K2O）最高為0.128%，w（Al3O2）最高為1.33%，完全滿足高爐生產(chǎn)要求。

表3 紅礦粉對球團成分的影響 %

4 經(jīng)濟效益情況分析

紅礦粉主要成分為低價經(jīng)濟料種赤泥鐵粉和吉普森粉，價格較普通酸性精粉低。在滿足高爐使用要求的前提下，配加紅礦粉，成本明顯下降。實際配礦中，配加配比為1%紅礦粉，球團品位下降0.18%，品位按照每下降1%影響球團20元/t計算，則影響球團價格0.36元/t?？紤]到原料價格的影響，酸性精粉價格普遍較紅礦粉價格高，在配礦過程中，配加紅礦粉后，球團鈦、鋁成分會升高，配料在保證球團成分指標的基礎上，配紅礦粉會影響到其他原料的配比，根據(jù)實際配料情況分析得出結(jié)論，每增加1%的紅礦粉配比，剔除品位降低對成本的影響，球團成本會降低4.5～6元/t。

5 結(jié)論

1）紅礦粉配比，按照赤泥鐵粉和吉普森粉按照8∶2的質(zhì)量配比，為最佳經(jīng)濟配比。

2）配加紅礦粉后，生球落下次數(shù)有所升高，造球成球率下降趨勢明顯。

3）在實際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)配加紅礦粉后，可減少膨潤土配用量，說明紅礦粉具有一定的粘結(jié)性。

4）成品球團抗壓強度隨著紅礦粉的配比升高而降低，配比2%的紅礦粉，成品球團質(zhì)量指標符合3 200 m3高爐使用要求；配比4%的紅礦粉，可以滿足700 m3高爐使用要求。

5）紅礦粉中FeO含量低，在焙燒過程中為保證焙燒效果，整體提高焙燒溫度50℃左右，成本增加0.66元/（t·球）。

6）由于紅礦粉品位低，堿金屬含量高，在生產(chǎn)過程中通過調(diào)整原料結(jié)構(gòu)來降低球團礦有害元素含量，在實際生產(chǎn)中，w（Na2O+K2O）最高為0.128%，w（Al3O2）最高為1.33%，控制在高爐要求指標范圍內(nèi)，完全滿足高爐生產(chǎn)要求。

7）配加紅礦粉后，球團成本降低效果明顯，完全解決了過去回轉(zhuǎn)窯球團成本高的劣勢，不同時期，原料價格不同，配加配比1%的紅礦粉，可節(jié)約4.5～6元/（t·球），降低成本效果顯著，既滿足了高爐使用要求，又有良好的經(jīng)濟效益。