輕燒白云石粉加工工藝研究

聶永增

（武平縣科技情報研究所，福建 龍巖 364300）

福建省龍巖市武平縣白云石資源十分匱乏，大部分白云石MgO含量高，基本不含有害元素，屬于優(yōu)質(zhì)白云礦石。但是，依然有一小部分白云石粉中的MgO較低，難以被直接使用。為實現(xiàn)這一資源的有效利用，提高資源利用效率，將資源優(yōu)勢轉化為經(jīng)濟優(yōu)勢，還需將白云石進行更進一步的加工。需要將其磨成3mm粉末，增加MgO含量，以供重鋼燒結廠使用，從而替代生白云石，不斷提高輕燒礦質(zhì)量，降低煉鐵 成本。

1 福建省龍巖市武平縣白云石4個礦區(qū)簡介

福建省龍巖市武平縣共有4個白云石礦區(qū)，分別為白云巖礦北采區(qū)、白云巖礦南采區(qū)、豬仔壟礦區(qū)和新湖石灰石礦。其中，白云巖礦北采區(qū)礦區(qū)面積0.7869平方公里，分為白云巖和石灰石兩個礦區(qū)，這兩個礦區(qū)白云巖資源儲量為6631萬t， 平 均 品 位MgO：20.56%，CaO：31.35%，SiO2：0.44%，石灰石資源儲量為982萬t，平均品位：CaO：53.91%， MgO：0.92%；白云巖礦南采區(qū)：礦區(qū)面積0.5939平方公里，白云巖資源儲量為5655萬t，平均品位，MgO：19.86%，CaO：32.16%，SiO2：0.69%；豬仔壟礦區(qū)：礦區(qū)面積0.1104平方公里，石灰石資源儲量1253萬t，平均品位：CaO：53.81%，MgO：0.51%；新湖石灰石礦：礦區(qū)面積0.702平方公里，石灰石資源儲量為430.74萬t，平均品位：CaO：54.84%，MgO：0.78%，SiO2：0，78%。

2 輕燒工藝對白云石粉活性的影響

輕燒工藝對白云石粉活性的影響的檢測方法需要參照國標YBT105-1997，即冶金活性石灰檢測方法，檢測流程如下：稱取1~5mm的白云石粉25g，量取1L水放置燒杯中，水溫保持在40℃，滴入8~10滴1%的酚酞試劑，當白云石粉一次性倒入燒杯中開始計時，當燒杯中出現(xiàn)紅色時，用4滴mol/L的鹽酸滴定，維持紅色狀態(tài)，并詳細記錄10min內(nèi)鹽酸的消耗量。

由于實驗與標準檢測方法略有差異，標準的檢測方法是稱量50g白云石粉倒入2L的燒杯中，實驗中的白云石粉活性度為標準檢測方法下白云石粉活性度大小的1/2，即實驗中所檢測的白云石粉活性如果大于75ml表示符合要求。

從理論角度講：白云石粉的顆粒越小，熱傳導和分解的速度越快，其活性也就越高，在實驗過程中對白云石粉加熱時，受熱傳導因素影響會造成白云石粉顆粒內(nèi)外溫差大，如果燒鍛溫度高或保溫時間過長，白云石粉的表面因輕燒其活性會隨之降低，從另一角度看，如果輕燒溫度過低或保溫時間較短，也會造成白云石粉分解不充分，同樣會降低其 活性。

3 輕燒白云石粉的加工工藝研究

3.1 輕燒白云石粉噴吹裝置設計

文章主要通過對輕燒白云石粉噴吹裝置的設計，完成對白云石粉的加工，降低和減少白云石粉的損耗。基于此，分別對白云石粉細度、運輸進行詳盡分析，并根據(jù)白云石粉的價值，運用文氏原理對白云石粉噴吹裝置進行了設計。輕燒白云石粉噴吹裝置示意圖如圖1所示。

圖1 白云石粉噴吹裝置示意圖

根據(jù)白云石粉噴吹裝置示意圖不難看出，該裝置主要通過鼓風機產(chǎn)生的正壓空氣，吸走位于噴射器上方的輕燒白云石粉，在正壓氣動下輸送白云石粉，以此實現(xiàn)輕燒白云石粉均勻吹噴的目的。

3.2 輕燒白云石粉試驗方案設計

文章根據(jù)武平縣白云巖礦北采區(qū)提供的輕燒原料配礦方案，通過利用噴吹裝置對輕燒白云石粉進行以下2種實驗。

實驗1：明確輕燒白云石粉添加量與粘附率（粘附率平均值如圖2所示）、混合料制粒之間的比例，以此得出確定的輕燒白云石粉添加數(shù)量。

圖2 噴吹條件下不同輕燒白云石粉添加量粘附率平均值

實驗流程：按照計劃的吹噴參數(shù)進行試驗，通過利用圓筒混合料機完成對輕燒白云石粉混合料的實驗，分別在一次混料、二次混料和一二次混料3個階段添加不同數(shù)量的輕燒白云石粉，最后對混合制料的粘附率和白云石粉的粒制試驗結果進行分析，在此基礎上確定正確的白云石粉添 加量。

實驗2：詳細記錄輕燒白云石粉的添加量對混合制粒產(chǎn)生的效果，根據(jù)混合制粒效果，確定混合料中的水分，然后再根據(jù)燒結時間和氣溫情況綜合判斷制粒效果。

實驗流程：一次混料和二次混料的間隔嚴格控制在5min，待一混結束后停止2min接著進行二混，一混和二混混合料全部在同一個筒內(nèi)進行，通過利用物化水加水方式，將輕燒白云石粉吹噴時間控制在120s。

3.3 輕燒白云石粉噴吹量影響

（1）對混合料粘料的影響。從圖2可以明確看出，白云石粉的粘附率會隨著輕燒白云石粉的粘附率而不斷上升。也就是輕燒白云石粉的粘附率從4.4%提升至5.2%，增加了約15%，粘附率從2.2%提升至3.1%，約提升了39%，是白云石粉添加量的2.5倍。由此可見，輕燒白云石粉的粉量變化對于粘附率提升具有重要影響。

（2）對混合料的影響。通過實驗表明：燒結混合料的混勻情況和輕燒白云石粉的實驗效果與水分添加方式、水分添加時間以及其他添加物等因素相關，當輕燒白云石粉的吹噴量在4.6~5.2之間時，其吹噴量對混均影響不大。

（3）對吹噴位置的影響。根據(jù)以上實驗結果表明：輕燒白云石粉吹噴位置對混合料混合過程會產(chǎn)生重要影響，在二混過程中加入輕燒白云石粉，混合料粘結情況最嚴重，混合效果不盡如人意，其表面還容易形成夾層；在加入適量的輕燒白云石粉，粘接現(xiàn)象減少，其表面依然會出現(xiàn)少量的白云石粉夾層，燒結礦也更容易出現(xiàn)白點問題。因此，在本次實驗過程中，輕燒白云石粉最佳吹噴量為一混時加入的輕燒白云石粉。

3.4 混合料水分添加量的影響

3.4.1 對燒結過程的影響

（1）當混合制粒中的水分為7.2%時，混合料的制球效果最好，所以可以得出混合料水分添加的范圍為7.0%~8.5%之間。同時，根據(jù)試驗1結果表明：水分添加量分別為6.5~8.5之間時不利于完成混料，所以只能將這些水分添加量的實驗進行刪除之后，才能提高實驗效率。

（2）通過吹噴方式加入輕燒白云石粉，燒結礦冷強度得到明顯改善，輕鼓指數(shù)和落下強度分別提升1%~3%，還原性提高了1.5%。

（3）通過噴吹加入輕燒白云石粉漿液，所產(chǎn)生的漿液水分過多，導致噴吹漿液的濃度不穩(wěn)定，出現(xiàn)了嚴重的混合料粘料現(xiàn)象，混合效果不理想，燒結礦強度不高。

（4）水分的添加量不會對輕燒白云石粉的混合情況帶來影響，但吹噴量可以對燒結礦強度產(chǎn)生明顯的影響，通過試驗得出，當輕燒白云石粉的加入量為4.64%時，燒結礦的強度可以達到最理想的狀態(tài)。

3.4.2 對燒結礦冷態(tài)強度的影響

當混合料粒徑的水分為6.5%、7.0%和8.5%時，由于混合料中的水分條件無法滿足，導致混合料混合情況較差，所以對于以上3組水分進行了冷態(tài)強度測試，測試結果表明：當混合料中的水分為7.5%時，燒結礦的落下強度最好；當輕燒白云石粉加入量和吹噴條件一致，且水分在7.5%時，燒結礦的冷態(tài)強度最好。

3.4.3對燒結礦冶金性能的影響

試驗結果表明：混合料中水分的添加量對輕燒白云石粉冶金性能的影響比較明顯，如圖3所示。在本次實驗中，當混合料中的水分為7.5%~8.0%時，燒結礦的還原度處于最佳狀態(tài)中，經(jīng)綜合考慮決定，混合料水分的添加量應嚴格控制在7.5%~8.0%之間。

圖3 混合料水分對燒結礦冶金影響的曲線圖

3.5 輕燒白云石粉加工工藝確定

通過輕燒白云石粉吹噴裝置實驗方案表明：只有當輕燒白云石粉的水和質(zhì)量之間的比大于0.25時，才可以形成符合吹噴條件的混懸液，但是，在本次試驗的輕燒混合料中，輕燒白云石粉與水的比例應嚴格控制在0.55~0.7之間。根據(jù)實驗流程通過利用吹噴輕燒白云石粉混懸液，所形成的混懸液水分就會增多，且其漿液呈現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)，制作而成的混懸液也會由于水量添加過多而出現(xiàn)嚴重的粘料現(xiàn)象，混合效果不盡如人意，燒結礦質(zhì)量、落下以及轉鼓強度會受到不同程度的影響。

以上實驗過程，將吹噴裝置的風機功率設置為120W，將輕燒白云石粉從吹噴裝置上方的漏斗倒入，通過閥門嚴格控制輕燒白云石粉加入量，當其進入輕燒吹噴裝置下方的管道時，該裝置就會自動完成對輕燒白云石粉的輸送，最終從吹噴裝置的塑料管中噴出，此時輕燒白云石粉加工完畢。

4 結論與討論

綜上所述，文章通過對武平縣白云巖礦北采區(qū)白云石粉實際的生產(chǎn)情況，以常用的燒結混合料方案為基礎，借助實驗室對輕燒白云石粉進行了燒結試驗，得出了具體的實驗參數(shù)，適當?shù)妮p燒白云石粉添加數(shù)量，研究了輕燒白云石粉混懸液中的水含量對于混合料的制粒效果，得出了合理的吹噴工藝參數(shù)，提出武平縣白云巖礦北采區(qū)在燒結原料的情況下，采用輕燒白云石粉噴吹工藝可行性的工藝方案。

通過對輕燒白云石粉加工工藝研究得出結論。

（1）在本次實驗中，通過噴吹方式加入輕燒白云石粉比直接加入混合料，其混合效果更好，混合料的粘附情況也得到了明顯改善，粘附率下降約一半及以上，混合料制粒效果良好，白云石粉透氣性得到改善，加工工藝水平得到提升，鋼鐵生產(chǎn)成品率提高了2%。

（2）通過吹噴方式加入輕燒白云石粉，燒結礦的冷強度得到了明顯的改善和提升，轉固股指數(shù)和落下強度提高了3%，還原性提高了1.5%。

（3）通過以上實驗表明：對于目前武平白云石粉的加工條件，通過吹噴方式加入輕燒白云石粉比直接加入混合料配合料的方法更加合理，即有利于改善混合料和混合制粒料效果，還有利于提升輕燒技術經(jīng)濟指標，改善燒結礦的轉鼓強度和落下強度，有效提高燒結礦還原性能，適量的輕燒白云石粉噴吹量為4.6%左右，混合料添加水分為7.5%~8.0%，噴吹最佳位置為一混過程，噴吹方式為輕燒白云石粉粉體噴吹。

（4）另有研究表明：如果通過輕燒白云石粉漿液的方式，會導致混懸液中的水分過多，導致吹噴漿液中的濃度不穩(wěn)定，粘附現(xiàn)象嚴重，混合效果不理想，因此，在本實驗研究條件下的輕燒白云石粉加工工藝，不建議采用該種方式。