二次原料生产球团矿的实验研究

武钢鄂州球团厂 王涛 甄彩玲
1 前言
今年来，我国球团矿的生产技术迅速发展，球团矿产量达到6000万t以上，球团原料开始多元化，一些二次原料也应用于球团生产中。本实验研究是以除尘灰及球团返料为球团原料，添加膨润土造球生产球团矿，通过室内造球实验及在链箅机-回转窑内的投笼实验，确定其在链箅机-回转窑生产条件下进行焙烧的可行性，为物料循环利用、优化现场工艺参数提供依据。
2 实验原料
2.1 粉料
实验用含铁粉料为鄂州球团厂的除尘灰及链箅机的漏料，在新、旧两个返回料仓取含铁粉料各150kg，其中新仓位除尘灰，旧仓为链箅机漏料（即没有经过预热焙烧的物料），由于粉料水份很低，不经过烘干直接进行造球。含铁粉料的物理性质及化学组成见表1。
表1 含铁粉料物化性能 %
项目
 TFe FeO SiO2 CaO S  Al2O3 粒度 水分
       -200目 -325目
除尘灰 61.53 5.13 6.74 1.37 0.354 2.49 77.37 40.86 1.03
漏料 64.76 10.93 3.66 0.66 0.155 1.21 42.38 27.08 6.86

从表1可以看出，除尘灰的铁品位为61.53%，与链箅机漏料相比，低了3.23个百分点；-200目及-325目含量平均要高20个百分点以上。从物料理化性能上来看，两种物料可以混合，提高造球原料的性能。除尘灰的含水量仅为1.03%，漏料的水份也较低，因此考虑进行造球原料添加补加水试验。另外，链篦机漏料含有部分小球，在实验过程中尽量不破坏物料的原始状态，不将小球打碎。
2.2 膨润土
本次试验用膨润土是鄂州金得利膨润土，其物化性能见表2。
表2 膨润土物化性能
产地 2h吸水率/% 吸蓝量/mmol?g-1 -200目含量/% 水分/%
金得力 205 26.31 99.17 9.37

本次试验用膨润土2h吸水率、吸蓝量均较低，粒度和水份可达要求，膨润土的质量差也将降低生球质量，配比增高，降低成品球的铁品位。
3 造球试验
由于无混匀设备，所以采用人工混匀的方法。造球设备为圆盘造球机，其规格为?800mm×50mm，n=18r/min。按一定比例配入膨润土进行预先混合，取2%～5%混合物料加水造母球2～3min,向母球加雾状水的同时，用小铲将混匀物料不断给到以润湿的母球上，使之不断长大，时间控制在10～15min，停止加料加水后，使生球紧密2min。生球筛分后，取9～16mm生球为合格品，进行质量检测。
将新旧两个仓内的粉料按50：50混合，检测混合料水份为3.42%，准备在2.0%、2.5%、3.0%、4.0%四种膨润土配比条件下进行试验。在第一次2%配比实验中发现矿粉过干，考虑在造球之前加入4%的外加水，结果发现与不加外加水条件下无太大差别，决定在以后的配比实验中不加外加水。实验结果见表3。
表3 生球试验结果
序号 膨润土配比/% 抗压强度/N?个-1 落下强度/次?个-1 生球水分/% 静爆温度/℃ 备注
1 2.0 9.8 3.7 8.9 >650 无外加水
2 2.0 8.1 3.7 9.1 650 4%外加水
3 2.5 8.3 3.7 9.0 650 无外加水
4 3.0 10.3 3.8 9.1 650 无外加水
5 4.0 11.4 4.1 9.7 650 无外加水

由表3可见，在不同膨润土配比条件下生球质量无太大波动，抗压强度大于8N/个以上，落下强度也达到3.5次/个以上。考虑到在生产中生球转运次数在3次，落下强度和抗压强度可以达到现场要求；生球静爆温度达到650℃以上，符合生球干燥焙烧要求。
在本次实验过程中，物料成球性较差，从投料到出球的时间一般控制在20min左右，因此在实际生产中的造球时间应比现在厂内物料成球的时间要长，这样有利于提高生球的强度。
4 投笼试验
综合造球试验结果，在膨润土配比为2.0%时，生球各项指标均达到要求，为了给生产提供更加可靠、真实的数据、确定用膨润土配比为2.0%、3.0%、4.0%、5.0%的生球进行投笼试验。每个配比各装6个笼子，每个笼子内装30个生球，在鄂州球团厂链箅机上纵向分6个点均匀投放，从投笼到第一个笼子出现，用时1小时19分。投入24个笼子，共回收17个，其中有2个空笼盖子脱落。笼子干燥、预热、焙烧、冷却时的热工参数见表5，笼子处理结果见表6。
表5 热工参数 ℃
序号 窑尾 UDD风箱 DDD烟罩 TPH烟罩 PH烟罩 环冷1段烟罩 环冷2段烟罩 环冷3段烟罩
1 1039 161 393 578 1034 798 762 115
2 1055 163 378 480 1022 715 688 742
3 1041 199 362 502 1058 192 838 201
表6 笼子处理结果
膨润土配比/% 2.0 3.0 4.0 5.0 合计
回收个数/个 5（其中两个空笼） 4 5 3 17
球团总数/个 54 118 90 88 522
破裂球个数/个 2 2 5 1 15

2月29日，对成品球进行检测，成品球抗压强度见表7，成品球化学成分见表8。
表7 成品球抗压强度
序号 膨润土配比/% 抗压强度/N?个-1
  最高 最低 平均
1 2.0 3583 413 2048
2 3.0 3576 1690 2644
3 4.0 5019 1610 3855
4 5.0 5671 2238 3794
生 产 3603 2068 2621

表8 成品球化学成分
膨润土配比/% TFe/% S/% FeO/% CaO/% SiO2/% R/% Al2O3/%
2 62.47 0.013 0.68 0.97 5.66 0.17 1.87
3 62.23 0.002 0.26 1.12 6.58 0.17 2.10
4 61.98 0.004 0.26 0.94 5.96 0.16 1.95
5 60.76 0.006 0.63 1.05 7.42 0.14 2.29

由表7可看出，在配比小于4%时，随着膨润土的增加，成品球团矿抗压强度逐渐升高，但在大于4%时，抗压强度反而随膨润土的增加而降低。在配比大于3%时平均抗压强度可达到2500N/个以上，甚至在4%时达到3855N/个，可达到生产要求。
由表8可见，成品球TFe含量可达60%以上，当膨润土配比2%时成品球团矿铁品位62.47%，其它化学成分均可满足产品质量标准。
5 结论
通过本次试验研究，可得出以下结论：
1） 以除尘灰和链箅机漏料为原料，以膨润土为粘结剂，采用链箅机-回转窑工艺，可生产合格球团矿。
2） 两种粉料配比为50：50，膨润土配比2%-5%，生球水份控制在8.5%～10.5%，生球落下强度大于3.5次/个，静爆温度650℃以上。
3） 综合生球、成品球各项指标来看，膨润土配比2%时，生球质量可达生产要求，成品球团矿抗压2048N/个的生产要求。因此，膨润土配比为3%时，适于生产粉料球团矿。
4） 根据以往造球试验，除尘灰与链箅机漏料的成球性要比一般铁精矿差，建议生产中延长造球时间，以提高生球强度。