用碱性球团制备及其预还原性能(2)

由表5可知,同种熔剂及碱度条件下,改变铁精矿品位对生球性能影响不大。这是因为3种铁精矿的细粒级含量和比表面积都差别较小,熔剂用量差值较小,生球落下强度、抗压强度和爆裂温度均没有明显变化,所以这3种精矿都可作为适宜的造球原料。

2.1.2 熔剂和铁品位对球团预热焙烧性能的影响

通过多次预热焙烧试验确定了基准热工制度为:预热温度1000℃,预热时间20min,焙烧温度1250℃,焙烧时间10 min。在基准热工制度下,研究了石灰石和生石灰用量对预热、焙烧球强度的影响,结果如图1所示。固定球团碱度0.8,研究了铁精矿品位对预热焙烧球强度的影响,结果如图2所示。

图1 熔剂对预热焙烧球强度的影响(a)石灰石作熔剂;(b)生石灰作熔剂

由图1可知:碱度升高时,石灰石作熔剂的预热球强度在1 300 N/个左右波动,而球团在焙烧过程中由于碳酸钙热分解产生气体,导致球团形成较多孔隙,影响了赤铁矿晶粒的长大和晶键的形成,从而降低了焙烧球的抗压强度;当碱度升至0.8时,焙烧球抗压强度为2 812 N/个,仍满足生产要求。生石灰作熔剂,碱度不超过0.8时,预热球和焙烧球的抗压强度均随碱度增大先下降后升高,但变化幅度较小,当碱度0.8时,预热球和焙烧球的抗压强度分别达到最大值1 178 N/个和3 227 N/个;而碱度继续提高时,预热球和焙烧球强度则迅速降低。这是由于造球阶段遇水消化的生石灰受热分解,产生水蒸汽,导致球团开裂,使得球团强度迅速降低。综合分析,当球团碱度相同且不超过0.8时,生石灰作熔剂的预热球和焙烧球抗压强度均高于石灰石作熔剂的球团强度。

图2 铁精矿品位对预热焙烧球强度的影响

由图2可知,当原料铁品位提高时,熔剂为石灰石或生石灰的球团预热球强度分别在1 346～1 376 N/个和1 125～1 192 N/个之间波动,变化幅度较小,这是因为预热温度较低,球团主要以固相扩散为主。铁品位提高有助于焙烧球赤铁矿颗粒再结晶,晶粒较大,硅含量较低,钙铁橄榄石等液相量较少,球团固结强度提高。其中精矿b或c为原料时,石灰石和生石灰作熔剂的焙烧球团抗压强度分别达到2 812～2 860 N/个和3 227～3 276 N/个,明显高于精矿a作原料的球团强度。所以在碱度0.8的条件下,以精矿b或c为原料的球团预热焙烧性能较好。

2.2 碱性球团的预还原特性

在模拟COREX预还原反应的条件下,研究熔剂类型、用量和原料铁品位对碱性球团的低温还原粉化、还原膨胀、荷重还原度及粘结系数的影响。

2.2.1 碱性球团的还原膨胀粉化性能

不同熔剂类型、碱度和精矿铁品位对球团低温还原粉化和还原膨胀的影响见图3。

图3 熔剂及铁品位对球团还原粉化、膨胀的影响

由图3可知,在低温还原粉化试验中,随着球团碱度升高,石灰石作熔剂、精矿b为原料的球团RDI+3.15mm没有明显变化,基本在96.90％～97.52％之间波动;而生石灰作熔剂、精矿b为原料的球团RDI+3.15mm在碱度达到0.8时迅速下降至90.53％。

在还原膨胀试验中,碱度从0.3升高至0.8时,石灰石作熔剂、精矿b为原料的球团RSI由3.39％升至4.23％,升幅较小;而生石灰作熔剂、精矿b为原料的球团RSI由3.39％升至5.01％,升幅较高。

固定球团碱度为0.8,石灰石作熔剂、精矿b为原料的球团RDI+3.15mm较高;生石灰作熔剂、精矿c为原料的球团RDI+3.15mm较高。石灰石作熔剂时,随着精矿品位提高,球团RSI值逐步降低,由6.88％降至4.62％;生石灰作熔剂时,随着精矿品位提高,球团RSI值则逐步升高。这主要是因为石灰石作熔剂的球团在氧化焙烧阶段形成较多孔隙,为还原过程中赤铁矿晶格转变提供了内部空间,降低了还原膨胀和粉化,且球团碱度升高时,球团中出现铁酸钙粘结相,改善了球团性能。而生石灰作熔剂的球团结构较为致密,还原膨胀应力导致球团膨胀和粉化加剧。提高铁品位时,球团中铁酸钙液相含量增加有助于提高球团强度,降低还原膨胀粉化率。

2.2.2 碱性球团的荷重还原及粘结性能

不同熔剂类型、碱度及精矿铁品位的球团荷重还原度RI和粘结系数SI2试验结果见表6。由表6可知,石灰石和生石灰作熔剂的球团RI均随碱度提高而升高。其中石灰石作熔剂的球团由于球团内部孔隙较多,有利于还原气体扩散,所以其RI升幅较大。当固定碱度、提高铁品位时,两种熔剂的碱性球团RI均有小幅升高。石灰石作熔剂的球团SI2明显低于生石灰作熔剂的球团,主要因为石灰石作熔剂的球团还原膨胀粉化程度降低,球团之间挤压粘结较弱。在球团碱度0.8条件下,铁品位升高时,石灰石作熔剂的球团SI2为4.31％,而生石灰作熔剂的球团由于还原膨胀粉化加剧,SI2由5.03％升至21.62％。

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