硼镁铁精矿粉球团工艺参数探索(2)

表6 不同条件下预热强度下的球团抗压强度球团类型预热温度/℃预热球强度/(N·P-1)10min20min30min膨润土0.8%膨润土1.0%95

从预热结果和分析讨论来看，该种硼镁铁精矿粉具有良好的预热效果，950 ℃预热20 min以上，抗压强度可以达到500～700 N/P以上。从预热参数上看，提高预热温度和延长预热时间对于该种铁精矿球团的预热性能有好处。

建议在链箅机的设计中，适当延长预热段，促进初步再结晶，有利于减轻回转窑的压力。预热制度为一段700 ℃预热10 min，预热二段提高到950 ℃温度，预热20 min。这样可以使得预热后的球团满足回转窑生产的要求。

2.3 焙烧

球团焙烧主要作用为铁氧化物结晶和再结晶、晶粒长大、固相反应以及产生低熔点化合物或共晶的熔化形成部分液相，使球团矿体积收缩及组织致密化。本次焙烧试验参数选择1 100～1 280 ℃，时间10～30 min。在每次焙烧试验结束后，都会进行均热，使球团内部晶粒长大，尽可能发育完整，矿物组成均匀化，消除部分内应力。均热参数为1 100 ℃，20 min。预热-焙烧制度及成品球抗压强度如表7所示。

表7 硼镁铁精矿球团矿焙烧实验结果方案预热参数焙烧参数温度/℃时间/min温度/℃时间/min成品球团抗压强度/(N·P-1)58

球团焙烧温度是影响球团矿固结的关键因素，有效的高温热量对于球团矿的固相再结晶具有明显的作用。全硼镁铁精矿粉球团焙烧温度对球团矿抗压强度的影响为：焙烧温度的提高有利于球团矿抗压强度的改善。950 ℃预热30 min条件下，当焙烧温度从1 100 ℃提高到1 250 ℃，焙烧10 min时，球团矿抗压强度从1 230 N/P提高到了3 915 N/P；950 ℃预热30 min条件下，当焙烧温度从1 100 ℃提高到1 250 ℃，焙烧20 min时，球团矿抗压强度从1 290 N/P提高到了4 561 N/P；950 ℃预热30 min条件下，当焙烧温度从1 100 ℃提高到1 250 ℃，焙烧30 min时，球团矿抗压强度从1 310 N/P提高到了4 928 N/P；950 ℃预热30 min条件下，当焙烧温度提高到1 280 ℃，焙烧20～30 min时，球团矿抗压强度从4 928 N/P降低至3 718 N/P。从焙烧试验来看，该种铁精矿粉固相再结晶能力较强，焙烧温度区间较宽，在焙烧温度达到1 150～1 280 ℃时，一定的焙烧时间条件下球团矿抗压强度固相再结晶较好，抗压强度达到2 500 N/P以上的要求。过高的焙烧温度1 280 ℃、超过一定的焙烧时间，将出现少量液相，强度下降。由此，方案7、8较为合适，具体参数为950 ℃，预热30 min，焙烧温度1 200 ℃，焙烧20～30 min。

3 结果分析

全硼镁精矿粉焙烧球团物相分析XRD如图3所示，由于矿物繁多，许多衍射线相互叠加，加之一些矿物含量很低，给分析带来了一定难度。随着温度升高，反应时间延长，从物相分析可以看出，逐渐发生Fe7O10(OH)2，MgBO2(OH)分解反应生产Fe3O4，Fe3O4峰逐渐增强。

图3 全硼镁铁精矿粉焙烧后XRD图

全硼镁精粉焙烧球团成分中FeO含量较高，预热950 ℃，30 min，焙烧1 200 ℃，20 min球团中FeO含量1.50%。可能是因为球团焙烧过程中，焙烧气氛O2含量过低，但是后来经试验，当O2达到18%以上，FeO含量还是1.5%左右。从此可见，球团FeO含量高，与焙烧气氛关系不明显。从固结机理分析，硼镁铁精粉中含硼矿物大部分皆以低熔点复杂化合物或固溶体存在，矿粉中含硼5.38%，含量高，分散度也高，若在某一微区达到富集，在1 200 ℃时形成液相核心。另外硼离子熔入晶格中，降低焙烧活化能。B2O3半径很小(B3+，0.10A)，很容易熔入其他晶体的晶格中，根据结晶学相关理论，一种物质熔入另一种物质的晶格，会使其发生畸变，能力升高，使晶格活化，反应的活化能降低。

磁铁矿具有较多的空位缺陷，Fe3O4比Fe2O3更易于与其它氧化物或尖晶石类氧化物形成固溶体。MgO·B2O3、CaO、B2O3等属于尖晶石类，可与Fe3O4形成固溶体，图3中的硼酸镁就是典型的固熔体。固溶体增加，加之Fe3O4氧化，使由球团表面到内部存在一个氧的梯度，内部氧分压低，有利于FeO存在。

4 结语

本研究主要是对全硼镁精粉球团提供焙烧工艺参数，为球团生产提供系统的理论依据。通过研究得到如下结论：

1)硼镁铁精矿属于高镁高硼高硫磁铁矿，比表面积2 140 cm2/g，造球性能佳，膨润土添加量应在1%以下，增加膨润土用量，会使生球更加密实，干燥段脱水困难，爆裂性能变差。

2)实验室预热焙烧最佳参数为：950 ℃，预热30 min，焙烧温度1 200 ℃，焙烧20～30 min，均热1 100 ℃，20 min。在链箅机的生产设计中，适当延长预热段，促进初步再结晶，有利于减轻回转窑的压力。

文章来源：《烧结球团》 网址: http://www.sjqtzz.cn/qikandaodu/2021/0730/561.html