朱德庆等：MO含量和来源对球团焙烧特性及冶金性能的影响 1117 KEY WORDS magnetite pellets:MgO content;MgO sources:roasting behaviour;metallurgical performance 近年来，随着国内钢铁企业大量使用外购高 球团强度最大：朱德庆等采用菱镁矿作为含镁 铝铁矿作为高炉炼铁原料，导致高炉渣中的 熔剂，发现Mg0质量分数为0.25%~2.5%，碱度为 Al2O3质量分数明显增加，对高炉渣的熔化性、流 0.8~1.6时的熔剂性球团具有良好治金性能和抗 动性和冶金性能造成了许多不利的影响-！有关 压强度.但大多数研究者只采用某一类含镁熔剂 研究显示，适当的增加MgO质量分数不仅能够改 来研究MgO对球团的影响，对于不同的含镁熔剂 善高铝炉渣流动性，削弱A12O3对高炉冶炼所带来 的系统研究甚少.本文通过添加5种常见的含镁 的不利影响，而且能提高炉渣的脱硫能力B).但 添加剂制备镁质球团，研究MgO含量及其赋存状 是仅依靠铁矿石中自带的MgO并不足以满足高 态对磁铁矿球团焙烧性能及冶金性能的影响规 铝炉渣的冶炼要求，所以需要额外添加含镁熔剂. 律，并揭示其作用机理. 现阶段，高炉冶炼所需的镁主要是通过烧结矿和 1原料及研究方法 球团矿带入的，而烧结矿带入是最主要的方式.然 而，当烧结矿中MgO含量过高时（一般要求烧结 1.1原料性能 中Mg0质量分数在1.2%~2.0%之间)，不利于烧 本研究所用铁矿粉为某进口普通磁铁矿，5种 结液相生成与流动，矿相结构不均匀，会降低烧结 不同含镁添加剂分别为高镁磁铁矿、氧化镁粉、 矿的强度、还原性和抗粉化能力，从而影响高炉生 白云石、镁橄榄石和菱镁石，其化学成分和物理性 产顺行6-0将部分MgO添加到球团矿中，既可以 能如表1和表2所示.普通磁铁矿和高镁磁铁矿 明显改善烧结矿质量，又能改善球团的冶金性能 的比表面积偏低(<1500cm2g),需要造球前对其 与软熔特性.但是另一方面，较高的Mg0含量对 进行高压辊磨预处理，以改善其成球性.其它4种 原料成球性和球团焙烧性能不利-为了改善 含镁添加剂的粒度均比较细，-0.074mm质量分数 镁质球团的性能，国内外许多研究者为此进行了 均大于85%，比表面积高达2000cm2g以上，有利 研究.徐晨光等)采用白云石作为含镁熔剂，发 于造球.其中氧化镁粉为分析纯试剂，MgO质量 现焙烧温度控制在1300℃，碱度控制在1.0且 分数为98%，其余含镁添加剂为工业原料.实验所 Mg0质量分数为1.0%时，高镁碱性球团矿的冶金 用膨润土的化学成分、物化性能及粒度分布如表1 性能最优：范晓慧等采用蛇纹石、MgO试剂、 和表3所示（按GB/T20973一2007标准测定），为 菱镁石作为含镁熔剂，发现碱度在0.4~0.5时镁质 种优质膨润土 表1原料的主要化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of raw materials % Raw materials TFe FeO Mgo Al203 SiOz Cao K20 Na2O LOI* Ordinary magnetite 69.660 15.7100.340 0.010 1.660 0.180 0.010 0.010 <0.010 0.020 -1.010 High magnesium magnetite 67.730 24.660 2.480 1.250 0.970 0.270 0.0100.010 0.020 0.520 -1.240 Forsterite 一 35.670 52.290 2.350 0.049 0.130 <0.010 0.054 9.560 Dolomite 20.930 1.230 30.5200.022 0.040<0.010 0.018 45.990 Magnesite 45.780 1.480 0.820 0.020 0.029 0.027 <0.010 50.640 Bentonite 2.820 13.430 69.990 2.090 0.440 2.3100.030 0.050 9.240 Note:is burning loss. 1.2研究方法 验(1000mm,倾角a为47°，转速为28rmin). 实验流程包括原料预处理、生球制备、球团预 固定造球时间12min,紧密2min,控制生球水分至 热和焙烧、成品球冶金性能检测和矿相分析.首 质量分数8.5%左右.筛取10~16mm的合格生球 先将2种磁铁矿进行高压辊磨预处理，使其比表 检测其生球抗压强度、爆裂温度和落下强度，其余 面积提高至1500cm2g左右.然后将磁铁矿与添 合格生球在105℃的条件下干燥4h后，用于预热 加剂进行配料、混合，通过圆盘造球机进行造球试 和焙烧实验.预热和焙烧实验均在卧式电热管炉KEY WORDS    magnetite pellets；MgO content；MgO sources；roasting behaviour；metallurgical performance 近年来，随着国内钢铁企业大量使用外购高 铝 铁 矿 作 为 高 炉 炼 铁 原 料 ， 导 致 高 炉 渣 中 的 Al2O3 质量分数明显增加，对高炉渣的熔化性、流 动性和冶金性能造成了许多不利的影响[1−2] . 有关 研究显示，适当的增加 MgO 质量分数不仅能够改 善高铝炉渣流动性，削弱 Al2O3 对高炉冶炼所带来 的不利影响，而且能提高炉渣的脱硫能力[3−5] . 但 是仅依靠铁矿石中自带的 MgO 并不足以满足高 铝炉渣的冶炼要求，所以需要额外添加含镁熔剂. 现阶段，高炉冶炼所需的镁主要是通过烧结矿和 球团矿带入的，而烧结矿带入是最主要的方式. 然 而，当烧结矿中 MgO 含量过高时（一般要求烧结 中 MgO 质量分数在 1.2%～2.0% 之间），不利于烧 结液相生成与流动，矿相结构不均匀，会降低烧结 矿的强度、还原性和抗粉化能力，从而影响高炉生 产顺行[6−10] . 将部分 MgO 添加到球团矿中，既可以 明显改善烧结矿质量，又能改善球团的冶金性能 与软熔特性. 但是另一方面，较高的 MgO 含量对 原料成球性和球团焙烧性能不利[11−14] . 为了改善 镁质球团的性能，国内外许多研究者为此进行了 研究. 徐晨光等[15] 采用白云石作为含镁熔剂，发 现焙烧温度控制 在 1300 ℃ ，碱度控制 在 1.0 且 MgO 质量分数为 1.0% 时，高镁碱性球团矿的冶金 性能最优；范晓慧等[16] 采用蛇纹石、MgO 试剂、 菱镁石作为含镁熔剂，发现碱度在 0.4～0.5 时镁质 球团强度最大；朱德庆等[17] 采用菱镁矿作为含镁 熔剂，发现 MgO 质量分数为 0.25%～2.5%，碱度为 0.8～1.6 时的熔剂性球团具有良好冶金性能和抗 压强度. 但大多数研究者只采用某一类含镁熔剂 来研究 MgO 对球团的影响，对于不同的含镁熔剂 的系统研究甚少. 本文通过添加 5 种常见的含镁 添加剂制备镁质球团，研究 MgO 含量及其赋存状 态对磁铁矿球团焙烧性能及冶金性能的影响规 律，并揭示其作用机理. 1    原料及研究方法 1.1    原料性能 本研究所用铁矿粉为某进口普通磁铁矿，5 种 不同含镁添加剂分别为高镁磁铁矿、氧化镁粉、 白云石、镁橄榄石和菱镁石，其化学成分和物理性 能如表 1 和表 2 所示. 普通磁铁矿和高镁磁铁矿 的比表面积偏低（<1500 cm2 ·g−1），需要造球前对其 进行高压辊磨预处理，以改善其成球性. 其它 4 种 含镁添加剂的粒度均比较细，−0.074 mm 质量分数 均大于 85%，比表面积高达 2000 cm2 ·g−1 以上，有利 于造球. 其中氧化镁粉为分析纯试剂，MgO 质量 分数为 98%，其余含镁添加剂为工业原料. 实验所 用膨润土的化学成分、物化性能及粒度分布如表 1 和表 3 所示（按 GB/T 20973—2007 标准测定），为 一种优质膨润土. 表 1 原料的主要化学成分（质量分数） Table 1   Chemical composition of raw materials % Raw materials TFe FeO MgO Al2O3 SiO2 CaO K2O Na2O P S LOI* Ordinary magnetite 69.660 15.710 0.340 0.010 1.660 0.180 0.010 0.010 <0.010 0.020 −1.010 High magnesium magnetite 67.730 24.660 2.480 1.250 0.970 0.270 <0.010 0.010 0.020 0.520 −1.240 Forsterite — — 35.670 — 52.290 2.350 0.049 0.130 <0.010 0.054 9.560 Dolomite — — 20.930 — 1.230 30.520 0.022 0.040 <0.010 0.018 45.990 Magnesite — — 45.780 — 1.480 0.820 0.020 0.029 0.027 <0.010 50.640 Bentonite 2.820 — — 13.430 69.990 2.090 0.440 2.310 0.030 0.050 9.240 Note：* is burning loss. 1.2    研究方法 实验流程包括原料预处理、生球制备、球团预 热和焙烧、成品球冶金性能检测和矿相分析. 首 先将 2 种磁铁矿进行高压辊磨预处理，使其比表 面积提高至 1500 cm2 ·g−1 左右. 然后将磁铁矿与添 加剂进行配料、混合，通过圆盘造球机进行造球试 验 （ ϕ1000 mm，倾角 α 为 47 °，转速为 28 r·min−1） . 固定造球时间 12 min，紧密 2 min，控制生球水分至 质量分数 8.5% 左右. 筛取 10～16 mm 的合格生球 检测其生球抗压强度、爆裂温度和落下强度，其余 合格生球在 105 ℃ 的条件下干燥 4 h 后，用于预热 和焙烧实验. 预热和焙烧实验均在卧式电热管炉 朱德庆等： MgO 含量和来源对球团焙烧特性及冶金性能的影响 · 1117 ·