朱德庆等：分流预成型强化制粒改善镜铁矿粉烧结性能 985* 随着国际市场上铁品位高、制粒性能好和反应性 理提高其比表面积才能改善镜铁矿的成球，前期投 好的优质铁矿石资源不断减少及价格大幅度上涨，如 资成本较高.小球烧结法(HPS),是传统的烧结工艺 何实现低成本烧结已成为目前钢铁行业应对资源危机 和球团生产工艺的结合，即将粒度较粗的烧结用粉 的重要发展方向之一.结合目前铁矿石资源分布 矿和粒度较细的球团用精矿添加一定数量的熔剂和 情况，烧结技术发展趋势以及巴西镜铁矿铁品位高、储 燃料加水混合，然后将全部混合料造成一定粒度的 量丰富、杂质少和价格较低的优势，大比例配加镜铁矿 小球，小球经外裹焦粉后铺到设有干燥段的带式烧 是降低烧结成本的有效措施之一-).然而，镜铁矿光 结机上，料层经过干燥点火烧结和冷却阶段，最后便 滑的表面及致密的结晶结构使其表面亲水性和成球性 得到新型的小球烧结矿圆.尽管小球烧结法(HPS) 差，既难自身成球，也不易黏附在其他矿物颗粒上，使 在日本FE公司已成功应用，但该工艺复杂，需另设 得该矿的制粒性能差.此外，镜铁矿的高温反应性 干燥段，燃料需内外分加，且烧结成品矿为“葡萄状” 能差，在常规烧结过程中难以形成低熔点化合物，不利 小球聚集体，单球易于从聚集体中脱落s9四，烧结 于烧结矿强度的改善.因此，镜铁矿较差的成球性和 矿成品粒度偏细.为此，本文针对镜铁精矿制粒性能 可烧性制约该矿的大比例配加及推广应用，当前镜铁 差、高温反应性低、常规烧结工艺中难以大量利用等 矿在国内钢铁企业烧结混匀料中的配比一般不超过 困难，开展了分流预成型强化制粒改善镜铁精矿烧 10%.目前，改善镜铁矿烧结性能的措施主要有： 结性能的新工艺研究，即预先将镜铁精矿进行碱度 预处理镜铁矿精粉，改变其表面活性，使之易于成球： 调整并制成小球或长条团块，然后与其他烧结物料 使用添加剂改善制粒，改善反应性差的劣质矿石的可 混合制粒，实现高配比镜铁矿烧结，提高烧结矿产质 烧性；在高褐铁矿配比原料结构条件下，优化配矿结 量，降低能耗，为高炉提供优质炉料，对解决优质铁 构：优化工艺和采用高效制粒装备，强化混合料的制 矿资源短缺和降低烧结成本具有重要的理论意义和 粒，改善烧结料的透气性，从而改变烧结性能，如复合 应用价值. 造块法(CAP)及小球烧结法(HPS)2.a 1原料性能和研究方法 尽管表面改性预处理镜铁精矿或使用添加剂都能 改善制粒效果0，但无疑会增加设备投资及原料成本. 1.1原料性能 在高褐铁矿配比原料结构条件下，优化配矿会大幅度 本实验所采用的含铁原料包括进口镜铁矿精粉 改变原料结构，不利于生产过程的稳定，且在褐铁矿使 BS和粉矿两大类，所用熔剂主要是石灰石、白云石和 用比例较高时，优化配矿的作用将被削弱，刀.复合造 生石灰，烧结用固体燃料为焦粉.各种原料的化学成 块法(CAP),即通过对镜铁矿高压辊磨达到一定比表 分如表1所示，粒度组成如表2所示.从表1可知：进 面积后进行造球，将得到的酸性球团和其他含铁原料、 口镜铁矿BS铁品位高达67.67%，Si0,和Al,0,质量分 熔剂和燃料混匀烧结，可以制备质量优良的复合烧结 数仅分别为2.25%和0.31%，有害杂质含量低，属于 矿圆，但该法需运用高压辊磨技术对镜铁精矿预先处 优质的铁矿造块原料. 表1烧结原料化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of raw materials 号 原料 Fetoal SiOz Cao A203 Mgo P s 烧损 BS 67.67 2.25 0.07 0.31 0.02 0.006 0.017 0.53 铁矿A 66.19 0.99 0.06 0.93 0.04 0.028 0.010 1.67 铁矿B 64.05 4.25 0.45 1.30 0.05 0.030 0.020 1.52 铁矿C 62.41 2.99 0.05 3.67 0.04 0.055 0.010 3.33 铁矿D 62.98 2.99 0.17 1.80 0.10 0.065 0.031 5.25 铁矿E 57.70 5.32 0.18 1.80 0.10 0.040 0.030 9.82 铁矿F 58.01 5.40 0.10 2.31 0.08 0.051 0.027 8.24 铁矿G 62.63 3.78 0.64 2.30 0.11 0.080 0.030 3.49 石灰石 0.78 2.52 54.39 0.51 0.64 0.001 0.001 39.88 白云石 0.56 0.75 33.50 0.17 22.29 0.009 0.007 44.28 生石灰 0.26 1.58 76.21 0.00 0.66 0.011 0.159 18.54 焦粉 1.65 6.02 0.35 4.55 0.08 0.012 0.096 86.87 返矿 56.78 5.08 9.68 1.43 2.03 0.010 0.010 0.00朱德庆等: 分流预成型强化制粒改善镜铁矿粉烧结性能 随着国际市场上铁品位高、制粒性能好和反应性 好的优质铁矿石资源不断减少及价格大幅度上涨，如 何实现低成本烧结已成为目前钢铁行业应对资源危机 的重要发展方向之一［1--2］． 结合目前铁矿石资源分布 情况，烧结技术发展趋势以及巴西镜铁矿铁品位高、储 量丰富、杂质少和价格较低的优势，大比例配加镜铁矿 是降低烧结成本的有效措施之一［2--3］． 然而，镜铁矿光 滑的表面及致密的结晶结构使其表面亲水性和成球性 差，既难自身成球，也不易黏附在其他矿物颗粒上，使 得该矿的制粒性能差［3--4］． 此外，镜铁矿的高温反应性 能差，在常规烧结过程中难以形成低熔点化合物，不利 于烧结矿强度的改善． 因此，镜铁矿较差的成球性和 可烧性制约该矿的大比例配加及推广应用，当前镜铁 矿在国内钢铁企业烧结混匀料中的配比一般不超过 10%［2，5］． 目前，改善镜铁矿烧结性能的措施主要有: 预处理镜铁矿精粉，改变其表面活性，使之易于成球; 使用添加剂改善制粒，改善反应性差的劣质矿石的可 烧性; 在高褐铁矿配比原料结构条件下，优化配矿结 构; 优化工艺和采用高效制粒装备，强化混合料的制 粒，改善烧结料的透气性，从而改变烧结性能，如复合 造块法( CAP) 及小球烧结法( HPS) ［1--2，6］． 尽管表面改性预处理镜铁精矿或使用添加剂都能 改善制粒效果［1］，但无疑会增加设备投资及原料成本． 在高褐铁矿配比原料结构条件下，优化配矿会大幅度 改变原料结构，不利于生产过程的稳定，且在褐铁矿使 用比例较高时，优化配矿的作用将被削弱［3，7］． 复合造 块法( CAP) ，即通过对镜铁矿高压辊磨达到一定比表 面积后进行造球，将得到的酸性球团和其他含铁原料、 熔剂和燃料混匀烧结，可以制备质量优良的复合烧结 矿［6］，但该法需运用高压辊磨技术对镜铁精矿预先处 理提高其比表面积才能改善镜铁矿的成球，前期投 资成本较高． 小球烧结法( HPS) ，是传统的烧结工艺 和球团生产工艺的结合，即将粒度较粗的烧结用粉 矿和粒度较细的球团用精矿添加一定数量的熔剂和 燃料加水混合，然后将全部混合料造成一定粒度的 小球，小球经外裹焦粉后铺到设有干燥段的带式烧 结机上，料层经过干燥点火烧结和冷却阶段，最后便 得到新型的小球烧结矿［8］． 尽管小球烧结法( HPS) 在日本 JFE 公司已成功应用，但该工艺复杂，需另设 干燥段，燃料需内外分加，且烧结成品矿为“葡萄状” 小球聚集体，单 球 易 于 从 聚 集 体 中 脱 落［6，9--10］，烧结 矿成品粒度偏细． 为此，本文针对镜铁精矿制粒性能 差、高温反应性低、常规烧结工艺中难以大量利用等 困难，开展了分流预成型强化制粒改善镜铁精矿烧 结性能的新工艺研究，即预先将镜铁精矿进行碱度 调整并制成小球或长条团块，然后与其他烧结物料 混合制粒，实现高配比镜铁矿烧结，提高烧结矿产质 量，降低能耗，为高炉提供优质炉料，对解决优质铁 矿资源短缺和降低烧结成本具有重要的理论意义和 应用价值． 1 原料性能和研究方法 1. 1 原料性能 本实验所采用的含铁原料包括进口镜铁矿精粉 BS 和粉矿两大类，所用熔剂主要是石灰石、白云石和 生石灰，烧结用固体燃料为焦粉． 各种原料的化学成 分如表 1 所示，粒度组成如表 2 所示． 从表 1 可知: 进 口镜铁矿 BS 铁品位高达 67. 67% ，SiO2和 Al2O3质量分 数仅分别为 2. 25% 和 0. 31% ，有害杂质含量低，属于 优质的铁矿造块原料． 表 1 烧结原料化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of raw materials % 原料 Fetotal SiO2 CaO Al2O3 MgO P S 烧损 BS 67. 67 2. 25 0. 07 0. 31 0. 02 0. 006 0. 017 0. 53 铁矿 A 66. 19 0. 99 0. 06 0. 93 0. 04 0. 028 0. 010 1. 67 铁矿 B 64. 05 4. 25 0. 45 1. 30 0. 05 0. 030 0. 020 1. 52 铁矿 C 62. 41 2. 99 0. 05 3. 67 0. 04 0. 055 0. 010 3. 33 铁矿 D 62. 98 2. 99 0. 17 1. 80 0. 10 0. 065 0. 031 5. 25 铁矿 E 57. 70 5. 32 0. 18 1. 80 0. 10 0. 040 0. 030 9. 82 铁矿 F 58. 01 5. 40 0. 10 2. 31 0. 08 0. 051 0. 027 8. 24 铁矿 G 62. 63 3. 78 0. 64 2. 30 0. 11 0. 080 0. 030 3. 49 石灰石 0. 78 2. 52 54. 39 0. 51 0. 64 0. 001 0. 001 39. 88 白云石 0. 56 0. 75 33. 50 0. 17 22. 29 0. 009 0. 007 44. 28 生石灰 0. 26 1. 58 76. 21 0. 00 0. 66 0. 011 0. 159 18. 54 焦粉 1. 65 6. 02 0. 35 4. 55 0. 08 0. 012 0. 096 86. 87 返矿 56. 78 5. 08 9. 68 1. 43 2. 03 0. 010 0. 010 0. 00 · 589 ·