改善球团性能的“碱”与“镁”———碱度和mgo含量对镜铁矿球团强度及还原行为的影响

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1、朱德庆潘建　　氧化球团矿具有良好的机械强度和冶金性能，已成为高炉炼铁不可或缺的优质炉料。然而，国内磁铁精矿供应不足，使得许多国内钢铁厂开始使用进口赤铁矿生产氧化球团。与磁铁矿球团相比，赤铁矿球团焙烧温度高且区间窄(1300℃~1350℃)，球团抗压强度低，另外，酸性赤铁矿球团冶金性能也较差。其中镜铁矿属于一种重要的赤铁矿，球团焙烧性能及冶金性能比普通赤铁矿球团更差。　　研究者对如何使用赤铁矿生产高强度氧化球团进行了大量研究。研究表明，赤铁矿配加磁铁矿制备氧化球团，可以有效降低预热焙烧温度，提高预热焙烧球团抗压强度；配加

2、熔剂生产熔剂性赤铁矿球团也是一条解决途径。国内球团厂一般用赤铁矿配加磁铁矿生产高强度球团，但随着赤铁矿配比的提高，配加磁铁矿所起到的效果被大大削弱。添加CaO熔剂生产熔剂性球团在较低温度下即可获得较高机械强度且还原性较好，但高温软熔性能较差，还原膨胀严重。而早期研究表明，球团中添加MgO可以降低还原膨胀率，改善高温软熔性能。目前，较为系统的研究碱度及MgO含量对镜铁矿球团强度及冶金性能的影响，尤其是碱度与MgO共同作用对球团冶金性能的影响方面的研究还鲜有报道，因此，本文研究碱度和MgO含量对镜铁矿球团强度及冶金性能的影

3、响规律，对改善球团焙烧及强化高炉炼铁具有较为重要的理论价值。　　原料性能及研究方法　　本试验所用原料有巴西镜铁矿、膨润土、石灰石和菱镁矿。由于巴西镜铁矿、石灰石和菱镁矿粒度较粗，在实验室分别用球磨机磨到球团生产所需粒度及比表面积。镜铁矿铁品位高，脉石矿物及其他有害杂质少，为优质球团原料。石灰石和菱镁矿SiO2含量低，其他有害杂质含量很少，为优质钙镁熔剂。试验所用黏结剂为优质钠基膨润土，各项指标如下：蒙脱石含量为92.76%，膨胀容为20mL/g，2h吸水率为342%，-0.074mm含量达到100%。　　试验研究包括配

4、料、混匀、生球制备、生球干燥、干球预热焙烧及焙烧球团性能检测等过程，成品球团矿SiO2含量通过添加细磨石英砂控制在3.0%～3.1%，通过配加石灰石及菱镁矿调节成品球团矿碱度和MgO含量，考察碱度和MgO含量变化对焙烧球团抗压强度、还原度、还原膨胀、低温还原粉化和高温软熔特性的影响。　　试验结果及影响分析　　碱度和MgO含量对抗压强度和孔隙率的影响。球团的抗压强度是反映球团在转运储存过程及其在还原炉中所能承受压力大小的重要指标，大型高炉要求球团的抗压强度在2500牛/个以上。自然MgO含量下，球团抗压强度先随碱度的提高

5、而增加，碱度增至0.2时，球团抗压强度就从自然碱度的2400牛/个增至3500牛/个；当碱度达到0.4以后，球团抗压强度不再增加。这是由于碱度提高CaO与Fe2O3和SiO2的铁酸钙和硅酸钙等黏结相，适当液相有利于赤铁矿再结晶，但过多液相不利于球团抗压强度的提高。自然碱度下，球团的抗压强度随MgO含量的增加而降低，这是因为菱镁矿在球团预热焙烧时分解，增加了球团孔隙率。碱度和MgO共同作用时，相同MgO含量下，碱度对焙烧球团抗压强度的影响规律与自然MgO含量下碱度对球团抗压强度的影响规律基本一致，即球团的抗压强度先随碱度

6、的提高而增加，碱度达到一定值后球团抗压强度不再有明显增加；相同碱度下，球团抗压强度随MgO含量的增加而降低，这是由于MgO含量增加，球团孔隙率随之增加，同时MgO进入渣相提高了脉石矿物的熔点，对液相的生成有一定阻碍作用。试验结果表明，当碱度在0.2以上时，不同碱度和MgO含量的镜铁矿球团抗压强度均可达到2500牛/个以上。　　随着熔剂用量的增加，熔剂在预热焙烧时分解所留下的孔隙也随之增多，配加熔剂不仅对球团矿化学成分以及矿物组成产生影响，同时也对球团结构及孔隙率产生影响，从而对球团抗压强度及冶金性能产生一定影响。　　碱

7、度和MgO含量对还原度的影响。还原度（RI）是评估铁矿在高炉还原区温度气氛条件下，氧从铁矿石脱除的趋势及难易程度的重要指标。影响铁矿还原度的因素有粒度、孔隙率、矿物组成及结构、脉石矿物成分等。自然碱度、自然MgO含量的酸性球团还原度较低，只有62.22%，随着MgO含量的提高，还原度提高，当MgO含量为3.0%时，球团还原度可以达到68%；在自然MgO含量下，提高碱度，镜铁矿球团还原度有较大提高，碱度提高至1.2时，球团还原度升至72.82%。这是由于石灰石的加入增加了球团的孔隙率，同时，CaO与Fe2O3反应生成易于

8、还原的铁酸钙。碱度和MgO共同作用时，相同碱度下，镜铁矿球团还原度随MgO含量的增加而提高；相同MgO含量下，还原度随碱度的提高而升高。当碱度达到1.2、MgO含量增加到3.0%时，球团还原度高达76.94%。这是因为菱镁矿在球团预热焙烧时同样使球团孔隙率增加，而且MgO可以提高渣相及浮氏体熔点，使其在还原过程中不易发生熔化，使球