球团矿添加镁质添加剂的研究
１ 理 论 研 究
球团矿的高温性能主要取决于：） １ 球团还原过程中球团中心存在着未还原的 ＦＯ 它与其他渣相成分反 ｅ， 应生成低熔点的液相 ；） ｅ ２ ＦＯ本身的熔融性能。改善球团矿高温性能的根本途径就是提高 以上两相的熔融
温度 。Ｍ Ｏ的加入正起 了这 个作用 。从 Ｍｇ —ｅ ｇ Ｏ ＦＯ系统状态 图可看 出 ， 随固溶 的 Ｍｇ Ｏ量 的增 加 ， 系 统 的熔 使
关键 词 ：ｔ 添加 剂 ； 团矿 ； 结矿 ６质 球 烧
摘
要： 为改善酸性球 团矿冶金性能差的问题 ， 通过配加镁质添加 荆， 高球 团矿 Ｍ Ｏ含量， 提 ｇ
可以提 高球 团矿的冶金性能。结果表明 ： 配加添加剂后 ， 团矿还原膨胀提 高了４ ８ ％ ， 球 ．９ 温度 区间变窄 １￣ 软化性能得到 了明显改善， ６ Ｃ， 高炉 日平均产量增加 ８ ． 。 ５５ ｔ
３ 镁球焙烧温度高， ） 竖炉煤气燃烧温度提高 了 ６ ￣ 这势必提高 了煤气使用量 ， ０ Ｃ， 提高 了竖炉的热量 ， 提
高 了生球 干燥效 果 ， 提高 了竖 炉 的产量 ， 团产量 比使用 镁质添 加剂 前提 高 ４ 球 ０吨／ 。 天
２ ３ 实验 结果 ．
点提高。 酸性球团矿 中加入 Ｍ Ｏ可能形成的几种矿物熔点为 ： ｇ 铁酸镁（ ｇ Ｆ ， １２ Ｍ Ｏ・ ｅ０ ）７０℃， 斜顽辉石（ ｇ ・ ＭＯ Ｓ ２ １２ ｉ ）５５℃镁橄榄石（ Ｍ Ｏ・ ｉ２１９ Ｏ ２ ｇ Ｓ ）８Ｏ℃， 比铁橄榄石（Ｆ Ｏ・ ｉ２ １０ Ｏ 都 ２ ｅ Ｓ ）２５℃及富氏体 （ ｅＯ １６ Ｏ Ｆｘ ）３９ｏ Ｃ
中图分类号 ：Ｆ ４ ． 文献标 志码 ： Ｔ ０６ ６ Ａ
河北津西钢铁集团正达钢铁有限公司对球团矿的质量高度重视 ， 为了进一步满足公司高炉冶炼的要求 ， 提高 目前生产的球团矿质量 ， 改善烧结矿质量 ， 提高炼铁精料水平 ， 极大地促进炼铁高炉经济技术指标的提 升， 目前该公司高炉炉料结构为高碱度、 高氧化镁烧结矿 ＋ 普通酸性球 团。此炉料结构存在着球团矿的冶金 性能中荷重软化初始温度低 ， 造成球 团矿在高炉中高温区提前融化 ， 影响高炉高温区的透气性 ， 妨碍 了铁矿 石的间接还原， 影响高炉的焦 比和产量。因此建议生产 Ｍ Ｏ球团， ｇ 既提高球团矿的软化性能 ， 还可以降低烧 结矿的 Ｍ Ｏ， ｇ 改善烧结矿还原性 ， 还可以提高烧结成品率 ， 提高烧结矿产量 ， 缓解现烧结矿供应不足之现象。 基于该厂生产现场情况， 要求不做大的设备改造 ， 并且要求成本不要上升的前提， 使用镁质添加剂 ， 提高球 团 Ｍ Ｏ含量 。 ｇ
第３ 卷 ３
第４ 期
河北理工大学学报 （ 然科学版） 自
Ｊｕ ｎｌ ｆ ｂｉ ｏｙｅｈ ｉ ｉｅｓｙ（ ａｕａ Ｓｉ ｃ ｄｔｎ ｏｒａ ｅ Ｐ ｌｔｃｎｃＵｎｖｒｉ Ｎ ｔ ｌ ｃｅ ｅＥ ｉｏ ） ｏ Ｈｅ ｔ ｒ ｎ ｉ
Ｖ １ ３ Ｎ ． ｏ ３ ｏ４ ．
Ｎ ｖ２ １ ｏ．０ １
难还原 的。正硅酸铁 （ＦＯ・ ｉ： 在 Ｉ０ ￣开始形成。非直接还原将是很困难 的， ２ ｅ Ｓ ） Ｏ０ Ｏ Ｃ 这样焦耗就将增加。 Ｍ Ｏ球 团矿由于固溶 了高熔点矿物， ｇ 使得本身的软融温度得以提高 ， 尽量避免 了上述现象 的发生 ， 提高 了间接还原 ， 降低了焦 比。 Ｍ ０球 团矿能防止球 、 ｇ 球之间， 矿之间的熔融粘结 ， 球、 无疑对降低炉料料层阻力损失 ， 降低软融带的厚 度， 提高煤气利用率是有益 的。这也是降低焦 比、 提高炼铁产量 的原因。 球 团矿 的 Ｍ ｏ提高在保证高炉造渣的前提下， ｇ 可以降低烧结矿的 Ｍ Ｏ 提高烧结矿中铁酸钙的含量 ， ｇ， 减
表 Ｉ 所示 。
表 １ 球团矿、 烧结矿化学成 分
从表 ２和表 ３ 可以看出添加镁质添加剂后增加球 团矿的 Ｍ Ｏ含量 ， 以使球 团矿的生产成本 明显降 ｇ 可 低， 球团矿 Ｔ ｅ Ｆ 略有降低但不 明显； 烧结矿 的成本略有增加 ； 但高炉的人炉矿成本降低 ， 炼铁成品明显的降 低 。预计 效 果显著 。
２ ２ 实验过 程 ．
１ 实 验过 程 中要 求将 镁 质 添加 剂 的 Ｍｇ ） Ｏ上 调 至 ４ ％ 以上 发 符 合 实验 要求 ， 团矿 Ｍ Ｏ含 量 调整 至 ０ 球 ｇ １８ ％左右 ， 到 了实 验要求 ．５ 达
２ 实验 过 程 中生 球水份 控制 在 ７ ６ ， ） ． ％ 落下 大于 ４次 ， 压 １ ８ ｇ 能 满足 竖炉 焙烧物理 要求 抗 ．ｋ ，
２１ 年 ｌ ０ １ １月
文章编号 ：６ ４０６ （０ １０ － ２ －３ １７ －２ ２ ２ １ ）４０ ２ ０ ０
球 团矿 添加 镁 质 添加 剂 的研 究
张树 江 蒋 中秋 朱立光 张彩军 ， ， ，
（． １河北津西钢铁集 团正达钢铁公司 ， 河北 唐 山 ０３０ ； 河北联合大学 冶金学院， ６００２ ． 河北 唐山 ０３０ ） ６０９
高。
对于酸性球团矿，化变形 ， 气孔
被熔渣堵塞， 球表层生成一层致密的金属壳， 影响还原 的进行。使得球团矿的中心部分还原不完全 ， 结果将 形成一熔融的未还原的核。核中未还原的 Ｆ Ｏ降低 了熔点促使了正硅酸铁（ ＦＯ・ ｉ： 的形成 ， ｅ ２ｅ Ｓ ） Ｏ 而它是很
少还原性差、 强度低的铁酸镁的含量 ， 达到提高烧结矿强度和冶金性能的目的。
收稿 日期 ：０ ０１－ ２ １－２２ ４
第 ４期
张树江 ， ： 等 球团矿添加镁质添加剂的研究
２ ３
２ 实验方案及结果分析
２ １ 实验方 案 ．
降低烧结矿的 Ｍ Ｏ含量 ， ｇ 对球 团矿取消膨润土的添加 ， 改加入镁质添加剂 。球团矿、 烧结矿化学成分见
鞍钢球团矿添加镁质复合粘结剂的研究
鞍钢球团矿添加镁质复合粘结剂的研究侯恩俭;王斌;马文;全利;汪琦【摘要】为改善球团矿高温冶金性能,用镁质复合粘结剂代替传统粘结剂膨润土进行造球、氧化焙烧、冶金性能等试验研究.试验结果表明,随着镁质复合粘结剂逐渐增加,生球强度、TFe含量、成品球团抗压强度等技术指标有所降低,但仍高于生产技术指标要求,球团矿冶金性能得到改善,还原膨胀率由16.7%降低到13.1%,初始软化温度和滴落温度提高.【期刊名称】《鞍钢技术》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】5页(P10-14)【关键词】球团矿;复合粘结剂;冶金性能【作者】侯恩俭;王斌;马文;全利;汪琦【作者单位】鞍钢集团矿业公司弓长岭矿业公司,辽宁辽阳111007;鞍钢集团矿业公司弓长岭矿业公司,辽宁辽阳111007;鞍钢集团矿业公司弓长岭矿业公司,辽宁辽阳111007;鞍钢集团矿业公司弓长岭矿业公司,辽宁辽阳111007;辽宁科技大学材料冶金学院,辽宁鞍山114051【正文语种】中文【中图分类】TF124与烧结矿相比，球团矿具有粒度小而均匀、冷态强度高、品位高、还原性好等优点[1]。
高炉使用球团矿能够提高产量、降低焦比、改善煤气利用率，但是球团矿有其不可避免的缺陷，即“还原膨胀率高”及“软熔温度低”。
通过向球团矿添加MgO生产镁质球团矿可以克服上述缺陷，能够改善其高温特性效果的观点已经被公认，球团矿要与高碱度烧结矿高温性能相匹配，镁质球团矿具有低膨胀率、高温还原率高、软熔性能好等优点，因此一直是炼铁工作者研究重点之一［1-5］。
镁质复合粘结剂是由海藻胶、羧甲基纤维素钠、黄腐酸钠及轻烧镁、菱镁石按照一定比例复合而成的，用其全部替代膨润土进行了造球、氧化焙烧、冶金性能实验研究，提高了球团矿中MgO成分，来改善酸性球团矿软熔性能。
本文重点研究了不同MgO/SiO2比值对球团矿常温、高温性能的影响，获得了优良镁质球团矿，满足了现代高炉冶炼生产和技术发展的需要。
基于微观技术的镁质熔剂性球团矿相研究
2019年·148·矿产综合利用Multipurpose Utilization of Mineral Resources基于微观技术的镁质熔剂性球团矿相研究邢宏伟1，刘振超1，程菲雨2，田铁磊1，张玉柱1,任承然1（1.华北理工大学 冶金与能源学院 教育部现代冶金技术重点试验室，河北 唐山063210；2.华北理工大学 建筑工程学院，河北 唐山 063210）摘要：将含钙、镁熔剂应用于镁质熔剂性球团的生产中可改善其冶金性能，优化炉料结构，这也成为提高产能、扩大产量的重要手段。
为了进一步研究镁质熔剂性球团矿相调控机制，从微观结构出发，分析碱度、镁含量对矿相衍变规律的影响，阐述Ca 、Mg 的分布规律及迁移过程，并结合XRD 、SEM 、能谱等微观技术揭示镁质熔剂性球团的固结机理。
结果表明：当碱度控制在1.0且镁含量控制在1.0%的球团矿，球团矿强度相对较好，且满足生产要求。
关键词：镁质熔剂性球团矿；XRD ；固结机理；矿相组成doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2019.02.031中图分类号：TD989 文献标志码：A 文章编号：1000-6532（2019）02-0148-04收稿日期：2017-09-08基金项目：华北理工大学培育基金项目（GP 201526）；河北省科技厅项目（16214015）作者简介：邢宏伟（1973-），男，副院长，教授，主要从事冶金节能及资源综合利用。
由于我国生产的普通酸性球团矿尚存在还原膨胀率高、软熔温度低等不足，面临的许多技术问题以及因此带来的能源消耗、烟气污染等问题都亟待解决。
球团是指将精矿粉与熔剂混合物在造球机中滚成直径为8 ~ 15 mm 的生球，然后干燥、焙烧、固结为块状原料的一种方法，可产出具有良好冶金性能的人造含铁块状原料。
熔剂性球团矿则是指在配料过程中添加熔剂，性能更优，也是球团工艺未来发展的重要方向。
例如添加MgO 质熔剂生产MgO 熔剂型球团矿，可改善其高温冶金性能，减少破裂[1]。
鞍钢利用镁基粘结剂生产镁质球团工业试验
；二生卜卖疮）鞍钢利用镁基粘结剂生产镁质球团工业试验孙彬,夏铁玉，杨熙鹏,李建军,高宏庄，李林春，曾宇，李晓春（鞍钢股份有限公司炼铁总厂，辽宁鞍山114021）摘要：鞍钢股份有限公司炼铁总厂利用镁基粘结剂替代膨润土进行了球团生产工业试验。
试验结果表明，镁基粘结剂可以满足鞍钢带式球团焙烧机的生产需要。
与配加膨润土1.5%的普通酸性球团矿相比，配加镁基粘结剂3.2%生产的镁质球团，生球质量未发生明显变化，成品球团矿冶金性能有了明显改善，使用后高炉料层透气性变好。
试验期间，高炉日产提高了107t,综合焦比降低了4kg/t,高炉冶炼稳定顺行。
关键词：镁基粘结剂；镁质球团；工业试验中图分类号：TF54文献标识码：A文章编号：1006-4613（2021）03-0042-06Industrial Test of Producing Magnesium Pellets withMagnesium-based Binder in AnsteelSun Bin,Xia Tieyu,Yang Xipeng,Li Jianjun,Gao Hongzhuang,Li Linchun,Zeng Yu,Li Xiaochun(General Ironmaking Plant of Angang Steel Co.,Ltd.,Anshan114021,Liaoning,China)Abstract:Industrial test of producing pellets with magnesium-based binder instead of bentonite was carried out in General Ironmaking Plant of Angang Steel Co.,Ltd..The test results showed that the magnesium-based binder could meet the requirements asked by the belt pellet firing machine in production of pellets in paring with the ordinary acid p ellets with adding 1.5% bentonite,the quality of green pellets for producing the magnesium p ellets with adding 3.2% magnesium-based binder did not change significantly,but the quality of finished pellets in the metallurgical properties of finished pellets were obviously improved.So the permeability of the burden layer in blast furnace got better when these finished pellets were charged into blast furnace.During the test period,the daily output of blast furnace increased by107t,and the comprehensive coke ratio decreased by4kg/t,and the smelting process by blast furnace was stable and smooth.Key words:magnesium-based binder;magnesium pellets;industrial test高炉冶炼通常使用烧结矿、球团矿及少量天然块矿[1]o高炉冶炼需要炉渣中含有一定量的MgO,以保证炉渣必要的流动性，同时提高炉渣的脱硫能力[2]o国内高炉炉料中的MgO主要在烧结矿中配入。
高效镁质添加剂用于铁矿球团的试验研究
体还可抑制 F eO 往渣内溶解, 减少了低熔点液相生 成量, 这几方面因素的共同作用, 使酸性球团矿高温 冶金性能得到了改善。
Abstract: H igh efficient additive containing M gO , which is used fo r pellet pr oduction, is made of active M g O and vegetal glair . Such research w orks as palletizing , pre heating, ro ast ing , co mpr essio n str eng th and the metallur gical pr operty of the pellet w ith adding high efficient additive co ntaining M g O to substitute fo r bent onite w ere investiga ted. T he r esults show that, w hen hig h efficient additive containing M g O is 3% in mix ture fo r pellet, the reduction sw elling o f ir on or e pellet r educes by 1. 54% to 4. 34% , the initial so ftening temperatur e increases by 25 , and the dr opping temper ature enhances o ver 250 . Key words: pellet; high efficient addit ive containing M gO ; metallurg ical pr operty
济钢生产镁质球团矿的试验研究与实践
济钢生产镁质球团矿的试验研究与实践贺建峰;刘围防【摘要】济钢选择配加高氧化镁铁矿经济原料,分别在实验室和球团竖炉进行了氧化镁含量2%镁质球团矿试验研究和生产试验应用.研究和生产实践表明:在原料配比碱性精粉35%～40%、酸精粉50%～55%,球团矿氧化镁含量2.0%～2.3%、硅含量5%～6%,焙烧温度控制在1160～1180℃情况下,能够生产出抗压强度2350N,个的合格镁质球团矿,吨矿降低原料成本72.68元,具有显著的经济效益.【期刊名称】《山东冶金》【年(卷),期】2011(033)001【总页数】3页(P31-33)【关键词】镁质球团矿;高氧化镁铁矿;经济原料;原料配比;成本【作者】贺建峰;刘围防【作者单位】济南钢铁股份有限公司,山东济南,250101;济南钢铁股份有限公司,山东济南,250101【正文语种】中文【中图分类】F046.6济钢球团厂有4座球团竖炉，以生产酸性球团矿为主，高炉炼铁以酸性球团矿、块矿同高碱度烧结矿搭配使用，保证了高炉高效、稳定运行。
进入2009年，国内原料资源发生较大变化，为降低炼铁成本，济钢采取了烧结生产大量配加使用印度、澳洲高铝粗粉等经济料的措施，致使高炉炉渣中Al2O3明显升高，给高炉操作带来了很大难度。
为此，球团矿生产采取了提高氧化镁含量的措施。
提高球团矿氧化镁含量，可选择在原料中配加镁质熔剂和使用高氧化镁铁矿原料两种途径实现。
通过分析所用原料，认为配加低价格的高氧化镁经济铁矿生产镁质球团矿最为合理。
为确保球团竖炉正常生产，济钢通过实验室模拟试验，在掌握氧化镁含量提高后对球团矿质量及生产的影响后，确定可行的方案，进行了工业试验和生产应用。
2.1 原料情况受市场资源的影响，2009年济钢球团生产用料由进口长协矿为主转向济钢钢城矿业自产碱性和国内杂精粉为主的原料结构，所用原料化学成分见表1。
与进口精粉相比（除俄罗斯精粉外），国内精粉的粒度较粗，一些品种氧化镁含量较高，为通过调整配料将球团矿氧化镁含量提高、生产镁质球团矿创造了条件。
镁质球团矿的研究现状与应用进展
镁质球团矿的研究现状与应用进展刘祥;杜群力;李响;唐继忠;刘帅【摘要】综合国内球团矿的试验研究和生产实践,简要介绍了镁质球团矿的研究背景及MgO改善球团矿高温性能的基理,重点阐述了镁质添加剂及生产工艺的选择,论述了不同MgO/SiO2比值对球团矿高温性能的影响,并列举、分析了镁质球团矿在高炉实践中的应用情况.%According to the domestic experimental researches and production practices of MgO-containing pellets, the research background in terms of MgO-containing pellets and the basic mechanism for improving the high temperature behavior of the pellets by adding MgO were introduced briefly. Particularly the magnesian additive agents and selections of productive technologies were explained. And then the effect of different ratios of MgO to SiO 2 on the high temperature behavior of pellets was discussed. Finally the applications of MgO-containing pellets for ironmaking in BF were analyzed by the enumeration method.【期刊名称】《鞍钢技术》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】5页(P8-12)【关键词】镁质球团矿;冶金性能;镁质添加剂【作者】刘祥;杜群力;李响;唐继忠;刘帅【作者单位】鞍钢集团钢铁研究院,辽宁鞍山114009;鞍钢集团钢铁研究院,辽宁鞍山114009;鞍钢股份有限公司炼铁总厂,辽宁鞍山 114021;鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司,辽宁营口 115007;鞍钢股份有限公司炼铁总厂,辽宁鞍山 114021【正文语种】中文【中图分类】TF046高炉合理的炉料结构通常为高碱度烧结矿配加酸性球团矿。
镁质添加剂
镁质球团添加剂
63.25 63.21 63.25 63.31 56.41 56.40
Feo 9.1 9.9 Feo 9.6 9.1 9.7 9.9 9.6 9.6 10.3 10.3 9.4 9.4 9.5 9.5
9.6 9.7
Cao 10.46 10.79 Cao 10.77 10.46 10.84 10.79 10.31 10.31 10.27 10.27 10.35 10.35 10.59 10.59
AL2O3
A
V
S
0.86 0.84 AL2O3 0.83 0.86 0.81 0.84
0.83 0.81
2.09 2.09 2.11 2.11 1.95 1.95 1.95 1.95
2.67 2.70 2.67 2.48
0.88 0.88 0.97 0.97 0.89 0.89 0.79 0.79
63.21 63.31
1127 4#6# 球团 756 5#9# 球团 1127 4#6# 球团 918 7#8# 球团 4#6# 球团外购 756 5#9# 球团 5#9# 球团外购 918 7#8# 球团 7#8# 球团外购 755 917 5#9# 机烧 7#8# 机烧
Fe 56.47 56.20 Fe 56.41 56.47 56.40 56.20 57.26 57.26 56.74 56.74 56.79 56.79 56.32 56.32
球团矿配加镁质添加剂实验研究
文献标识码 ：A
文章编号 ：11-5004（2021）16-0057-2
近年来，外购铁矿粉各项冶金性能指标呈下降趋势，烧结矿 质量和产量都受到一定的影响，铝含量升高，因而烧结矿中需要 配入过高的含 MgO 熔剂，但是烧结矿的 MgO 含量过高对烧结矿 产质量和冶金性能不利，为确保高炉炉渣的流动性，满足高炉炉 渣的镁铝比，在不增加烧结矿 MgO 含量的基础上，这就需要提 高球团矿中 MgO 含量。
收稿日期 ：2021-08 作者简介 ：袁蛟龙，男，生于 1983 年，汉族，四川南充人，硕士，工程师，研究 方向 ：冶金。
4 实验结果和参数分析
经过一个月的生产实验，各项指标和实验结果见表 1、表 2、
表 3。
表 1 镁质添加剂成分及指标
成分指标 膨胀倍数 胶质价 SiO2 MgO Al2O3 ~200 目 水份 质量标准 ≥ 2.50 ≥ 30 ≤ 35.0 ≥ 40.0 ≤ 10.0 ≥ 98.0 <10
冶金性能，从而降低高碱度烧结矿的 MgO 含量，使高碱度烧结矿的强度和还原性得到进一步改善，有利于高炉稳产、高产、顺 行和能耗降低。试验中的 750m3 高炉和 1050m3 高炉燃料比分别降低了 1.03kg/t 和 1.79kg/t。
关键词 ：镁质添加剂 ；球团矿 ；高炉 ；燃料比
中图分类号 ：TF046.6
球团矿配加镁质添加剂，在保证竖炉正常生产情况下，提高 球团矿中的 MgO 含量，可以改善酸性球团矿的软化性能，由实 验得出，高镁球团矿比较低镁球团矿，高镁球团矿球团软化温度 提高约 80℃，降低软化区间约 19℃，使烧结和球团的软化温度 更接近，高炉软熔带更窄，有利于降低高炉压差，提高煤气利用 率，降低燃料比，高炉顺行。
包钢铁精矿生产含氧化镁球团矿的实验研究
包钢铁精矿生产含氧化镁球团矿的实验研究赵彬;罗果萍;刘景权;郝志忠【摘要】通过添加不同比例的蛇纹石及轻烧白云石来提高球团原料中MgO含量.模拟包钢球团矿生产工艺进行焙烧,对生球性能、成品球抗压强度及还原膨胀性能进行研究,以探明包钢自产球团矿提高MgO含量的合理技术措施.研究表明:当加入2.0％的皂土并配加4.0％以下的轻烧白云石或2.2％以下的蛇纹石时,所制备生球性能均能满足生产要求;当轻烧白云石添加量由2.0％增加至4.0％时,1 250℃下焙烧的成品球团矿的抗压强度由2 250 N/个降低为2 239 N/个,其还原膨胀率由32.1％升高至34.5％;当蛇纹石添加量由1.1％增加至2.2％时,1 250℃下焙烧的成品球团矿抗压强度由2 250 N/个降低为2 248 N/个,其还原膨胀率由19.7％降低至16.7％.因此,对于包钢自产铁精矿生产含氧化镁球团矿,其含镁熔剂的最佳添加方式为配加蛇纹石.【期刊名称】《内蒙古科技大学学报》【年(卷),期】2015(034)002【总页数】5页(P188-192)【关键词】自产铁精矿;MgO;蛇纹石;球团矿【作者】赵彬;罗果萍;刘景权;郝志忠【作者单位】内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;包钢稀土钢板材有限公司,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;包钢稀土钢板材有限公司,内蒙古包头014010;包钢稀土钢板材有限公司,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TH046.6球团矿具有铁品位高、粒度均匀、冷强度高、堆密度大、适于贮运[1，2]、还原性好等优点.近年来，我国高炉在优化炉料结构的基础上，也加大了球团矿的使用量[3].但球团矿在高炉冶炼过程中会出现还原体积膨胀现象，这个问题长期困扰着炼铁工作者.球团膨胀通常分为两步[4]：第一步发生在赤铁矿还原为磁铁矿阶段，其膨胀率在20%以下.一般解释为赤铁矿的六面体结构转变为磁铁矿的立方体结构，氧化铁晶体结构破裂，造成体积膨胀.第二步发生在浮士体(FexO)转变为铁阶段，膨胀十分显著，称之为异常膨胀或灾难性膨胀.此时，体积可增加 100%，严重时达到300%～400%.灾难性膨胀时铁晶粒自浮士体表面直接向外长出晶须，它的生长造成很大拉力，使铁的结构疏松而产生很大的膨胀，并造成球团的高温还原粉化.相关研究表明加入纯MgO试剂或蛇纹石等含镁添加剂可使球团矿还原膨胀率降低，且随着其添加量的增加，球团矿的还原膨胀率降低明显[5].加入纯CaO试剂、轻烧白云石或白云石等含钙添加剂会使球团矿还原膨胀率增加，甚至变为异常膨胀[6-9].包钢生产实践表明，炉渣中保证适宜的MgO含量能抑制碱金属在炉内的循环富集，是提高炉渣排碱与脱硫能力的一项有效措施.包钢二烧车间于2011年8月全面停产，高炉入炉原料中的碱性炉料出现短缺，炉渣中MgO含量相应降低.因此，提高包钢自产球团矿中的MgO含量，是维持炉渣MgO含量稳定(约10.18%)的有效措施.1.1 实验原料实验采用添加蛇纹石、轻烧白云石的方式探究提高包钢自产球团矿中MgO含量的合理措施.球团矿MgO含量的理论计算以2012年1-3月包钢炼铁厂入炉原料为基准，烧结矿MgO含量按照2.35%,2.20%和2.05%逐步降低，在维持炉渣MgO含量不变的条件下，计算确定球团矿相应MgO含量为0.98%,1.27%和1.56%，计算依据的包钢高炉基础数据如表1所示.实验采用目前包钢球团生产所用原料：蒙古再磨、外购再磨、自产巴润、轻烧白云石及蛇纹石，具体成分见表2.球团配料采用目前包钢球团生产的铁料配置方案，即35%巴润精矿、65%再磨矿，分别设定皂土配加比例为2.6%和2.0%两组实验.第一组实验配加2.6%皂土，设计球团矿MgO含量分别0.98%，1.27%和1.56%.相应MgO的配加设置了4个试验点： 1.5%的轻烧白云石，3.0%的轻烧白云石，0.8%的蛇纹石和1.6%的蛇纹石；第二组实验配加2.0%皂土，设计成品球团矿MgO含量分别为1.00%，1.30%和1.65%.相应MgO的配加设置了4个试验点：2.0%的轻烧白云石，4.0%的轻烧白云石，1.1%的蛇纹石和2.2%的蛇纹石.2.2 实验方法实验所用设备为包钢技术中心Ф1 000 mm造球盘及配套的焙烧炉和球团性能检测仪器.将铁精矿及添加剂按比例配好、混匀，在转速为18 r/min的造球盘中造球，造球工艺参数为：母球生成3 min，生球长大8 min，生球压实10 min.对不同MgO添加剂的生球性能进行测定，包括生球下落强度和抗压强度等.将生球在烘箱和焙烧炉中进行干燥、预热和焙烧，温度分别为180，600和1250 ℃(1 280 ℃).包钢球团焙烧温度一般控制在1 250 ℃，但根据相关文献，提高球团矿MgO含量会导致成品球团矿抗压强度降低，适当提高焙烧温度有利于提高成品球抗压强度.所以本次实验增设了1 280 ℃焙烧温度下成品球抗压强度的检测，并对1 250 ℃焙烧的成品球团矿进行化学成分分析和还原膨胀性能检测.2.1 配加2.6%皂土条件下球团矿性能研究保持皂土配比为2.6%，分别配加1.5%的轻烧白云石，3.0%的轻烧白云石，0.8%的蛇纹石和1.6%的蛇纹石进行造球和焙烧，对生球性能、成品球抗压强度及还原膨胀率进行测定.各球团矿试样化学成分分析列于表3，实验结果如表4所示.对表3，4进行分析可知，配加2.6%皂土方案的各个试验点的生球落下强度和干球抗压强度均能满足球团生产要求.适当提高焙烧温度，成品球抗压强度明显变好.同一焙烧温度下，球团矿抗压强度随着MgO含量的升高有所降低.主要原因是MgO含量的提高一方面使球团矿脉石含量增加，对铁氧化物连晶的破坏作用增强，球团矿强度降低；另一方面，Mg2+与Fe2+半径相近，Mg2+可取代Fe2+进入磁铁矿晶格当中，使磁铁矿的晶格稳定性增强，氧化速率降低，阻碍了焙烧过程中Fe2O3微晶的生成、长大与连晶的发展，造成Fe2O3晶体发育不均匀，球团矿抗压强度降低.结果还表明，保持焙烧温度不低于1 250 ℃，足以保证球团矿抗压强度达到生产要求，即大于2 000 N/个.对实验数据分析可知，配加2.6%皂土方案中：配加1.5%及3.0%轻烧白云石的镁质球团矿的还原膨胀率大幅提高，分别由基准试样的23.8%升高为41.1%和51.4%，已属灾难性膨胀范畴.分析原因认为配加1.5%及3.0%轻烧白云石的镁质球团矿碱度即将达到出现灾难性膨胀的峰值对应的碱度(0.6左右)范围所致.然而配加2.6%皂土方案中：配加0.8%及1.6%蛇纹石的镁质球团矿的膨胀率有一定幅度的下降，分别基准试样的23.8%降低为22.9%和18.6%，且配加1.6%蛇纹石的镁质球团矿的膨胀率已降到20%(18.6%)以下，可以满足包钢大高炉生产的要求.分析其原因在于，配加轻烧白云石使球团矿CaO含量升高，焙烧过程中CaO可与酸性脉石反应生成低熔点液相，故成品球团矿渣相含量增多，局部气孔率降低，阻碍还原产物气体的释放，球团内部气体压力增大，导致还原膨胀；气孔率低也使球团矿吸收膨胀能力减弱，使还原过程中体积应力增加；渣相与铁氧化物的热膨胀系数差别较大，还原过程中产生体积应力，且渣相强度低，抵抗体积应力能力差，容易造成球团矿恶性膨胀及破裂.因此，渣相过多会增加还原膨胀.此外，配加轻烧白云石会使试样低熔点液相增多，球团矿小气孔减少而大气孔增多，导致气孔大小不均，试样结构均匀性变差，吸收膨胀能力降低，还原膨胀加重.配加蛇纹石一方面可使球团矿MgO含量升高，磁铁矿晶格结构稳定性增强，球团矿再生赤铁矿含量减少，还原膨胀率降低；另一方面，蛇纹石不会使球团矿液相含量明显升高，也具有抑制还原膨胀的作用.2.2 配加2.0%皂土条件下球团矿性能研究为了进一步提高球团矿MgO含量，以确定含镁球团矿的还原膨胀规律：设定皂土配比为2.0%，分别配加2.0%的轻烧白云石、4.0%的轻烧白云石、1.1%的蛇纹石和2.2%的蛇纹石进行造球和焙烧；对生球性能、成品球抗压强度及还原膨胀率进行测定.各球团矿试样化学成分分析列于表5，实验结果如表6所示.对表5，6进行分析可知，配加2.0%皂土方案的各个试验点的生球落下强度、干球抗压强度、成品球抗压强度均能满足球团生产要求.焙烧温度提高至1 280 ℃，成品球抗压强度明显变好；同一焙烧温度下，球团矿抗压强度依旧随着MgO含量的升高有所降低.分析原因主要是MgO含量的提高使球团矿脉石含量增加，球团矿中磁铁矿氧化不充分；脉石含量的增加导致液相增多，液相对 Fe2O3的连晶造成不利影响，球团矿抗压强度降低.配加2.0%皂土条件下，球团矿配加2.0%及4.0%的轻烧白云石，其还原膨胀率呈明显上升趋势，与基准点相比较，分别升高6.8%和9.2%.但配加1.1%及2.2%的蛇纹石，球团矿还原膨胀率却显著降低，与基准点比较，分别降低5.6%和8.6%，其还原膨胀率均低于20%，可以满足包钢大高炉生产的要求.(1)包钢球团原料中配加轻烧白云石、蛇纹石对生球性能没有明显影响，成品球团矿抗压强度虽有所下降，但也均能满足大于2 000 N/个的生产要求.(2)在球团矿皂土含量分别2.6%和2.0%的两组实验中，添加不同比例的轻烧白云石均会使球团矿还原膨胀率显著升高，甚至导致灾难性膨胀.(3)在球团矿皂土含量分别为2.6%和2.0%的两组实验中，添加不同配比的蛇纹石均会使球团矿还原膨胀率降低，且随着蛇纹石添加量的增多，还原膨胀率降低幅度增大.当球团矿皂土含量为2.0%、蛇纹石添加量为2.2%时，其还原膨胀率可达16.7%，且生球与成品球强度均能满足高炉生产要求.(4)针对包钢球团生产原料条件，自产球团矿提高MgO含量的合理技术措施为添加蛇纹石，而非采取添加轻烧白云石.【相关文献】[1] 张寿荣．21世纪前期钢铁工业的发展趋势及我国面临的挑战[A]．2007中国钢铁年会论文集[C]．北京：冶金工业出版社，2007.[2] 周取定．中国铁矿石烧结研究[M]．北京：冶金工业出版社，1997：67-73.[3] 叶匡吾．关于我国球团矿质量问题的探讨[J] ．烧结球团，2005，30(5)：1-4.[4] 唐先觉．日本高炉炉料结构的新进展[J] ．中国冶金，2005，25(3)：7-10.[5] 宋招权．MgO对球团矿质量的影响[J] ．烧结球团，2001，26(6)：22-24.[6] Mustafa Kelami Sesen．The Influence of CaO on the Precipitation Behaviour of Iron in the Reduction of Iron Oxide[J] ．Scandinavian Journal of Metallurgy，2001，30(l)：1-7.[7] Sharma T，Gupta R C，Prakash B．Effect of reduction rate on the swelling behaviour of iron ore pellets[J] ．ISIJ International，1992，32(7)：812-818.[8] Shanna T，GuPta R C，Prakash B．Swelling of Iron Ore Pellets by Statistieal Design of ExPeriment[J] ．ISIJ International，1992，32(12)： 1268-1275.[9] Sharma T，Gupta R C，Prakash B．Effect of firing condition and ingredients on the swelling behaviour of iron ore pellets[J] ．ISIJ International，1993，33(4)：446-453.。
MgO添加量对熔剂性球团矿强度的影响
第19卷第4期2020年12月材料与冶金学报Journal of Materials and MetallurgyVol.19No.4Dec.2020doi：10.19196/j.cdi.1671-6622.2022.04.003MgO添加量对熔剂性球团矿强度的影响谢剑锋，潘向阳，沈峰满，高强健(东北大学冶金学院，沈阳60819)摘要：通过在球团中添加高镁粉，研究了MgO质量分数对熔剂性球团矿强度的影响.结果表明，高镁粉和石灰粉的孔容相对较小，分别为4.452, 4.046cm3/g,较致密，适宜作为造球用添加剂.随着MgO质量分数由66%增加到2.4%,生球落下强度变化不明显，抗压强度先增大后降低；熟球抗压强度呈先增大后降低的趋势.当球团矿中MgO质量分数为2.4%、冷却速率为15t/mm、焙烧温度为1250t时，球团矿抗压强度最大，最大值为3533N.关键词：熔剂性球团矿；MgO；生球抗压强度；熟球抗压强度中图分类号：TF525文献标识码：A文章编号：1671-6624(2424)44-4247-46Effect of MgO content on compressive strength of flux pelletsXie Jianfeng，Pan Xiangyang，Shen Fengman，Gao QiangjianSchool of Metallurgy，Northeastern Univers i ty,Shenyang119819，China)Abstrrct:The eJJcts of w(MgO)on the compressive strength of flux peJett wern stedieJ by adding high magnesium powden Thn results show thdS the pore of high mannesium powdne and lime powdne are4.452cm3/g and 4.047cm3/g respectively，which is relatively compacs，and the high madnesium powdee and lime powdee are suivble os hddihve foe peJehzing.With the ivcreast of MgO。