降低球团用膨润土配比的研究

李金莲，任伟，张立国，王再义，韩子文，王亮

（鞍钢集团钢铁研究院，辽宁鞍山114009）

研究与开发

降低球团用膨润土配比的研究

李金莲，任伟，张立国，王再义，韩子文，王亮

（鞍钢集团钢铁研究院，辽宁鞍山114009）

针对一种新型复合膨润土替代传统无机膨润土进行了造球、预热、焙烧及冶金性能实验室和工业试验研究。结果表明，配加复合型膨润土球团的生球及成品球指标、冶金性能都优于配加无机膨润土的球团；能够降低膨润土的配比，提高球团矿品位，满足球团生产要求。

球团；膨润土；抗压强度；冶金性能

目前用于球团生产中的添加剂主要是无机膨润土，由于无机膨润土含有大量的杂质，在焙烧中不能去除，导致球团矿的铁品位降低，实践证明每添加1%的膨润土，铁品位降低0.6%，另外杂质会使产品冶金性能变差，造成环境污染［1-5］。

本文拟通过对铁矿球团进行配加复合型膨润土全部替代无机膨润土粘结剂进行造球、预热、焙烧及冶金性能实验研究，以期获得优质球团矿，从而适应现代高炉冶炼生产和技术发展需求，为实现优化高炉炼铁技术经济指标的目标奠定基础。

1　实验原料与实验方法

1.1实验原料

实验所用的无机膨润土及含铁原料大磁和调精两种铁精矿均取自鞍钢股份有限公司炼铁总厂球团车间。复合型膨润土主要是一种由优质钠基膨润土和植物蛋白胶添加剂复合而成的，其中植物蛋白胶添加剂属于新材料中特殊功能材料，是以一种从天然植物中提取的天然有机高分子聚合物为主的活性添加材料，粒度在1 μm至几微米之间，植物蛋白胶添加剂粘度高，亲水性强，扩散快，对含铁物料有很强的粘结作用。铁精矿主要化学成分及物化性能见表1、表2，膨润土的化学成分及物化性能见表3、表4。

表1　铁精矿化学成分（质量分数）　%

表2　铁精矿物化性能

表3　膨润土化学成分（质量分数）　%

表4　膨润土物理性能

由表1～4可知，大磁和调精两种铁精矿品位较高，粒度较细，比表面积较大，属于优质的球团矿原料。大磁的成球性指数为0.81，属优成球性的物料。调精的成球性指数都在0.35～0.60之间，属于中等成球性的物料。大磁精矿的毛细水迁移速度只有6.14 mm/min，说明用大磁精矿造球的成球速度较慢，但是通过调精和大磁精矿合理搭配可以提高生球的成球速度。

从化学成分角度看，复合型膨润土中SiO2的含量比无机膨润土低了7.76个百分点，配加复合型膨润土可以有效降低球团矿中SiO2含量，提高球团矿的铁品位，进而提高高炉入炉原料铁品位，降低高炉炉渣量，但是Al2O3含量高于无机膨润土3.33个百分点。从物化性能来说，复合型膨润土粒度较细、吸水率高、蒙脱石含量和胶质价都高，复合型膨润土属于优质球团用粘结剂。

1.2实验方法

实验室铁料配比为大磁：调精=60：40，基准期无机膨润土配比为1.0%，实验期复合膨润土配比分别为1.0%、0.8%、0.6%。生球制备在1 000 mm圆盘造球机上进行，并对生球落下强度、抗压强度和爆裂温度分别进行检测。

2　实验结果与分析

2.1造球实验结果

采用不同配比的膨润土造球实验结果见表5所示。

表5　造球实验结果对比

由表5可知，随着复合型膨润土配比的降低，生球落下强度、抗压强度逐渐减小，但是生球爆裂温度逐渐上升。配加复合型膨润土生球指标明显好于配加无机膨润土的生球指标。从生球质量看，配加0.6%复合型膨润土可以减少0.4%的无机膨润土用量，即生产1 t球团矿至少节约4 kg膨润土。

2.2预热、焙烧实验结果

对焙烧后球团进行化学成分分析及抗压强度测定，成品球团化学成分见表6，不同膨润土配比

与球团抗压强度关系见图1。

表6　成品球团化学成分（质量分数）　%

由表6和图1可见，随着复合型膨润土比例逐渐降低，球团矿铁品位逐渐升高，球团矿中SiO2、CaO、MgO、Al2O3的含量逐渐降低，主要因为配加复合型膨润土的含量减少，降低了杂质的含量，从而提高了铁品位，而且与无机膨润土相比杂质少是提高铁品位的一个重要原因。配加0.6%复合型膨润土的球团和配加1.0%无机膨润土相比铁品位提高了1.26个百分点，SiO2含量降低了0.42个百分点，CaO、MgO、Al2O3含量也明显降低。复合型膨润土球团矿抗压强度随着含量减少逐渐降低，但其仍明显高于无机膨润土球团矿。

2.3冶金性能实验结果

对在相同焙烧条件下球团矿的冶金性能进行了检测。球团矿的冶金性能见表7，球团熔滴性能指标见表8。

表7　球团矿的冶金性能

表8　球团矿熔滴性能指标

由表7、8可见，随着复合型膨润土配比逐渐降低，球团矿低温还原粉化指标逐渐降低，配加0.6%复合型膨润土球团矿的+3.15与配加无机膨润土球团矿的+3.15相比低了1个百分点。随着复合型膨润土的配比逐渐降低，球团矿还原膨胀率逐渐增加，试验期0.6%配比球团矿的膨胀率明显高于基准期球团矿，但都属于正常范围内（膨胀率小于20%）。随着复合型膨润土配比逐渐降低，球团矿的滴落温度、软化区间温度逐渐降低，而且配加0.6%复合型膨润土球团矿的滴落温度与配加无机膨润土球团矿相比低了73℃，软化区间温度也降低了21℃，配加1.0%、0.6%复合型膨润土球团矿熔滴过程最大压差比基准分别降低了20 kPa和8 kPa，但是配加0.8%复合型膨润土球团矿熔滴过程最大压差比基准只高了6 kPa，因此高炉中使用配加复合膨润土球团对于降低炼铁生产成本是有益的。

3　工业试验

在实验室实验的基础上,在球团车间带式机上进行了球团添加0.6%复合型膨润土的工业性试验。基准期为球团车间正常生产阶段（膨润土配比为1.0%），时间为2013年4月10日前，试验期为添加0.6%复合型膨润土的阶段，时间为2013年4月11～18日。工业试验期间，统计生产球团矿月41 100 t，复合型膨润土用量月250 t。定期取生球做性能指标检测和成品球团做化学分析和性能检测。检测结果分别见表9～11。由表9～11可见，试验期的生球指标明显高于基准期，成球率明显提高了4个百分点，并且造球过程中容易成球，生球的抗压强度、落下强度都能满足球团生产要求。试验期的成品球指标也明显高于基准期，其抗压强度大于2 200 N/个，转鼓强度也大于90.0%，耐磨指数小于6.0%，筛分指数全部小于4.0%，属于一级优质球团矿。因此球团中添加复合型膨润土能够有效降低膨润土的含量，并且各项指标均满足球团生产需要。

表9　生球性能指标

表10　成品球性能指标

表11　成品球化学成分（质量分数）　%

4　经济效益分析

效益分析条件为：年产1 000万t铁水，球团矿的产量约为200万t，高炉炉料结构大致为70%烧结矿+20%球团矿+10%块矿，高炉焦比350 kg/t，焦炭价格为1 500元/t，吨铁效益为200元；无机膨润土用量为10 kg/t，复合型膨润土用量为6 kg/t，无机膨润土价格800元/t，复合型膨润土成本为1 060元/t。按照入炉料品位每提高1%焦比降低2%，产能提高3%计算。

（1）球团粘结剂计算

膨润土成本为0.8×10=8元，复合型膨润土成本为1.06×6=6.36元，每吨球团少支出1.64元；

（2）降低焦比效益

（65.70-64.44）%×0.2×2%×350×15000/1000=2.65元；

（3）增产效益

（65.75-64.49）%×0.2×3%×200=1.51元；

（4）综合效益

球团矿效益+高炉效益=1.64×200万t+（2.65+ 1.51）×1 000万t=4 488万元。

若考虑高炉炉渣减少及球团矿冶金性能的改善，焦比还可以进一步降低，效益还会增加。

5　结论

（1）从生球质量看，配加复合型膨润土生球各项指标明显好于配加1.0%无机膨润土，配加0.6%复合型膨润土可以减少0.4%的膨润土用量，即生产1 t球团矿至少节约4 kg膨润土。

（2）配加复合型膨润土能提高球团矿铁品位，降低球团矿中SiO2、CaO、MgO、Al2O3的含量，球团矿抗压强度明显高于配加无机膨润土球团矿。

（3）配加1.0%、0.8%复合型膨润土球团矿的冶金性能优于配加1.0%无机膨润土球团矿，但是配加0.6%复合型膨润土球团矿冶金性能则低于配加1.0%无机膨润土球团矿。随着复合型膨润土的配比逐渐降低，球团矿的滴落温度、软化区间温度逐渐降低，而且配加0.6%复合型膨润土球团矿的滴落温度与配加无机膨润土球团矿的+3.15相比低了73℃，软化区间温度也低了21℃。

（4）工业试验期的生球指标、成球指标都明显高于基准期，球团中添加复合型膨润土能够有效降低球团粘结剂的用量，并各项指标均满足球团生产需要。

［1］黄桂香.应用新型有机粘结剂制备氧化球团的研究 ［D］.长沙：中南大学,2007.

［2］赖兰萍,周李蕾,韩磊，等.赤泥综合回收与利用现状及进展［J］.四川有色金属,2008（3）:43-48

［3］赵玉潮,卜敏,曾香梅，等.球团配加铝厂赤泥铁粉的试验研究［J］.钢铁研究,2010，38（3）:41-49.

［4］冯根生,宋忠平.球团矿生产用进口赤铁矿性能及选择［J］，球团技术,2006（4）：8-12

［5］张一敏著.球团理论与工艺［M］.北京:冶金工业出版社，1999.

（编辑 贺英群）

Study on Decreasing Proportioning Ratio of Bentonite in Pellets

Li Jinlian，Ren Wei，Zhang Liguo，Wang Zaiyi，Han Ziwen，Wang Liang
（Iron&Steel Research Institutes of Ansteel Group Corperation，Anshan 114009，Liaoning，China）

Both the laboratory and industrial trial study on palletizing,preheating,roasting and metallurgical properties are carried out considering that one new type of composite bentonite can be substitute for the traditional inorganic bentonite.The experimental results show that the indexes of both green pellets and finished pellets with adding composite bentonite and their metallurgical properties are superior to those with adding inorganic bentonite.So the composite bentonite helps to decrease the proportioning ratio of bentonite and improve the grade of pellets and therefore it can meet the requirements for preparing pellets.

pellet;bentonite;compression strength;metallurgical property

TF046

A

1006-4613（2015）03-0012-04

李金莲，硕士，工程师，2008年毕业于辽宁科技大学钢铁冶金专业。

E-mail:lijinhao2001@163.com

2014-09-17