润磨预处理改善赤铁矿粉球团矿性能的研究.pdf

第3 2 卷第4 期 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶工程 M r N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V o l3 2 №4 A u g u s t2 0 1 2 润磨预处理改善赤铁矿粉球团矿性能的研究① 席玉明 太钢矿业分公卅峨u 铁矿．山四代县0 3 4 2 { 7 摘要对18 、2 4 两种细粒度铁矿粉的造球及焙烧性能进行r 研究。结果表明，1 。铁精矿为以赤铁矿为主并含有少奄磁铁矿的混合 矿粉，面2 4 铁精矿为以磁铁矿为主的铁∥粉．㈦1 。铁矿粉相比，2 “铁矿粉容易生产球团矿。1 ’铁碗。粉_ } } { I 于生产球团矿时，预热焙烧 性能较差，需在较高的预热温度及较长的预热叫问下爿‘能获得满足链篦机一网转窑生产要求的预热球。采用润磨预处理工艺可以 显著改善1 。铁精矿球团预热焙烧性能，结果表明，润磨预处理后的】“铁精矿球用存适宜的预热焙烧_ L 艺制度下，预热球的强度达到 4 0 0N ／个以I ，可满足未来工业生产的要求。 关键词烧结球团；赤铁矿；磁铁矿；球团强度；润磨 中禹分类号T F 0 4 6 文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 40 0 7 3 0 4 I m p r o v e m e n to fH e m a t i t eP e l l e t sP r o p e r t i e sb yD a m pM i l l i n gP r e t r e a t m e n t X IY u r u i n g E k o uI r n nM i n e ，T a i z u a nI r o na n dS t e e l G r o u p C oL t d ，D a i x i a n0 3 4 2 0 7 ，S h a n x i ，C h i n a A b s t r a c t T h ep e l l e t i n ga n dr o a s t i n gp r o p e r l i e so f1 。a n d2 ’f i n e g r a i n e di r o nc o n c e n t r a t ew e r ei n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t s s h o w e dt h a tl 4 i r o nc o n c e n t r a t ew a sm i x e dorep o w d e rc o n t a i n i n gm a i n l yh e m a t i t ea n ds m a l la n l o u n to fm a g n e t i t ew h i l e2 4 i r o nc o n c e n t r a t em o s t l yc o n t a i n e dm a g n e t i l e ．C o m p a r e dt o , 1 。p o w d ex ．i tw a se a s i e rf o r2 。p o w d e rt of o r mp e l l e t sW h e n i 。p o w d e rw a su s e dt om a k ep e l l e t s ，h i g h e rp r e h e a t i n gt e m p e r a t u r ea n dl o n g e rp r e h e a t i n gt i m ew e r er e q u i r e df o ro b t a i n i n gp r e h e a t e dp e l l e t sm e e t i n gt h er e q u i r e m e n t sf o rc h a i ng r a t e r o t a r yk i l np r o d u c t i o nd u et ot h ep o o rp r e h e a t i n gr o a s t i n g p e r f o r m a n c eo ft h ep o w d e r ．U s i n gd a m pm i l l i n gt e c h n i q u ec ang r e a t l yi m p r o v et h ep r e h e a t i n gr o a s t i n gp e r f o r m a n c eo f1 。 i r o nc o n c e n t r a t e ．T h er e s u l t si n d i c a t e dt h a ta f t e r1 4i r o ne a n e e n t r a t e p c [ 1 e t sb e i n gp r e t r e a t e db yd a m pm i l l i n gu n d e ra l l a p p r o p r i a t ep r e h e a t i n gr o a s t i n gp r o c e s ss y s t e m ，t h ec o m p r e s s i o ns t r e n g t ho fp r e h e a t e dp e l l e t sr e a c h e d4 0 0N ／P ，m e e t i n g t h er e q u i r e m e n t so ff u t u r ec o m m e r c i a lp r o d u c t i o n ． K e yw o r d s r o a s t e dp e l l e t ；h e m a t i t e ；m a g n e t i t e ；c o m p r e s s i o ns t r e n g t ho fp e l l e t ；d a m pm i l l i n g 近年来，随着我国钢铁工业的发展，新建了许多大 型高炉，同时为保证人炉原料的质量要求，又配套新建 了链篦机一回转窑生产线。同传统的竖炉球团生产工艺 相比，采用链篦机一闯转窑工艺生产的球团矿其质量优 良，在一定程度上保证r 高炉的稳定顺行。目前生r ”球 团矿用的铁矿粉主要有两种，一种是磁铁矿粉，另一种 是赤铁矿粉。磁铁矿粉造球后，用链篦机一回转窑工艺 焙烧时，其预热焙烧温度一般在9 0 0 ℃左右时，其球团 矿强度即可达到进入蚓转窑规定的强度 4 0 0N ／个以 上 。而赤铁矿粉球团焙烧时，由于其固有的焙烧特 性，一般预热温度需要在10 0 0 ℃以上才能达到进入 回转窑规定的强度要求。 凶此，对于主要以赤铁矿粉为原料的链篦机一回转 窑球团企啦，目前主要采取的方法是外购部分磁铁矿 粉，然后加入赤铁矿粉中，形成3 0 ％一5 0 ％的磁铁矿 粉 7 0 ％～5 0 ％赤铁矿粉的铁料结构，这样也可以将 预热球团的预热焙烧温度控制在l0 0 0 ℃以下。但这 种生产方法带来如下问题一是目斡国内用的赤铁矿 粉大部分是从国外进口，铁品位较高，而为了降低预热 焙烧温度而加入磁铁矿粉后，由于采购的磁铁矿粉铁 品位低，就会降低成品球团矿的铁品位。二是由于配 加两种铁料，当外购磁铁矿粉质量出现波动时，生产工 艺参数控制难度大，进而影响成品球团矿的质量，以及 后续高炉冶炼的合理配用”“。。 本文主要介绍了利用润磨工艺处理一种以赤铁矿 粉为主的铁精矿粉，以改善其预热焙烧性能，并与磁铁 ①收稿1 3 期2 0 1 2 - 0 3 1 6 作者简介席玉晴 1 9 6 8 一 ，女，t ／j 西平陆县人，I 程师，主要从事球闭工艺管理工作。 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 矿粉的预热性能进行了对比，对于合理利用赤铁矿粉 有一定的意义。 1 铁矿粉基础性能研究 1 ．1 铁精矿的化学成分 试验所用1 、2 4 铁精矿在选矿实验室制取，其化学 成分如表1 所示。 表1 铁精矿化学成分【质量分数 ／％ 由表1 可见，1 。铁精矿F e O 含量在6 ％左右，是一 种以赤铁矿为主并含有磁铁矿的铁矿粉，而2 4 铁精矿 粉F e O 含量在2 7 ％左右，是一种以磁铁矿粉为主的铁 矿粉。 1 ．2 铁精矿粒度组成 14 、2 4 铁精矿的粒度筛分分析结果和比表面积的 检测结果见表2 。 表2 铁精矿粒度组成及比表面积 表2 结果表明，14 铁精矿中一0 ．0 4 4m m 粒级含量 为9 1 ．5 5 ％，比表面积为20 2 4c n l 2 ／g ，2 8 铁精矿中 - 0 ．0 4 4m m 粒级含量为8 9 ．5 2 ％，比表面积为1 64 7 e m 2 ／g ，就粒度和比表面积而言，这两种矿粉均达到了 造球工艺的要求。 1 ．3 铁精矿的静态成球性能 物料的静态成球性能常用成球性指数K 来衡量， 测定结果见表3 。 表3 铁精矿的静态成球性能 一般静态成球性指数K 0 ．6 0 ，则物料为优质成 球性能物料，从表3 结果来看，1 。、2 4 铁精矿的K 值均 在0 ．6 0 以上，属优质成球性能铁矿粉。 1 ．4 铁精矿颗粒形貌 1 。铁精矿颗粒形貌见图1 ，2 4 铁精矿颗粒形貌见图2 。 图22 m 铁精矿颗鹄形虢 由图1 ～2 可知，l 。铁精矿颗粒大多数为形状不规 则的粒状颗粒，微细粒级含量不多，粒级分布较窄，绝 大多数的颗粒表面较光滑，粘附的微细颗粒较少，这种 特征对造球不利。2 4 铁精矿颗粒具有同14 铁精矿相似 的结构，这种特征对造球不利。 2 造球试验研究 造球试验是在圆盘造球机中进行的，其主要技术 参数为直径中 10 0 0m m ，转速0 ～4 0r ／r a i n ，边高h 2 5 0m m 。造球时每批料量为5k g 。造好的生球经 过人工筛分，将8 ～1 2m m 的生球作为合格生球。1 4 铁精矿‘j2 4 铁精矿造球性能对比结果见表4 。 表4I ”铁精矿与2 ”铁精矿适宜的造球参数对比 注叫盘倾角为4 5 。，圃盘转述为2 2r ／m i n ，造球时| 1 | 】为1 2m i n 。 由表4 可见，在相同的圆盘倾角、圆盘转速和造球 时间条件下，1 。铁精矿所用膨润土配比要低于2 4 铁精 矿，这表明，l4 铁精矿的造球性能优于24 铁精矿，但1 。 铁精矿生球爆裂温度低于2 4 铁精矿。 3 球团矿适宜的预热焙烧制度研究 本研究采用管式炉作为预热、焙烧的实验设备，对 万方数据 第4 期席五蜕柱唐预赶理改善赤铁矿粉球蹬矿性能鸽研究 14 、2 ’铁精矿球团适宜的预热、焙烧制度 预热温度和 时间、焙烧温度和时间 进行了研究。 3 ．1 颓热焙烧制度初步研究 为保证生产合格的成品球，链篦机一回转窑工艺对 预热球强度要求较高，通常要求预热球抗压强度大于 4 0 0N ／个。 初步试验结果表明，l ’铁矿粉最显著的特点是球 团矿预热焙烧性能较差，所需的预热温度较高。表5 对1 。铁精矿和2 4 铁精矿的预热焙烧制度进行了对比。 表51 ’铁精矿与2 ”磁铁精矿适宜的球团预热焙烧制度对比 由表5 可见，I ’铁精矿比2 4 铁精矿球团预热温度 高1 5 0c c 左右，预热时间长2m i n ；焙烧温度高3 0 ℃， 焙烧时间长2m i n 。这表明，14 铁精矿球团预热焙烧性 能较2 。铁精矿球团差。 3 ．2 改善1 4 铁精矿球团蓣热焙烧制度的研究 目前国内链篦机一回转窑球团矿生产线为保证链 篦机的正常运行，不会因高温而出现设备故障，要求预 热段预热温度最好控制在10 0 0 ℃以下，为此开展了 改善I 。铁精矿预热焙烧制度的研究。 3 ．2 ．】 不同种类添加物对1 ”球团矿预热温度的影响 1 添加熔剂和固体燃料。熔剂主要是白云石和 蛇纹石，试验结果表明，配加一定量的白云石、蛇纹石 粉将会使预热、焙烧球强度下降，可见该工艺是不可行 的；添加无烟煤后，在一定范围内有利于提高预热、焙 烧球强度，但当其配比超过0 ．2 ％以后，焙烧球强度开 始下降，当其配比超过0 ．8 ％以后，预热球强度开始明 显下降．可见该工艺也是不可行的。 2 添加剂M 对球团预热焙烧特性的影响。M 添 加剂为一专利产品，试验结果表明，当M 添加剂配加 比例达到0 ．5 ％时，预热球抗压强度5 2 0N ／个，焙烧球 抗压强度29 8 0N ／个，可见添加适量M 添加剂是有效 果的，但考虑到M 添加剂中微量元素对后序钢材质量 的影响．M 添加剂的使用作为一种备选工艺。 经综合研究，最后决定将改善l 。球团矿预热焙烧 性能的重点放在对铁矿粉进行预处理上。 3 ．22 原料预处理对球团预热焙烧特性的影响 本次试验采用润磨技术对铁矿粉进行预处理。试 验时，润磨预处理制度为润磨时间为6r a i n ，润磨原料 水分6 ％。 试验以预热温度在10 0 0 ℃以下，预热球抗压强 度大于4 0 0N ／个作为主要目标。预处理后，球团矿的 预热指标见表6 。 表6 润磨与高压辊磨预热球团试验比较 由表6 可以看出，对1 ‘铁矿粉进行润磨预处理， 预热球及焙烧球抗压强度提高显著。预热温度9 7 0 ℃、预热1 2m i n 时，预热球抗压强度达到4 0 3N ／个，达 到了试验目标。 4 铁精矿球团矿链篦机．回转窑模拟 扩大 试验 在小型管式炉试验的基础上，进行了链篦机，回转 窑模拟 扩大 试验。重点研究了链篦机鼓风干燥工 艺参数、抽风干燥工艺参数、预热工艺参数对预热球强 度的影响，以及回转窑焙烧工艺参数对成品球团强度 的影响。 试验以预热球抗压强度大于4 0 0N ／个作为链篦 机干燥、预热工艺参数的主要考查标准，以焙烧球抗压 强度大于25 0 0N ／个作为回转窑焙烧工艺参数的主要 考察标准。综合试验结果见表7 。 表7【’与2 4 铁精矿粉球匿适宜匏链篦机- 匣转窑工艺参数对比 万方数据 矿冶l 挫第3 2 卷 由表7 可以看出，采用润磨预处理后的18 铁矿 粉，在上述适宜的工艺制度下，预热球的强度达到7 2 5 N ／个，成品球团矿抗压强度达到_ 广28 6 1N ／个，达到了 试验标准。 采用润磨预处理的14 铁精矿球团预热及焙烧性 能均优于2 。磁铁精矿球团。具体表现在在干燥制度 方面，1 4 铁精矿球团鼓风干燥段参数与2 ”磁铁精矿基 本相当，但抽风干燥段的风温及风速略低于2 ”磁铁精 矿球团；在预热制度方面，1 ”铁精矿球团风温、风速同 2 4 铁精矿球团相当，但时间略有缩短；在焙烧工艺制度 方面，1 ”铁精矿球团所需焙烧温度和焙烧时间均低于 2 铁精矿球团。此外，采用润磨预处理的14 铁精矿预 热球团和焙烧球团抗压强度均高于24 铁精矿球团。 5 结论 1 14 铁精矿为以赤铁矿为主的铁精矿，铁品位 高，粒度极细，颗粒多呈形状不规则的粒状，表面较光 滑，微细粒级含量较少，粒级分部较窄，属中等成球性 能铁矿粉。与2 ”磁铁精矿相比，1 。铁精矿的造球性能 优于2 “磁铁精矿，但1 铁精矿生球爆裂温度低于28 铁 精矿生球。 2 小型管式炉预热焙烧试验结果表明，1 。铁矿粉 球团预热焙烧性能较差，特别是预热性能，需在较高的 预热温度及较长的预热时间下才能获得满足链篦机一 回转窑生产要求的预热球团。 3 润磨预处理具有显著改善1 。铁精矿球团预热 焙烧性能的作用。 4 链篦机一回转窑模拟 扩大 试验研究结果表 明，经润磨预处理的14 铁精矿，预热球和焙烧球抗压 强度均高于2 4 铁精矿球团。经润磨预处理的l 铁精 矿，采用链篦机一回转窑工艺可生产出优质球团矿。 参考文献 贾彦忠，张丽肖，胡长松，等配加菱铁矿生产球团矿的基础性能 研究[ J ] 矿冶工程，2 0 1 2 I 7 3 ～7 6 刘杰，周明顺．翟奇委鞍铡烧结配加澳洲M A C 铁矿粉的试聆 研究【J ] ．矿冶工程，2 0 5 7 3 ～7 6 周友连，许斌，李祥，等复合添加剂对赤铁矿球同性能影 响的机理研究[ J ] 矿冶丁程，2 0 1 I 1 6 6 6 9 李建，朱德庆，邱冠用，等复合粘结剂球团和氧化球团直接 还原对比研究[ J ] 矿冶上程，2 0 1 0 3 8 2 8 5 上接第7 2 页 相同的工艺条件下其锰的浸出率明显比1 。和3 ”矿的 要低，只能达到7 0 ％左右。主要原因是，2 。锰矿中以 单体二氧化锰形式存在的部分锰容易被硫磺还原并被 稀酸溶出，但是以类质同象存在于赤铁矿中的部分锰 矿物难以被还原，因此溶出率相对较低。 4 结论 I 在不同焙烧温度下，由于反应机理的差异导致 焙烧产物存在很大的区别。温度低于7 5 3K 时，焙烧 产物主要以M n S 和M n S O 。的形式存在；高于7 5 3K 时，焙烧产物主要以M n O 和M n S O 。的形式存在。 2 采用硫磺为还原剂，在封闭条件下对氧化锰矿 进行还原焙烧，获得的优化工艺参数为焙烧温度5 5 0 ℃、焙烧时间1 0m i n 、S ／M n 摩尔比为0 ．5 0 ，此条件下 获得的锰浸出率为9 5 ．3 6 ％。 3 氧化锰的硫基还原反应可在较低的温度F 进 行，且反应速度快。与传统碳基还原焙烧相比，在获得 较高锰浸出率的同时，可明显降低生产能耗，实现低品 位氧化锰矿的低耗、高效和清洁加工和利用。 参考文献 【1 ] 李同庆低品位软锰矿还原工艺技术与研究进磺[ J ] 巾嘣锰 业，2 0 0 8 ，2 6 2 4 一1 7 『2 ] 崔益顺．唐荣，黄胜，等．软锰矿制备硫酸锰的工艺现状[ J ] 中圜井矿盐，2 0 1 0 ，4 1 2 1 8 2 3 田宗平硫酸锰生产j 二艺的研究[ J ] 中围锰业，2 0 1 0 ，2 8 2 2 6 3 1 潭桂中．梅光贵，李维健．等锰冶金学i M 】长沙中南大学出版 社．2 0 0 4 封志敏，宁顺明，余宗华磁化还原工艺处理贫锰矿的研究[ J ] 矿冶下程，2 0 0 9 ．2 9 3 6 5 6 9 R i n gK o n o n o v ，O l e gO s t r o v s k i ，S a m i rG a l l g n l y C a r b o t h e m m lS o l i d S t a t eR e d u c t i o no fM a n g a n e s eO r e s P h a * eD e v e l o p m e n t [ J ] I S I jI n l e m a t i n n a ] ．2 0 0 9 ．4 9 I j l 5 1 1 2 2 李春，何良惠，李升章，等软锰矿与黄铁曰共同焙烧制备硫酸 锰的研究[ J ] 化学【仆界，2 0 0 0 2 6 6 6 9 C h u n x i aY a n g ，Y o n g h e n gC h e n ，P i n g ’a nP e n g ，e ta lT r a c ee l e m e n t t r a n s f o m l a t i o n sa n dp a r t i t i o n i n gd u r i n gt h er o m q i n go fp y r i t e ㈣i nt h e s t d f i l r l ta c i di n d u s t r y [ J 】J o u m a lo fH d o u sM a t e r i a l s ，2 0 9 9 ， 1 6 78 3 58 4 5 畅仲平，靳晓珠，术国彳铵盐焙烧法处理低品位锰矿的工艺研 究 J ] 巾国锸忆2 0 0 6 ．2 4 3 1 2 15 F r e i t a sLR ．A m a r a lJC ．M e n d o n c aC FS u l f a t i o no fc a r 引a s m a l g a 。 n e ⋯mw i t hg a w m u sS O ，T r a n s a c t i o n so ft h eI n s l i t u t i o n o fM i n i n g a r , dM e t a l l u r g yS e c t i o nC M i n e r a lP m c e s s i n ga n dE x t r a c t i v eM e t a l l u 四。，1 0 2 ，C 1 3 0 C 1 3 1 S a h o oP KS d n i v a s aR a oKS u l p h a t i o n r o 鲒t i n go fl o w - g r a d em a n 。 g a n c s eo m s O p t i m i s a t i o nh yF a c t o r i a lD e s i g n [ J ] I n t e r n a t i o n a lJ o u r 。 n a Io fM i n e r a lP M e s s i n g ，1 9 8 9 2 5 1 4 7 一I5 2 K hSA h o u E I - S h e r b i n iS i m u h a n e o u se K l r a f | t i o no fm a n g a n e s ef m m l o wg r a d e m a n g a n e s ed i o x i d eo r ea n dh e n e f i c i a t i o no fs u l p h u rs l a g [ J ] S e p a r a t i o na n dp u r i f i c a t i o n 。I e c h n o l o g y ，2 0 0 2 ，2 7 6 7 7 5 纠 列 叫 ” 引 “ m 汜 万方数据