基于熔劑分布均質化概念的堿性球團配礦新模式

田筠清1，孫大為2，李明2，錢瑞清2，牛行磊2，王鵬鋮2

(1. 首鋼集團有限公司技術研究院，北京 100041；2. 首鋼京唐聯(lián)合有限公司煉鐵作業(yè)部，河北 唐山 063200)

01

摘 要 

發(fā)展堿性球團生產、高爐實行高比例球團冶煉是鐵前工藝綠色低碳發(fā)展的重要途徑。堿性球團的固結過程比較復雜，在分析堿性球團的固結過程、理論計算堿性球團液相以及研究磁鐵精粉與堿性熔劑反應能力的基礎上，提出堿性熔劑分布均質化的概念，并解釋了其存在的3個邏輯層次和微觀反映。分析表明，堿性球團在實現(xiàn)堿性熔劑均質化后能夠獲得更好的固結質量和冶金性能。首鋼京唐球團基于堿性熔劑分布均質化概念的新型配礦模式生產實踐表明，熔劑分布均質化后，球團固結質量保持在較高水平，成品球抗壓強度超過3 200 N，還原膨脹率由16.5%降低至15.2%左右，還原度由86.72%升高至88.90%，低溫還原粉化指數(shù)IRD+3.15小幅降低，熔劑分布均質化效果明顯。

02

關 鍵 詞 

堿性球團； 熔劑分布均質化； 配礦模式； 固結質量； 冶金性能； 鐵酸鈣； 液相

03

引 言 

作為鐵前的主要工序之一，球團工序能耗和污染物排放遠遠低于燒結工序，并且相比燒結礦，球團鐵品位高、成品率高、冶金性能優(yōu)良，具有諸多優(yōu)勢。中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，鋼鐵工業(yè)CO2排放量占全國總量的15%，其中鐵前工序占鋼鐵總流程的90%。在社會各個行業(yè)深入推進雙碳目標的形勢下，鐵前工序的低碳綠色化成為鋼鐵流程綠色發(fā)展的關鍵。面對嚴峻的減排形勢，鐵前工序發(fā)展球團生產、提高高爐球團使用比例是解決行業(yè)發(fā)展的重要措施。

提高高爐的球團使用比例，客觀要求生產堿性球團，以達到高爐冶煉的酸堿平衡。國內主流的爐料結構是高堿度燒結礦搭配酸性球團和塊礦，對堿性球團的研究相對較少，特別是對堿性熔劑及球團固結質量的研究更少。首鋼京唐公司建立以來，非常重視球團的生產，相繼建立了3條大型帶式焙燒機生產堿性球團，高爐采取高比例球團冶煉制度。依托首鋼京唐豐富的堿性球團生產實踐，技術人員對堿性熔劑結構優(yōu)化及對球團固結質量的影響進行了深入研究。在研究過程中，逐漸形成了堿性熔劑分布均質化的概念，并認識到其所表達的3層含義及微觀表現(xiàn)。從熔劑分布均質化這一概念出發(fā)，開展了基于熔劑分布均質化的球團配礦結構優(yōu)化試驗研究及工業(yè)試驗，取得了良好的效果。從概念提出，到試驗驗證，再到工業(yè)試驗，最終應用于實際生產，這一概念的理論體系在生產實踐中逐漸豐富。

04

精 選 圖 表 

05

結  論

1)堿性球團固結過程中產生的物相較多，固結機理相對復雜。其中鐵酸鈣和液相兩種物相都涉及擴散傳質，在熱力學條件滿足的情況下，動力學條件是反應的限制性環(huán)節(jié)。增大堿性熔劑分布的均質化程度是增加鐵酸鈣和液相生成量的重要措施，熔劑分布均質化程度提高后，球團不同物相間化學反應才能獲得更小的空間和更短的時間，從而使反應更充分。

2)京唐球團的主要含鐵原料秘魯磁鐵精粉與CaO的反應能力相對較弱，體現(xiàn)在同化性溫度較高、液相流動性較差。為了獲得更好的球團固結質量及冶金性能，需要采取措施強化秘魯磁鐵精粉與堿性熔劑的反應能力。

3)堿性熔劑分布均質化概念存在3個層次，分別是物理分布均質化、物相分布均質化和不同熔劑種類CaO反應活性，只有在3個層次上均實現(xiàn)均質化的熔劑才能夠獲得更好的球團固結質量和冶金性能。

4)京唐球團基于堿性熔劑分布均質化概念的新型配礦模式生產實踐表明，熔劑分布均質化后，球團固結質量保持在較高水平，成品球抗壓強度超過3 200 N，還原膨脹率由16.5%降低至15.2%左右，還原度由86.72%升高至88.90%，低溫還原粉化指數(shù)IRD+3.15有小幅降低。