基于熔劑分布均質(zhì)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(shù)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)
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摘 要
發(fā)展堿性球團生產(chǎn)、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(jié)過程比較復(fù)雜，在分析堿性球團的固結(jié)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(yīng)能力的基礎(chǔ)上，提出堿性熔劑分布均質(zhì)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(zhì)化后能夠獲得更好的固結(jié)質(zhì)量和冶金性能。首鋼京唐球團基于堿性熔劑分布均質(zhì)化概念的新型配礦模式生產(chǎn)實踐表明，熔劑分布均質(zhì)化后，球團固結(jié)質(zhì)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(zhì)化效果明顯。
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關(guān) 鍵 詞
堿性球團； 熔劑分布均質(zhì)化； 配礦模式； 固結(jié)質(zhì)量； 冶金性能； 鐵酸鈣； 液相
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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(yuǎn)遠(yuǎn)低于燒結(jié)工序，并且相比燒結(jié)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(biāo)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(guān)鍵。面對嚴(yán)峻的減排形勢，鐵前工序發(fā)展球團生產(chǎn)、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(chǎn)堿性球團，以達(dá)到高爐冶煉的酸堿平衡。國內(nèi)主流的爐料結(jié)構(gòu)是高堿度燒結(jié)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(jié)質(zhì)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(chǎn)，相繼建立了3條大型帶式焙燒機生產(chǎn)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(chǎn)實踐，技術(shù)人員對堿性熔劑結(jié)構(gòu)優(yōu)化及對球團固結(jié)質(zhì)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(zhì)化的概念，并認(rèn)識到其所表達(dá)的3層含義及微觀表現(xiàn)。從熔劑分布均質(zhì)化這一概念出發(fā)，開展了基于熔劑分布均質(zhì)化的球團配礦結(jié)構(gòu)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(yīng)用于實際生產(chǎn)，這一概念的理論體系在生產(chǎn)實踐中逐漸豐富。
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精 選 圖 表
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結(jié) 論
1)堿性球團固結(jié)過程中產(chǎn)生的物相較多，固結(jié)機理相對復(fù)雜。其中鐵酸鈣和液相兩種物相都涉及擴散傳質(zhì)，在熱力學(xué)條件滿足的情況下，動力學(xué)條件是反應(yīng)的限制性環(huán)節(jié)。增大堿性熔劑分布的均質(zhì)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(zhì)化程度提高后，球團不同物相間化學(xué)反應(yīng)才能獲得更小的空間和更短的時間，從而使反應(yīng)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(yīng)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(jié)質(zhì)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(yīng)能力。
3)堿性熔劑分布均質(zhì)化概念存在3個層次，分別是物理分布均質(zhì)化、物相分布均質(zhì)化和不同熔劑種類CaO反應(yīng)活性，只有在3個層次上均實現(xiàn)均質(zhì)化的熔劑才能夠獲得更好的球團固結(jié)質(zhì)量和冶金性能。
4)京唐球團基于堿性熔劑分布均質(zhì)化概念的新型配礦模式生產(chǎn)實踐表明，熔劑分布均質(zhì)化后，球團固結(jié)質(zhì)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。
