基于熔劑分布均質(zhì)化概念的堿性球團(tuán)配礦新模式
田筠清1，孫大為2，李明2，錢(qián)瑞清2，牛行磊2，王鵬鋮2
(1. 首鋼集團(tuán)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(tuán)生產(chǎn)、高爐實(shí)行高比例球團(tuán)冶煉是鐵前工藝綠色低碳發(fā)展的重要途徑。堿性球團(tuán)的固結(jié)過(guò)程比較復(fù)雜，在分析堿性球團(tuán)的固結(jié)過(guò)程、理論計(jì)算堿性球團(tuán)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(gè)邏輯層次和微觀反映。分析表明，堿性球團(tuán)在實(shí)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(tuán)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(shí)踐表明，熔劑分布均質(zhì)化后，球團(tuán)固結(jié)質(zhì)量保持在較高水平，成品球抗壓強(qiáng)度超過(guò)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(tuán)； 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(tuán)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(tuán)鐵品位高、成品率高、冶金性能優(yōu)良，具有諸多優(yōu)勢(shì)。中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，鋼鐵工業(yè)CO2排放量占全國(guó)總量的15%，其中鐵前工序占鋼鐵總流程的90%。在社會(huì)各個(gè)行業(yè)深入推進(jìn)雙碳目標(biāo)的形勢(shì)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(duì)嚴(yán)峻的減排形勢(shì)，鐵前工序發(fā)展球團(tuán)生產(chǎn)、提高高爐球團(tuán)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(tuán)使用比例，客觀要求生產(chǎn)堿性球團(tuán)，以達(dá)到高爐冶煉的酸堿平衡。國(guó)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(tuán)和塊礦，對(duì)堿性球團(tuán)的研究相對(duì)較少，特別是對(duì)堿性熔劑及球團(tuán)固結(jié)質(zhì)量的研究更少。首鋼京唐公司建立以來(lái)，非常重視球團(tuán)的生產(chǎn)，相繼建立了3條大型帶式焙燒機(jī)生產(chǎn)堿性球團(tuán)，高爐采取高比例球團(tuán)冶煉制度。依托首鋼京唐豐富的堿性球團(tuán)生產(chǎn)實(shí)踐，技術(shù)人員對(duì)堿性熔劑結(jié)構(gòu)優(yōu)化及對(duì)球團(tuán)固結(jié)質(zhì)量的影響進(jìn)行了深入研究。在研究過(guò)程中，逐漸形成了堿性熔劑分布均質(zhì)化的概念，并認(rèn)識(shí)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(kāi)展了基于熔劑分布均質(zhì)化的球團(tuán)配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化試驗(yàn)研究及工業(yè)試驗(yàn)，取得了良好的效果。從概念提出，到試驗(yàn)驗(yàn)證，再到工業(yè)試驗(yàn)，最終應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，這一概念的理論體系在生產(chǎn)實(shí)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(tuán)固結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的物相較多，固結(jié)機(jī)理相對(duì)復(fù)雜。其中鐵酸鈣和液相兩種物相都涉及擴(kuò)散傳質(zhì)，在熱力學(xué)條件滿(mǎn)足的情況下，動(dòng)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(tuán)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(shí)間，從而使反應(yīng)更充分。
2)京唐球團(tuán)的主要含鐵原料秘魯磁鐵精粉與CaO的反應(yīng)能力相對(duì)較弱，體現(xiàn)在同化性溫度較高、液相流動(dòng)性較差。為了獲得更好的球團(tuán)固結(jié)質(zhì)量及冶金性能，需要采取措施強(qiáng)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(gè)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(lèi)CaO反應(yīng)活性，只有在3個(gè)層次上均實(shí)現(xiàn)均質(zhì)化的熔劑才能夠獲得更好的球團(tuán)固結(jié)質(zhì)量和冶金性能。
4)京唐球團(tuán)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(shí)踐表明，熔劑分布均質(zhì)化后，球團(tuán)固結(jié)質(zhì)量保持在較高水平，成品球抗壓強(qiáng)度超過(guò)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。
