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对邯郸球团矿抗压强度的影响

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1 前言

随着国内钢铁行业的迅猛发展，炼铁技术的不断创新，富矿产量减少，贫铁矿石开采量增加，烧结球团的地位在未来会越来越重要[1]。球团矿合理的碱度、SiO2和MgO 含量不仅对球团矿自身的冶金性能产生影响，也能提高高炉生产过后高炉炉况的稳定性，同时也能满足高炉造渣的基本要求[2]。澳大利亚、巴西等国采购矿粉，导致钢铁企业增加了对国外矿粉的依赖性，而近年来国外的矿物价格也逐渐攀升，使钢铁企业的生产成本提高。

我国大部分钢铁企业的高炉都是采用的高碱度烧结矿配加酸性球团或者天然块矿，该搭配下能极大发挥球团矿品位高，强度高的优越性，但是酸性球团会导致软熔性能差，同时使得软熔带透气性下降[3]。潘向阳对碱度对球团矿的冶金性能及抗压强度的研究得出：随着碱度的增加，焙烧球团矿抗压强度呈先上升后下降的趋势，当碱度为1.0 时，焙烧温度控制在1250℃时，焙烧球团矿抗压强度达到最大，满足实际生产对抗压强度的要求[4]。

对于高炉正常冶炼，提高高炉入炉料中的MgO 被认为是最重要的一种方法和途径。通过提高球团矿中的MgO 含量不仅能提高炉渣中的MgO含量，而且还能提高球团矿的冶金性能[5]。张淑会等对MgO 对球团矿的抗压强度的研究得出：当MgO 含量较高时，液相增多阻碍连晶，并且Mg2+进入Fe3O4晶粒阻碍了Fe3O4的氧化，使得球团矿的抗压强度下降[6]。李乃尧等对MgO 对球团矿综合冶金性能的影响的研究得出：随着MgO 的增加MgO 的固溶阻碍了铁元素的氧化和迁移，从而影响赤铁矿的再结晶，使球团矿的抗压强度下降[7]。

SiO2对球团矿的抗压强度和冶金性能有着重要的影响，全国各个钢铁企业也通过对硅粉的运用对成本的降低。青格勒等人研究了低硅对球团矿的影响得出：随着SiO2含量的降低，球团矿的还原膨胀率恶化[8]。所以提高SiO2含量对球团矿冶金性能有所帮助，但王黎光通过对SiO2对球团结构的影响研究得出：添加化学纯SiO2会使球团矿的气孔和硅酸盐都增加，使球团矿的抗压强度降低[9]。抗压强度是衡量球团矿的一个很重要的指标，邯钢高炉目前球团矿的加入量大约在20%左右，生产使用的矿粉种类繁多，其所生产的球团矿质量差，抗压强度较低，所以针对调整不同矿粉的搭配调节SiO2含量从而能使邯郸球团矿抗压强度达到最优，提出此试验研究，同时结合FactSage 模拟软件的使用为邯钢球团矿的实际生产提出重要依据。

2 试验方法

2.1 试验原料及设备

试验原料：本试验采用邯钢实际生产所使用的五种矿粉（邯邢精粉、安徽精粉、沙河精粉、燕山矿粉、PMC 矿粉、）和膨润土。试验所需的试验设备有：圆盘造球机、电子称、烘箱、球团焙烧炉、X- 射线衍射仪、偏光显微镜、蔡司场发射扫描电子显微镜。所需的试验原料化学成分及不同含量SiO2的球团的配比方案见表1、2。

2.2 试验步骤：

表1 矿粉的主要化学成分/%Table 1 Main chemical components of the ore powder物料 TFe SiO2 CaO MgO S Al2O3 TiO2 R2邯邢精粉 65.36 3.65 1.34 2.15 0.233 0.61 - 0.37沙河精粉 63.43 4.01 4.08 2.15 0.19 0.78 - 1.02安徽精粉 66.2 6.94 0.32 0.48 0.043 0.5 - 0.05燕山精粉 66.36 6.91 0.80 0.70 - - 0.11 0.12 PMC矿粉 64.30 1.08 2.57 3.41 - - 2.17 2.38

表2 配矿试验方案/%Table 2 Test scheme of the matching ore编号 SiO2含量PMC矿粉邯邢精粉安徽精粉沙河精粉膨润土59 3.0 61.6 36.4 - - 2.0 60 4.0 22.7 75.3 - - 2.0 61 5.0 - 85.3 12.7 - 2.0 62 6.0 - - 36.3 61.7 2.0 63 7.0 - - 98.0 - 2.0

（1）制备生球：将四种矿粉按照比例称量好加水混匀，选取50 g 的矿粉放到烘箱中测水分含量，半个小时后，称量干燥后的矿粉质量，计算出矿粉中的含水量，并将已经混匀好的料盖住进行焖料，将焖好的料放入直径为1000 mm 的圆盘造球机（倾角为45°，圆边高度为230 mm）中制备生球，转速为20 r/min。（其中工艺参数选择为选择的主要工艺参数为：膨润土加入量2.0%、造球时间13 min、干燥温度300℃）。

（2）测定生球抗压强度：将直径为10 ～ 12.5 mm 的单个生球放置于抗压强度测试机上，直至生球破裂为止，天平上的数据就为每个球团矿生球的抗压强度，每次测20 个生球的抗压强度，取平均值就为该批次球团矿的抗压强度。

（3）测定生球落下强度：将直径为10 ～12.5 mm 的生球于0.5 m 的高度自由落下至10 mm厚的钢板上记下球落下不破裂的次数。每组采用20 个小球，为了减少误差，计算平均值时去掉数据中的最小值与最大值，其余20 个数据的平均值作为该组试验的数据。

文章来源：《硅酸盐学报》网址: http://www.gsyxbzz.cn/qikandaodu/2021/0301/453.html