巴西赤铁精矿在500万吨球团生产中的应用

一、前言

目前，我国球团原料仍然以磁铁精矿为主，但随着球团生产的迅速发展，磁铁精矿产量满足不了球团生产的需要。首先是国产精矿粉含铁品位低，粒度粗，粒度分布不合理，水分高，对我国球团矿的生产和发展产生不利的影响。另外，随着我国球团矿生产规模的扩大，国产精矿粉的产量不足，因此国内有不少企业筹划或正在利用进口精矿生产球团矿。但是进口矿主要为赤铁矿，因此本文就巴西赤铁精矿在我厂的生产使用情况作一简单总结和介绍。

二、500万吨/年球团工艺简介

鄂州球团厂设计规模为500万吨/年，产品结构为酸性球团矿，采用链篦机—回转窑生产工艺；铁原料为80%进口巴西赤铁矿，20%自产磁铁矿(实际使用中因受市场影响在15～40％波动)；燃料采用煤粉和天然气。造球为圆筒造球机。另有干燥机、高压辊磨机、立式混合机等对造球料进行预处理。其工艺简图如下。

图1  500万吨/年球团生产工艺简图

因设计上考虑了高赤铁矿比例，与以磁铁精粉为主的工艺相比，在热工设备的选型上有所差异。主要工艺设备如下：链篦机：5.664×69.4m，回转窑：φ6.858×45.72m，环冷机：φ21.94m×3.65m。

三、巴西矿的原料分析

我厂球团生产铁原料主要为巴西北部卡拉加斯赤铁精矿和自产磁铁精矿，其化学成分如下表1。由表1可见：巴西矿品位较高，硅含量少。硫、磷等有害杂质少，粒度较细，特别是小于10μm的含量达27．57％，在球团生产过程中，这种微细颗粒对提高生球效果是有利的。但铝含量偏高，水份偏大。

表1  铁精矿主要理化性能

四、巴西矿经高压辊磨处理的情况

辊磨机是将铁精矿进行加工处理的设备，通过辊压使物料比表面积增大，从而提高物料成球性能和生球强度。我厂采用一次辊压加边料返回的工艺配置。边料返回量约10％。设备处理能力760t/h。高压辊磨机主要由两个磨辊组成。一个磨辊固定在设备机架上，另一个安装在滑轨上可以自由移动，滑轨则固定在机架上。两个磨辊之间的间距不固定，可以根据粉磨物料的锲合特性自动调整。物料的锲合特性越高，磨辊间的间距就越大。粉磨压力是通过移动磨辊施加到磨辊间的料床上。我厂的生产实践表明，巴西矿属于易磨矿，高压辊磨对处理巴西矿的效果明显，比表面积提高700～900cm²/g，经高压辊磨处理后，造球效果明显提高。

图2  高压辊磨处理原料铁精矿简图

五、巴西矿的造球性能

生球是焙烧和成品球团的基础。没有良好的生球质量，无论采用何类焙烧工艺，成品球团矿质量均得不到保证。决定生球质量的因素主要是造球原料与造球工艺参数两个方面。我厂采用的是圆筒造球机工艺，其工艺特点主要是生球不能自动分级，内循环返料比大。因生球与返矿混杂使生球表面粘有矿粉，表面不光滑。从而对造球原料要求更苛刻。我厂造球产、质量情况如下表2。

表2  生球质量情况

投产初期试生产阶段，全部为巴西矿，因各种原因干燥机未正常投运，4月份投运了一段时间，后因故障停运。巴西矿来料水分大 (11％～l 3.5％)，对造球质量以及生产操作的稳定性带来影响。同时投产初期，高压辊磨未调试好，铁精粉的细度不能稳定。对比高压辊磨机使用与否，发现对原料细度、成球性以及造球质量的影响较大。生产全部为巴西矿时，生球水分相对较高。加大了对热工系统的负荷。后因原料结构调整，逐步增加自产矿比例。配加自产矿后，生球水份稍有下降，同时因设备改造和操作水平的提高，烘干、润磨，热工操作等逐步稳定，因而球团生产也逐步正常和稳定，造球台时产量稳步提高。但生球表面光洁度下降。生球强度仍不太理想，生球含粉率较高。总之100％～70％的巴西红矿配比均能造出合格生球，膨润土添加量少。能基本满足工艺生产。

六、球团焙烧与成品球质量

我厂球团生产热工制度设计上考虑了高赤铁矿比例。采用了完善的风流系统。鼓风干燥段的低温热风来自环冷机第三冷却段；抽风干燥段热源是来自链篦机预热Ⅱ段的回收热废气；预热I段热源是来自环冷机二冷段的热废气；预热Ⅱ段热源是来自回转窑窑尾的热废气；环冷机第一冷却段高温热风直接入窑作二次风。同时链篦机预热二段及回热管道上增设管道烧咀。实践证明，这种风流系统是合理、可靠的，对原料适应性强。配加高比例巴西红矿甚至100％全红矿生产的球团能完全达到磁铁矿球团的质量指标。强度高，硫、磷等有害杂质少，还原度高，质量稳定。但是红矿用量太多，还原膨胀和还原粉化较大，配加30％左右国内磁铁矿对降低还原膨胀和还原粉化有利。生产的成品球质量情况如下表3。主要热工参数如下表4。

表3  成品球质量情况

表4  主要热工操作参数

投产初期，主要为红矿，温度控制较高，加之对生球产、质量波动经验不足，热工操作调整相对较差，但仍能生产出优质高品位、高强度的球团产品。通过投产几个月后的生产实践，逐步摸索出了适合本厂的工艺控制参数，并根据红矿配比和产量变化，及时修定了工序控制标准，规范了热工操作；重点加强了链箅机高点温度的控制，链算机、窑头、环冷I段、环冷II段负压操作的控制。

七、巴西中、南部矿对生产的影响

生产实际中，铁原料主要为巴西北部卡拉加斯赤铁精矿，由于受市场供求影响，巴西中、南部矿在我厂也有少量使用。巴西南部矿粒度较粗，比表面积仅400～700cm²/g，具体见下表5。外观呈微黑色，有金属亮泽。该矿0．2～0．1 mm粒级颗粒较多。这部分颗粒不仅降低了精矿的比表面积，而且成球性能差。配入后明显影响生球产量，同时主要粘附在生球表面，使得生球表面粗糙，质量下降，干球抗磨性能下降，在回转窑内形成粉末。对生产影响较大。但是南部矿品位较高，Al₂O₃含量低，且具有成本优势。据我厂使用经验：巴西南部矿控制在5～8％的配比是一种相对成功的尝试。

表5  铁精矿主要理化性能

八、结论

（一）巴西卡拉加斯赤铁精矿铁品位高，杂质含量少，可磨性好。造球效果好。

（二）以巴西赤铁矿为主生产球团矿，在生产中，采取相应的措施，从工艺上完善高压辊磨、热工操作制度等手段，用100％的红矿完全能生产出高品位、高强度的球团矿。但是用高比例的红矿要注意铝含量偏高和还原膨胀及低温还原粉化偏高的情况。

（三）配加30％左右的国内磁铁矿既可改善焙烧性能，又能解决全巴西矿生产球团矿低温还原粉化偏高的问题。

（四）巴西南部矿配5～8％是相对成功的适宜配比。