利用干燥技術(shù)提升含碳燒結(jié)球團的強度

1、利用干燥技術(shù)提升含碳燒結(jié)球團的強度1 前言 利用轉(zhuǎn)底爐直接還原的技術(shù)在國內(nèi)很多鋼鐵企業(yè)已經(jīng)普遍 應用，并且隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷革新， 越來越受到更多冶金企業(yè) 的關(guān)注。這種工藝流程在處理鋼鐵企業(yè)的廢棄物方面存在很大的 優(yōu)勢，尤其是對含鉛類物質(zhì)的處理，更是有自己的獨到之處。在 轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)中含碳球團要經(jīng)過運輸、 布料、還原、出料工藝流程， 使得各方面性能指標達到最優(yōu)， 要改善含碳球團的強度主要控制 好烘干以后環(huán)節(jié)，避免運輸當中出現(xiàn)的破碎等問題，很多時候， 燒結(jié)球團的強度不高是導致成材率低下的主要原因， 所以提升燒 結(jié)球團的強度是技術(shù)革新的關(guān)鍵所在。2 實驗2.1 原料中的粘結(jié)劑 粘結(jié)劑：實驗使用粘結(jié)劑

2、為鈣基含碳球團粘結(jié)劑，膨潤土， 瀝青。其中鈣基含碳球團粘結(jié)劑主要成份為CaO膨潤土產(chǎn)自安徽省繁昌縣，瀝青來自某煉焦廠。2.2 實驗裝置主要實驗裝置：1000mm®盤造球機一臺，轉(zhuǎn)速22.2r/min , 傾斜角45.2 ° , YHKC-2型球團強度測定儀一臺，自制烘干設(shè)備 一套，如圖 1 所示。2.3 實驗方法2.3.1 實驗原料配比實驗采用兩種原料配比，見表1配方B是在配方A基礎(chǔ)上用 成球性較好的轉(zhuǎn)爐泥代替成球性較差的機頭灰。 鈣基含碳球團粘 結(jié)劑和膨潤土加入量均為 1.8%。將兩種不同粘結(jié)劑分別加入表 2 中兩種配方的原料中， 得到 4種不同的造球原料 A1, B1,

3、 A2, B2 （其中A1表示原料配方A 加1.8%膨潤土，B1表示原料配方B加1.8%膨潤土，A2表示原料 配方A加1.8%鈣基碳球團粘結(jié)劑，B2表示原料配方B加1.8% 鈣基含碳球團粘結(jié)劑）。2.3.2 生球制造及強度測定分別將4種原料混勻，在直徑為1.0m圓盤造球機中加水進 行造球，造球時間控制在 30min，球團直徑控制在12-14mm使 用YHKC-2型球團強度測定儀對生球進行抗壓強度的測定。使生 球在0.5m高度自由落到厚度為10mm鋼岡板上，對生球落下強度測 定。以上測定均取 10 次測定結(jié)果的平均值作為最終實驗結(jié)果。2.3.3 生球烘干及干球強度測定使用球團自動烘干設(shè)備進行烘干

4、，風壓控制在0.1MPa.取造好的生球 30個為一組放入圖 1 所示烘干設(shè)備中烘干。選取 130， 180, 230C三種不同風溫和1, 1.5 , 2m/s三種不同風速對每種 球團進行烘干，因此對每種球團進行 9 組不同烘干制度的實驗， 每組烘干實驗進行30min。烘干過程中可能出現(xiàn)球團爆裂情況， 烘干實驗結(jié)束后將全部球團取出, 得出剩余完整球團個數(shù), 計算 球團爆裂比，之后采取相同方法測定干球落下強度和抗壓強度。2.3.4 復式造球法 本研究采用復式造球法研究不同造球方法對球團強度的影 響。復式造球法是自行研發(fā)的一種造球方法，主要流程：將造球 原料混勻后按質(zhì)量比1: 4分為Y1、Y2兩份，

5、取出其中Y1份配 加5%粉狀瀝青混勻待用，Y2份則配加1.8%新型含碳球團粘結(jié)劑 造球，控制母球長大速度，使其長到接近所需球團粒度，此時將 Y1 份原料放入球盤中繼續(xù)造球，直到球團粒度達到所需大小。3 結(jié)果與分析3.1 不同種類塵泥對生球強度的影響 通過測量四種球團生球強度，由圖 2 可以看出， B1 和 A1 相 比，使用膨潤土作粘結(jié)劑條件下， 成球性較差的機頭灰被換成成 球性較好的轉(zhuǎn)爐泥，使得生球平均抗壓強度由 6.86N 提高到 22.35N，生球平均落下強度由 2.9次/0.5m提高到12次/0.5m。 B2和A2相比，使用鈣基碳球團粘結(jié)劑作粘結(jié)劑條件下，生球抗 壓強度由19.83N提

6、高到54.28N，生球落下強度由8.0次/0.5m 提高到11.0次/0.5m。轉(zhuǎn)爐泥具有粒度細、 比表面大和親水性強， 在成球過程中因 易吸水而快速被水浸潤， 固體顆粒之間迅速產(chǎn)生毛細力將固體顆 粒緊密連接在一起，所以球團內(nèi)部致密，抗壓和落下強度高，而 機頭灰性質(zhì)卻正好相反。因此可以證明， 使用成球性較好的轉(zhuǎn)爐泥代替成球性較差的 機頭灰可以大幅提高生球抗壓和落下強度。3.2 不同種類粘結(jié)劑對生球強度的影響 通過測量以上四種球團生球強度， 在圖 2中可以看出， 使用 不同種類粘結(jié)劑所造出球的生球強度不同。A2和A1相比，在相同塵泥配方條件下， 使用鈣基含碳球團粘結(jié)劑代替膨潤土作為粘 結(jié)劑，生球

7、的抗壓強度由 6.86N提高到19.83N,生球落下強度 由2.9次/0.5m提高到8.0次/0.5m。B2和B1相比，生球抗壓強 度由22.35N提高到54.28N，生球落下強度由12.0次/0.5m降低 到11.0次/0.5m，落下強度值雖有所降低，但均滿足實際生產(chǎn)要求。由于不同種類粘結(jié)劑對塵泥的粘結(jié)機理不同， 從而導致粘結(jié) 效果不同。 膨潤土是以蒙脫石為主要成份的粘土礦物， 由兩個硅 氧四面體夾一層鋁氧八面體組成型晶體結(jié)構(gòu)，一般結(jié)構(gòu)式為 (Na, Ca) 0.33 (Al , Mg 2Si4O10 - nH2O由于膨潤土晶胞 帶有負電荷， 具有吸附陽離子的能力， 即在膨潤土晶胞形成的層

8、狀結(jié)構(gòu)間存在Ca2+ Mg2+ Na+, K+等陽離子，此陽離子與膨潤 土晶胞間僅存在靜電作用，很不牢固，易被其它陽離子交換。鈣 基含碳球團粘結(jié)劑主要成份為 CaO在遇水反應后仍能夠與空氣 中CO2反應生成CaCO3由于Ca2+含有兩個單位正電荷，所以能 夠與CO32-1以及其它陰離子產(chǎn)生更強靜電吸附，Ca2+與 CO32之間吸附很牢固，不易被其它陽離子交換。因此可以證明鈣基含碳球團粘結(jié)劑對球團產(chǎn)生更好的粘結(jié)作用，使生球抗壓和落下強度保持較高水平。3.3 烘干制度對干球強度的影響 對比用 9種不同烘干制度， 測量各組實驗球團的抗壓和落下 強度如圖 3 所示。從圖3中可以看出，以膨潤土為粘結(jié)劑造

9、出的球團A1和B1的抗壓和落下強度受烘干制度影響很小，除B1的No.1因烘干過程全部爆裂無法測量外， 其它烘干制度下球團的落下和抗壓強度 只是在小范圍波動。而使用鈣基含碳球團粘結(jié)劑的球團A2和B2的抗壓和落下強度受烘干制度影響較大，例如A2和B2在No.8烘干制度下烘干得到的干球抗壓和落下強度均大于其它組， 而在 No.2 和 No.6 烘干制度下球團強度卻均不及其它組。影響烘干制度的因素主要是風溫和風速， 風溫和風速高則球 團會被迅速加熱， 使得球團內(nèi)部自由水迅速汽化并以水蒸氣形式 逸出球團并被熱風帶走。 如果風溫和風速過高， 則自由水在球團 內(nèi)部劇烈汽化，此過程會增大塵泥顆粒之間因失水而形

10、成的孔 隙，對于A2和B2,自由水劇烈汽化還會破壞 CaCO：之間形成的 網(wǎng)狀晶須，導致球團內(nèi)部聚合力降低， 球團抗壓和落下強度降低。 此外，加熱干燥過程從球團表面開始，若風溫風速過高，則球團 表層失水快速收縮， 而球團內(nèi)部自由水汽化膨脹， 此時球團內(nèi)部 產(chǎn)生向外的膨脹力，膨脹力過大會使球團發(fā)生爆裂，例如 B1 在 No.1 烘干制度下全部爆裂。但如果烘干風溫和風速過低，則使 球團不能完全烘干，冷卻后球團中自由水的存在破壞了 CaCO3形 成的網(wǎng)狀晶須，導致球團強度降低，例如 No.6 烘干制度下球團 強度低于其他組。因此可以證明， 烘干制度對球團干燥后強度有很大影響， 在 保證球團完全烘干的基礎(chǔ)上要盡量降低烘干溫度和風速。 使用鈣 基含碳球團粘結(jié)劑條件下， 通過調(diào)節(jié)烘干制度進行優(yōu)化， 得出最 優(yōu)烘干制度為No.8，即烘干風溫180C，風速1.0m/s。4 結(jié)論綜合以上實驗，得到如下結(jié)論。(1 )使用成球性較好的轉(zhuǎn)爐泥代替成球性較差的機頭灰， 可以顯著提高生球和干球的落下和抗壓強度。(2) 選用鈣基含碳球團粘結(jié)劑完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)球團粘結(jié)劑膨 潤土造球，配入量 1.8%，可顯著提高生球和干球的落下和抗壓 強度，降低生球在