周林

(山鋼股份萊蕪分公司 技術(shù)中心，山東 濟(jì)南 271104)

摘要: 燒結(jié)混合料制粒可以優(yōu)化混合料顆粒組成，改善料層透氣性，而礦粉的潤濕性對礦粉的制粒性能有較大影響。山鋼萊蕪公司通過礦粉濕容量檢測，篩選出濕容量大、親水潤濕性差的 PB 粉、除塵精粉和古雄精粉 3 種礦粉，在混合制粒之前進(jìn)行加水預(yù)潤濕處理，然后進(jìn)行混合料制粒操作，檢測制粒后混合料的粒度組成及料層透氣性。結(jié)果表明，預(yù)潤濕處理是通過調(diào)整水分在原料顆粒粒子間的分布改變物料的制粒成球過程，進(jìn)而強(qiáng)化混合料制粒效果。

關(guān)鍵詞: 燒結(jié); 混合料; 濕容量; 預(yù)潤濕; 粒度; 透氣性; 制粒

0 引言

混合料制粒作為燒結(jié)生產(chǎn)過程的關(guān)鍵性工序，是將細(xì)粒度粉料粘附到粗大核心顆粒上的過程。良好的制粒效果能改善料層的透氣性，提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量。混合料的制粒效果在很大程度上取決于其礦物組成、親水潤濕性、顆粒的孔隙結(jié)構(gòu)等礦物特性^［1，2］。燒結(jié)配料環(huán)節(jié)應(yīng)該對包括制粒性質(zhì)在內(nèi)的各種影響燒結(jié)行為的物料性質(zhì)進(jìn)行綜合考量，以保證燒結(jié)生產(chǎn)有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。相比于傳統(tǒng)制粒工藝，混合料采用選擇性制粒工藝，針對性地對難制粒礦種預(yù)處理，使其制粒效果得到改善^［3］。預(yù)潤濕制粒工藝根據(jù)不同礦粉的潤濕性差異，選擇親水潤濕差的礦粉在混合制粒之前提前加水，以實現(xiàn)對這些礦粉顆粒的預(yù)潤濕^［4，5］。這樣可以提高這部分物料粒子在參與制粒時的表面含水量，強(qiáng)化顆粒的制粒行為。這種制粒過程水分分配的新措施有望強(qiáng)化混合料的制粒過程、改善混合料的制粒效果。

1 試驗條件

采用 3 種國產(chǎn)精粉和 7 種國外礦粉共 10 種含鐵原料，按不同配比混成兩種成分不同的混勻礦; 還有參與配料的生石灰，白云石等熔劑和返礦，固體燃料為焦粉。實施預(yù)潤濕操作時必須先解決 2 個重要問題: 一是確定需要進(jìn)行預(yù)潤濕處理的鐵礦粉類型及數(shù)量; 二是為待預(yù)潤濕礦粉確定適宜的加水操作。而需要預(yù)潤濕處理的礦粉應(yīng)該是難以制粒的親水性能差的礦粉，這類礦粉吸水率較慢、飽和吸水量較高。吸水飽和度可以用濕容量來表征，它是指一定質(zhì)量的干基物料處于自然堆積狀態(tài)下的最大吸水量^［6］。預(yù)潤濕加水量是使待預(yù)潤濕礦物的含水量達(dá)到其最大飽和含水量 65% ( 潤濕度 65% ) 的加入量。表 1 是通過礦粉濕容量檢測試驗得到的 10 種礦粉的濕容量。可以看出 PB 粉、除塵精粉和古雄精粉濕容量較大，說明其親水潤濕性較差，制粒時需要更多的水分才能達(dá)到制粒要求^［7，8］。故選擇 PB粉、除塵精粉和古雄精粉 3 種礦粉進(jìn)行預(yù)潤濕處理，研究預(yù)潤濕處理對混合料制粒效果的影響。

2 試驗方案

2． 1 配料

對選取的 10 種鐵礦粉調(diào)整 PB 粉的配加量得到兩種試驗用燒結(jié)混勻料，其組成如表 2 所示。

按照表 3 的配比配料得到兩種不同的混合料， 其中燃料和生石灰的配加比例固定為 4． 7% 和10% 。通過調(diào)整其他熔劑的配加比例來保證混合料的堿度以及 MgO 含量不變。

2． 2 預(yù)潤濕制粒

預(yù)潤濕制粒研究是對于同一個混合料方案，在含水量以及其他工藝條件相同的情況下，考察對 PB粉、除塵精粉和古雄精粉進(jìn)行預(yù)潤濕處理后混合料的制粒效果。預(yù)潤濕處理是將需要預(yù)潤濕的礦種自然堆積在直徑 400 mm，高 200 mm 的圓桶中形成鐵礦床層，通過手持噴霧器將提前計算好的加水量以霧化形式均勻加入鐵礦床層，靜置 1 h，保證礦物顆粒得到充分的提前潤濕，再與其他礦種一起進(jìn)行混合制粒。每一批次制粒實驗所使用混合料質(zhì)量為 42 kg。兩種不同混合料預(yù)潤濕加水方案中，PB 粉、除塵精粉和古雄精粉在潤濕度為 65% 時每種礦預(yù)潤濕消耗的水量由計算得到，如表 4 所示。

混合料的混合制粒時間為 8 min，其中，一次混合制粒時間 3 min，二次混合制粒時間 5 min。整個預(yù)潤濕制粒工藝可分 3 個階段進(jìn)行:

(1) 將待潤濕鐵礦粉顆粒按照給定的預(yù)潤濕度( 本研究定為 65% ) 進(jìn)行預(yù)潤濕處理。

(2) 從總含水量扣除預(yù)潤濕操作所消耗的水，將剩余水加入到混合料中混勻，在一次混合階段將預(yù)潤濕后的鐵礦粉及其他物料進(jìn)行混合操作。

(3 ) 在圓筒制粒機(jī)內(nèi)進(jìn)行全部混合料制粒操作。

混合料混合制粒結(jié)束后，進(jìn)行制粒效果的評價與分析。制粒后采用人工篩分法測定顆粒的粒度，3 ～ 8 mm粒級含量被確定為評價制粒效果的關(guān)鍵性粒度指標(biāo)。用通過料層氣體壓差來評價生料層的透氣性。

3 結(jié)果與分析

在實際制粒含水量為 9% 的條件下針對 PB 粉、除塵精粉和古雄精粉 3 種礦粉開展?jié)櫇穸葹?65%的預(yù)潤濕制粒試驗，試驗結(jié)果如表 5 所示。兩組混合料的差別在于 2#混合料減少了 PB 粉的配比，增加了濕容量相對較低的紐曼粉的配比，這樣 2#混合料參與預(yù)潤濕的礦料有所減少。

預(yù)潤濕制粒對混合料制粒效果的影響如圖 1 所示。在與傳統(tǒng)制粒含水量相近的條件下，預(yù)潤濕處理可以進(jìn)一步降低細(xì)粉顆粒( ＜ 3 mm) 的含量，并提高粗粒級混合料的含量，1#混合料大于 3 mm 粒徑含量由 71% 增加至 91% ，2#混合料大于 3 mm 粒徑含量由 78% 增加至 92% ; 混合料制粒后平均粒徑都有增大，1#混合料由 4． 6 mm 增大至 6． 5 mm，2# 混合料由 5． 3 mm 增大至 6． 2 mm。在相同含水量下，預(yù)潤濕處理使更多細(xì)粉顆粒粘附到粗顆粒上，形成混合料顆粒的外層。預(yù)潤濕處理后混合料中大于 3 mm 粒級顆粒的含量更高。這是預(yù)潤濕的鐵礦粉顆粒在制粒過程中優(yōu)先成球長大的重要表現(xiàn)。

預(yù)潤濕處理后混合料大于 3 mm 粒級增加及混合料平均粒徑增大，混合料料層空隙率增大，生料層壓差都有降低，如圖 2 所示。其中，1#混合料料層空氣壓差由 8． 8 kPa 下降至 8． 3 kPa，2#混合料料層空氣壓差由 8． 3 kPa 下降至 8． 0 kPa，生料層透氣性均得到明顯改善。

由圖 1 和圖 2 還可以看出，混合料物料組成的差異對制粒結(jié)果也有影響。當(dāng) 1#混勻礦中 PB 礦粉在 2#混勻礦中被濕容量較低的紐曼礦粉所替代20% 時，制粒后混合料顆粒大于 3 mm 粒級的含量以及料層空氣壓差的值都出現(xiàn)提升現(xiàn)象。因為紐曼礦粉顆粒相比 PB 粉粗，當(dāng)細(xì)粒級顆粒更多時，制粒效果會變差，而通過預(yù)潤濕處理的方式可以使得更多細(xì)粉顆粒粘附到粗顆粒上形成混合料顆粒的外層，1#混合料比 2#混合料的制粒效果提升更加明顯，預(yù)潤濕處理強(qiáng)化制粒效果的作用得到更加明顯地體現(xiàn)。

4 結(jié)論

在混合料制粒水分相同的情況下，通過對 PB粉、除塵精粉和古雄精粉 3 種濕容量大、難以制粒的礦粉進(jìn)行預(yù)潤濕處理，研究了預(yù)潤濕處理工藝對混合料制粒強(qiáng)化的效果，得到以下結(jié)論:

(1) 在合理的預(yù)潤濕度條件下，對制粒效果不佳的礦粉進(jìn)行預(yù)潤濕處理，可以減少混合料細(xì)顆粒的存在，相比傳統(tǒng)制粒工藝而言，制粒效果明顯提高，料層透氣性得到改善。

(2) 預(yù)潤濕制粒工藝可以在傳統(tǒng)制粒工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)一步強(qiáng)化混合料的制粒行為。此外還可以在不顯著增加生產(chǎn)成本的條件下大幅提高制粒效果，是燒結(jié)生產(chǎn)企業(yè)在面對復(fù)雜鐵礦粉用料條件下可采用的一種制粒新工藝。

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