任 杰，罗果萍，朱建国，宋 巍，柴轶凡

( 内蒙古科技大学 材料与冶金学院，内蒙古 包头 014000)

摘 要: 以某钢厂使用的 2 种磁铁精粉为原料，分别配加一定比例优等成球性的含铁添加剂代替膨润土，探究含铁添加剂对生球性能、预热球强度及焙烧球强度、还原性和还原膨胀性的影响。结果表明，随着含铁添加剂配比增加，生球抗压和落下强度明显提高，爆裂温度逐渐下降，该添加剂适宜配比为 6% ～ 8%，在此区间内，生球落下强度大于 4 次/( 0．5 m) ，抗压强度大于 10 N/个，生球爆裂温度大于 600 ℃，焙烧球强度大于 2 000 N/个，均满足生产要求。显微观察发现，随着含铁添加剂配比增加，球团显微结构中大片Fe2O3 晶体区域逐渐变小，焙烧球晶桥连接受阻、晶粒互连程度降低、连晶面积减小，晶体间均匀细小的孔隙逐渐聚集、变大。添加剂配比从 4%增加到 10%，焙烧球强度从 2 425．5 N/个降到 1 890．6 N/个，球团矿还原度从 71．46%提高到 76．04%，还原膨胀率由11．3%降低到 8．1%。Factsage7．1 热力学计算结果表明，添加剂配比增加会使球团矿液相生成温度提高，液相生成量减少，当焙烧温度低于1 300 ℃时，液相生成量在生产允许范围之内( 约低于 5%) 。

关键词: 球团; 含铁添加剂; 抗压强度; 还原性能; 磁铁矿; 烧结球团

球团矿含铁品位高、粒度均匀、还原性好，且球团工序能耗仅为烧结工序的 43%^［1］，近年来我国高炉炉料结构中球团矿所占比例不断上升^［2－5］。随着铁矿物储量减少、天然富矿资源日益枯竭，优质铁精矿价格不断上升^［6］，钢铁企业面临着上游原料市场与下游产品市场的双重挤压，“创新驱动、降本增效、转变结构的发展方式”已成为钢铁企业应对当前形势的主要措施^［7］。

目前我国球团矿生产中普遍使用的添加剂为膨润土，生产过程中膨润土可以起到改善铁矿粉成球性能、提高生球强度和爆裂温度等作用，但膨润土的主要成分为硅铝酸盐，球团焙烧过程中，膨润土几乎全部残留在成品矿中，使球团矿品位明显降低^［8－10］。经验表明，膨润土配比每增加 1%，球团矿品位降低 0．66%; 我国球团生产的膨润土平均配比为 3．0%左右( 国外企业通常低于 1%) ，如此高的膨润土配比，不仅使我国球团矿品位显著降低、生产成本显著增加，而且使高炉渣量升高、焦比增加、CO₂ 排放量增多，造成环境污染^{［11－12］}。

本文通过向磁铁矿中配加不同比例的含铁添加剂代替膨润土，探究添加剂配比对球团矿性能的影响。通过含铁添加剂代替膨润土以达到提高球团矿品位、降低球团矿生产成本的目的; 同时还会对我国高炉炼铁节能减排、绿色环保、早日实现碳达峰起到积极作用。

1 实验原料与方法

1．1 原料性能

实验所用造球原料为 2 种磁铁精矿粉，其成分见表 1。其中 1# 矿－74 μm 粒级占比 85%，单价 780 元/t; 2# 矿－74 μm 粒级占比 88%，单价 725．95 元/t。

实验室自主开发的含铁添加剂主要化学成分见表 2。 该添加剂全铁含量达到 62．30%，S、P 含量均较低，因其铁品位高，用来代替膨润土几乎不会影响球团矿品位，且其价格( 单价 542．95 元/t) 低于磁铁矿粉，在不加膨润土的情况下随着该添加剂配比增加，球团矿配矿成本呈下降趋势。

1．2 研究方法

实验过程包括原料成球性指数测试、生球制备与性能检测、球团预热焙烧、抗压强度检测、焙烧球还原性及还原膨胀率测定等。利用 Factsage、扫描电镜能谱分析及矿相显微镜对焙烧球液相生成量及显微结构进行分析，采用 Micro image Analysis ＆ process 软件对球团矿孔洞占比进行定量分析，探究含铁添加剂配比对焙烧球性能的影响。

1．2．1 成球性指数测试分析

对实验所用 2 种磁铁精矿粉及含铁添加剂进行成球性指数测试，分别采用压滤法和容量法测定原料的最大分子水和最大毛细水，用式( 1) 计算物料成球性指数 K ^［13］。