米哈伊洛夫控制球团矿冶金性能的研究

前言

球团矿具有显著优势特性：含铁量高；负载运输过程中稳定；冶金性能可综合设定。

对铁品位的要求，通过富选使脉石含量不超过3%的精矿粉来实现。该条件的满足可以与澳大利亚和巴西等地的矿石原料生产者相竞争，也具备了在直接还原铁工艺中使用球团矿的先决条件。

转鼓试验细粒级粉矿含量是评价球团矿强度的关键参数，一般可通过焙烧制度的控制实现。球团矿冶金性能预设值的实现问题是比较复杂的，因为许多参数之间是相互排斥关系。例如，通过降低球团矿的气孔率可以提高其抗压强度，但同时会降低其还原性。

本文目的是研究球团矿冶金性能的变化规律，并在此基础上探究控制其冶金性能的思路。此前已进行过多次控制球团矿质量的探索试验，其方法为配加石灰石、白云石助熔剂以及镁质添加物和铝土矿。这些研究及其他研究表明，在某些矿冶企业中，矿石成分的变化受到了限制，而某些偶然因素的作用可与助熔剂的效果相比拟。这些因素发挥的作用是通过统计数据和对发挥作用方式和规律性的系列分析显现出来的。在探索研究中应遵循的原则是试剂的消耗要少，并且可以实现球团矿性能在较宽的范围变化。

本研究的方法是模拟实际生产中获得球团矿过程的标准研究方法。作为研究对象，选择了俄罗斯米哈伊洛夫矿冶联合企业铁精矿生产的球团矿，研究期限为2014-2020年。

生产实践

以铁精矿为基础生产的球团矿，硅酸盐脉石作为黏结剂影响其矿物组成和结构，而在宏观结构上表现为气孔的形成。在低碱度和低氧化镁含量的球团矿中，玻璃相在高碱度易熔性硅酸盐脉石的基础上得以形成，钠和钾集中在硅含量高的玻璃相中。在低碱度球团矿中，氧化镁含量的提高会导致结晶相的出现。

碱度的降低是与球团矿中脉石矿物总体数量的增加相关联的。熔剂可促进球团矿铁矿物相组成的变化。在铁矿物相中，氧化钙的含量与碱度成反比：碱度越高，氧化钙越少。这可能与硅酸盐相的结合有关。熔剂的添加会导致球团矿结构的重大变化：它们会变得更加疏松，相应地，气孔壁的平均厚度在变薄，同时也改变着硅酸盐相的结构和组成。随着CaO/SiO2碱度的提高，硅酸钙结晶相的份额增多了。

统计数据显示，碱度0.1-0.4的熔剂性球团矿，一是具有较低的热强度和较高的还原性，即，在这一碱度范围内，硅酸二钙的进一步发展和相变会导致球团矿的粉化，并使球团矿形成更高的气孔率；二是具有更低的软化-熔化温度范围值，软化温度随着球团矿中FeO含量的增加而提高。其他控制球团矿性能的方法是调整它们的粒度组成。球团矿不同粒度组成与其抗压强度相关。

以现代方法研究出的试验数据和结果，可以保证通过焙烧制度和原料组成的选择确定获得所需的一系列冶金性能。

冶金性能控制思路

冶金性能依赖于原始物料、造球焙烧制度，相应地，在初始阶段就要求选择精矿类型和熔剂类型，但在实际生产过程中往往会受到限制。高品位铁精矿，一般来说，具有更高的比表面积，这样就要求进行造球制度和黏结剂配合工艺的调整。除此而外，与物质组成、造球工艺、以及富选工艺相关联。比如，与浮选药剂组成的联系，铁精矿可以具有更好的亲水表面或疏水表面。所有这些变化，不仅要求造球设备运行制度的调整，而且要求对部分原料的替换。在这种情况下，在它们的热加工工艺中，原始球团矿和过程动力学将会与原设计不同。相应地，要求焙烧机的运行制度和加热流程也要进行调整。熔剂的选择要依据球团矿化学组成：氧化镁含量和碱度的要求来进行。

球团矿组成确定以后，在已有数据基础上制定冶金性能和焙烧过程的数学模型，进行球团矿焙烧试验及其冶金性能的检测以检验模拟结果的相符性，进一步进行模型适应性研究并计算出最优的工作制度。

在焙烧过程最终模拟计算的基础上，实现包含有必须验证内容的实际生产。米哈伊洛夫矿冶联合企业和ТОРЭКС公司从2014年开始实现了生产实践和科技试验深入结合的方案，在此框架中实现了如下工作内容：设备和工艺的仪器跟踪；球团矿冶金性能的确定；提高生产效率方案的深入拟定；深入拟定工艺和设计文件；创新推广和工业试验的验证；科技信息的交流。未来，计划进行以获取球团矿冶金性能预测数据为目的的焙烧机数字化研究。

结论

1）在实际生产中，球团矿冶金性能的改变是可以控制和管理的；

2）球团矿性能形成规律的研究和对其控制方法的研究，可以由生产实践和科学试验深入结合的模式来完成；

3）在米哈伊洛夫矿冶联合企业公司的实际生产中，球团矿冶金性能的控制可以通过下列方式实现：不同级别富选精矿的利用、熔剂的配比、球团矿粒度组成的选择及焙烧制度的选择。

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