氧化球團(tuán)礦具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和冶金性能，已成為高爐煉鐵不可或缺的優(yōu)質(zhì)爐料。然而，國(guó)內(nèi)磁鐵精礦供應(yīng)不足，使得許多國(guó)內(nèi)鋼鐵廠開始使用進(jìn)口赤鐵礦生產(chǎn)氧化球團(tuán)。與磁鐵礦球團(tuán)相比，赤鐵礦球團(tuán)焙燒溫度高且區(qū)間窄(1300℃~1350℃)，球團(tuán)抗壓強(qiáng)度低，另外，酸性赤鐵礦球團(tuán)冶金性能也較差。其中鏡鐵礦屬于一種重要的赤鐵礦，球團(tuán)焙燒性能及冶金性能比普通赤鐵礦球團(tuán)更差。
研究者對(duì)如何使用赤鐵礦生產(chǎn)高強(qiáng)度氧化球團(tuán)進(jìn)行了大量研究。研究表明，赤鐵礦配加磁鐵礦制備氧化球團(tuán)，可以有效降低預(yù)熱焙燒溫度，提高預(yù)熱焙燒球團(tuán)抗壓強(qiáng)度；配加熔劑生產(chǎn)熔劑性赤鐵礦球團(tuán)也是一條解決途徑。國(guó)內(nèi)球團(tuán)廠一般用赤鐵礦配加磁鐵礦生產(chǎn)高強(qiáng)度球團(tuán)，但隨著赤鐵礦配比的提高，配加磁鐵礦所起到的效果被大大削弱。添加CaO熔劑生產(chǎn)熔劑性球團(tuán)在較低溫度下即可獲得較高機(jī)械強(qiáng)度且還原性較好，但高溫軟熔性能較差，還原膨脹嚴(yán)重。而早期研究表明，球團(tuán)中添加MgO可以降低還原膨脹率，改善高溫軟熔性能。目前，較為系統(tǒng)的研究堿度及MgO含量對(duì)鏡鐵礦球團(tuán)強(qiáng)度及冶金性能的影響，尤其是堿度與MgO共同作用對(duì)球團(tuán)冶金性能的影響方面的研究還鮮有報(bào)道，因此，本文研究堿度和MgO含量對(duì)鏡鐵礦球團(tuán)強(qiáng)度及冶金性能的影響規(guī)律，對(duì)改善球團(tuán)焙燒及強(qiáng)化高爐煉鐵具有較為重要的理論價(jià)值。
原料性能及研究方法
本試驗(yàn)所用原料有巴西鏡鐵礦、膨潤(rùn)土、石灰石和菱鎂礦。由于巴西鏡鐵礦、石灰石和菱鎂礦粒度較粗，在實(shí)驗(yàn)室分別用球磨機(jī)磨到球團(tuán)生產(chǎn)所需粒度及比表面積。鏡鐵礦鐵品位高，脈石礦物及其他有害雜質(zhì)少，為優(yōu)質(zhì)球團(tuán)原料。石灰石和菱鎂礦SiO2含量低，其他有害雜質(zhì)含量很少，為優(yōu)質(zhì)鈣鎂熔劑。試驗(yàn)所用黏結(jié)劑為優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤(rùn)土，各項(xiàng)指標(biāo)如下：蒙脫石含量為92.76%，膨脹容為20mL/g，2h吸水率為342%，-0.074mm含量達(dá)到100%。
試驗(yàn)研究包括配料、混勻、生球制備、生球干燥、干球預(yù)熱焙燒及焙燒球團(tuán)性能檢測(cè)等過程，成品球團(tuán)礦SiO2含量通過添加細(xì)磨石英砂控制在3.0%～3.1%，通過配加石灰石及菱鎂礦調(diào)節(jié)成品球團(tuán)礦堿度和MgO含量，考察堿度和MgO含量變化對(duì)焙燒球團(tuán)抗壓強(qiáng)度、還原度、還原膨脹、低溫還原粉化和高溫軟熔特性的影響。
試驗(yàn)結(jié)果及影響分析
堿度和MgO含量對(duì)抗壓強(qiáng)度和孔隙率的影響。球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度是反映球團(tuán)在轉(zhuǎn)運(yùn)儲(chǔ)存過程及其在還原爐中所能承受壓力大小的重要指標(biāo)，大型高爐要求球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度在2500牛/個(gè)以上。自然MgO含量下，球團(tuán)抗壓強(qiáng)度先隨堿度的提高而增加，堿度增至0.2時(shí)，球團(tuán)抗壓強(qiáng)度就從自然堿度的2400牛/個(gè)增至3500牛/個(gè)；當(dāng)堿度達(dá)到0.4以后，球團(tuán)抗壓強(qiáng)度不再增加。這是由于堿度提高CaO與Fe2O3和SiO2的鐵酸鈣和硅酸鈣等黏結(jié)相，適當(dāng)液相有利于赤鐵礦再結(jié)晶，但過多液相不利于球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的提高。自然堿度下，球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度隨MgO含量的增加而降低，這是因?yàn)榱怄V礦在球團(tuán)預(yù)熱焙燒時(shí)分解，增加了球團(tuán)孔隙率。堿度和MgO共同作用時(shí)，相同MgO含量下，堿度對(duì)焙燒球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律與自然MgO含量下堿度對(duì)球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律基本一致，即球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度先隨堿度的提高而增加，堿度達(dá)到一定值后球團(tuán)抗壓強(qiáng)度不再有明顯增加；相同堿度下，球團(tuán)抗壓強(qiáng)度隨MgO含量的增加而降低，這是由于MgO含量增加，球團(tuán)孔隙率隨之增加，同時(shí)MgO進(jìn)入渣相提高了脈石礦物的熔點(diǎn)，對(duì)液相的生成有一定阻礙作用。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)堿度在0.2以上時(shí)，不同堿度和MgO含量的鏡鐵礦球團(tuán)抗壓強(qiáng)度均可達(dá)到2500牛/個(gè)以上。