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冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)直接還原試驗(yàn)研究

文檔作者：雷鵬飛文檔來源：酒鋼集團(tuán)宏興股份公司鋼鐵研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月18日
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第３９ 卷第１ 期
２０１７ 年２ 月
甘　肅　冶　金
ＧＡＮＳＵ?。停牛裕粒蹋蹋眨遥牵?
Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．１
Ｆｅｂ．，２０１７
文章編號(hào)：１６７２-４４６１（２０１７）０１-００１８-０５
冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)直接還原試驗(yàn)研究
雷鵬飛
（酒鋼集團(tuán)宏興股份公司鋼鐵研究院，甘肅　嘉峪關(guān)?。罚常担保埃埃?
摘　要：以酒鋼高爐瓦斯灰、轉(zhuǎn)爐ＯＧ 泥、轉(zhuǎn)爐二次除塵灰和自產(chǎn)鐵精礦為主要含鐵原料制備復(fù)合球團(tuán)開展直接還
原試驗(yàn)。通過利用馬弗爐模擬平鋪料式隧道窯焙燒過程開展基礎(chǔ)性試驗(yàn)研究，考察焙燒溫度、焙燒時(shí)間、球團(tuán)配比
等條件對(duì)金屬化球團(tuán)金屬化率、抗壓強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明：金屬化球團(tuán)金屬化率和抗壓強(qiáng)度指標(biāo)均隨焙燒溫度的
提高和焙燒時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，綜合考慮金屬化率和抗壓強(qiáng)度指標(biāo)，球團(tuán)在焙燒溫度１ ２００ ℃、焙燒時(shí)間１００ ｍｉｎ
時(shí)是比較適宜的；不同瓦斯灰配入量條件下試驗(yàn)結(jié)果表明，球團(tuán)金屬化率隨瓦斯灰配入量的增加而升高，抗壓強(qiáng)度
隨瓦斯灰配入量的增加而降低。在此基礎(chǔ)上，利用３０ ｍ平鋪料式隧道窯裝置開展了直接還原半工業(yè)驗(yàn)證試驗(yàn)，最
終取得金屬化球團(tuán)鐵品位７３．５１％、金屬化率８８．７６％、抗壓強(qiáng)度平均２ ３２８ Ｎ、脫鋅率９５．１０％的試驗(yàn)指標(biāo)，金屬化球
團(tuán)抗壓強(qiáng)度等各項(xiàng)指標(biāo)均滿足酒鋼高爐或轉(zhuǎn)爐用料要求，說明通過平鋪料式隧道窯處理冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)在
技術(shù)上是可行的。
關(guān)鍵詞：含鐵塵泥；瓦斯灰；轉(zhuǎn)爐除塵灰；復(fù)合球團(tuán)；直接還原
中圖分類號(hào)：ＴＦ０４６．２；ＴＦ０４２ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ
Direct Reduction Test Researcho n Bearing rI on Sludeg and
Dust Compound Pellet Preparation
ＬＥＩ Ｐｅｎｇ-ｆｅｉ （Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｏｎｇｘｉｎｇ Ｉｒｏｎ ＆ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｊｉｕｑｕａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｊｉａｙｕｇｕａｎ ７３５１００，Ｃｈｉｎａ）
Abstract： Ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｐｅｌｌｅｔ ｔｅｓｔ ｏｎ ｂｅａｒｉｎｇ ｉｒｏｎ ｃｈａｒｇｅ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｄｕｓｔ，ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｓｌｕｄｇｅ，ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｄｕｓｔ ａｎｄ ｉｒｏｎ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗａｓ ｐｒｏｃｅｅｄｅｄ ｔｏ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ．Ｂａｓｉｃ ｔｅｓｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｐｅｌｌｅｔ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ｗｉｔｈ ｍｕｆｆｌｅ ｆｕｒｎａｃｅ ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ ｔｕｎｎｅｌ ｋｉｌｎ ｒｏａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｒｏａｓｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｒｏａｓｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ
ｒａｔｉｏ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｐｅｌｌｅｔ ｍｅｔａｌｌｉｚｅｄ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ｔｈｅ ｆｉｎｄｉｎｇ ｓｈｏｗｅｄ ｐｅｌｌｅｔ ｍｅｔａｌｌｉｚｅｄ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ
ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｄａｔａ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ｒａｉｓｉｎｇ ｒｏａｓｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ， ｍｅｔａｌｌｉｃ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｄａｔａ ｗａｓ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｗｉｔｈ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏａｓｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ １ ２００ ℃ ａｎｄ ｒｏａｓｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆ １００ ｍｉｎｕｔｅｓ， ａｎｄ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｄａｔａ ｗａｓ ｖａｒｉｏｕｓ
ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｄｕｓｔ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ．Ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ ｓｅｍｉ-ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｔｅｓｔ ｗｉｔｈ ｔｕｎｎｅｌ ｋｉｌｎ ｗａｓ ｐｒｏｃｅｅｄｅｄ．Ｍｅｔａｌｌｉｃ
ｐｅｌｌｅｔ ｗｉｔｈ ｇｒａｄｅ ｏｆ ７３．５１％， ｍｅｔａｌｌｉｚｅｄ ｒａｔｉｏ ｏｆ ８８．７６％， ａｖｅｒａｇｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ２ ３２８ Ｎ ａｎｄ ｚｉｎｃ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ ｏｆ ９５．１０％
ｃｏｕｌｄ ｍｅｅｔ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．Ｒｅｌａｔｅｄ ｂｅａｒｉｎｇ ｉｒｏｎ ｓｌｕｄｇｅ ａｎｄ ｄｕｓｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ ｃｏｍｐｏｕｎｄ
ｐｅｌｌｅｔ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｕｎｎｅｌ ｆｕｒｎａｃｅ ｗａｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ．
Key Words： ｂｅａｒｉｎｇ ｉｒｏｎ ｓｌｕｄｇｅ ａｎｄ ｄｕｓｔ；ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｄｕｓｔ；ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｄｕｓｔ；ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｐｅｌｌｅｔ；ｄｉｒｅｃｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ
1　引言
冶金含鐵塵泥主要是指鋼鐵企業(yè)高爐和轉(zhuǎn)爐產(chǎn)
生的除塵灰。在高爐煉鐵過程中，鐵礦中所含有的
雜質(zhì)，如鉛、鋅等被還原，并在高溫下形成蒸氣，與高
爐爐料的微細(xì)粉塵一起隨高爐煤氣被帶出爐外，再
通過爐外的煤氣除塵凈化系統(tǒng)將之捕著收集，高爐
除塵灰是鋼鐵企業(yè)主要固體排放物之一。高爐煤氣
除塵系統(tǒng)一般由重力除塵和精細(xì)除塵兩段組成，經(jīng)
第一段捕集下來的干式粗粒粉塵稱為重力灰；第二
段精細(xì)除塵器一般采用干式布袋除塵器或濕法除塵
系統(tǒng)，干式除塵得到的細(xì)粒粉塵稱為瓦斯灰，濕式除
塵得到產(chǎn)物經(jīng)沉淀處理后得到的污泥稱為瓦斯
泥［１］ 。同樣，在轉(zhuǎn)爐煉鋼的過程中，產(chǎn)生大量爐塵，
萬方數(shù)據(jù)
在國(guó)內(nèi)，處理轉(zhuǎn)爐煤氣絕大多數(shù)用濕法收塵，就會(huì)與
爐塵混合成ＯＧ 泥。
酒鋼公司嘉峪關(guān)本部每年產(chǎn)生高爐重力灰
５ 萬ｔ左右，高爐瓦斯灰（布袋灰）６ 萬ｔ 左右，過去曾
將重力灰、瓦斯灰全部直接用于燒結(jié)，因鋅等有害雜
質(zhì)含量高，已經(jīng)停止在燒結(jié)配加。后有民營(yíng)企業(yè)在
酒鋼廠區(qū)內(nèi)建有三條回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線，用于處理含鋅
較高的瓦斯灰，但裝備水平落后，經(jīng)濟(jì)性差、環(huán)保不
達(dá)標(biāo)，現(xiàn)都已處于停產(chǎn)狀態(tài)。目前，酒鋼瓦斯灰主要
處于堆存狀態(tài)，由于產(chǎn)生量大，長(zhǎng)期堆存不僅占用土
地、影響環(huán)境，而且造成資源浪費(fèi)。同樣，酒鋼公司
嘉峪關(guān)本部轉(zhuǎn)爐ＯＧ 泥年產(chǎn)生總量約１２ 萬ｔ（含
水），鐵品位高達(dá)５５％以上，因無有效的脫鋅提鐵技
術(shù)，只能委外加工。因此，急需開發(fā)出一種既能高效
回收利用有價(jià)金屬Ｆｅ，又能去除或回收ＺｎＯ 產(chǎn)生收
益的工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)各類冶金塵泥的有效
循環(huán)利用。
目前，關(guān)于高爐瓦斯灰在國(guó)內(nèi)外的綜合利用情
況，鄧永春［２］ 等對(duì)國(guó)內(nèi)外高爐瓦斯灰綜合利用的研
究現(xiàn)狀和應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，主要對(duì)高爐瓦斯灰
直接作燒結(jié)配料、利用選礦方法回收鐵和碳、回收鋅
等有色金屬元素、制備絮凝劑、作為吸附劑、高爐瓦
斯灰和煤粉混合噴吹等幾種處理方式的研究與應(yīng)用
情況進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，但各種處理方式都沒有達(dá)
到有效綜合利用的目的。本研究以酒鋼本部高爐瓦
斯灰和轉(zhuǎn)爐ＯＧ 泥等含鐵物料為原料，充分利用其
中的Ｆｅ、Ｃ、Ｚｎ 等有價(jià)元素，制備大粒徑復(fù)合球團(tuán)進(jìn)
行直接還原工藝試驗(yàn)研究，使鐵氧化物利用復(fù)合球
團(tuán)瓦斯灰當(dāng)中自身的碳快速還原，并且通過復(fù)合球
團(tuán)外殼抑制還原膨脹，提高球團(tuán)還原后強(qiáng)度，同時(shí)使
球團(tuán)中氧化鋅還原煙化后回收利用，最終得到滿足
高爐或轉(zhuǎn)爐使用要求的金屬化球團(tuán)。通過馬弗爐模
擬平鋪料式隧道窯焙燒過程開展基礎(chǔ)性試驗(yàn)研究，
考察球團(tuán)配比、焙燒溫度、焙燒時(shí)間等條件對(duì)球團(tuán)金
屬化率、抗壓強(qiáng)度的影響；在此基礎(chǔ)上，利用平鋪料
式隧道窯裝置開展復(fù)合球團(tuán)直接還原半工業(yè)驗(yàn)證試
驗(yàn)，進(jìn)一步探索隧道窯處理冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)
在技術(shù)上的可行性。
2　試驗(yàn)原料
本次試驗(yàn)以酒鋼高爐瓦斯灰、轉(zhuǎn)爐ＯＧ 泥、轉(zhuǎn)爐
二次除塵灰和自產(chǎn)鐵精礦為主要含鐵原料制備復(fù)合
球團(tuán)，其中復(fù)合球團(tuán)以高爐瓦斯灰當(dāng)中的碳為還原
劑，球團(tuán)外附新疆廣匯煤主要用于防止球團(tuán)還原后
粘結(jié)。試驗(yàn)原料具體化學(xué)成分詳見表１－表４。2．1　基礎(chǔ)性試驗(yàn)原料
表１　基礎(chǔ)性試驗(yàn)主要含鐵原料化學(xué)成分／％
名稱 ＴＦｅ ＳｉＯ２ ＣａＯ ＭｇＯ Ａｌ２Ｏ３ Ｓ Ｐ Ｃ ＺｎＯ Ｉｇ 瓦斯灰 ３６．４６ ８．０７ ６．４１ １．６４ ２．５８ ０．６９３ ０．０２６ ２１．７５ ４．０６ １６．１２ ＯＧ 泥 ６１．１５ ２．３２ ６．５７ １．２６ ０．３７ ０．１３５ ０．０５８ １．１０ ０．２６９ ２．８５ 二次灰 ５５．４７ ４．５９ ５．６５ １．４９ ０．９３ ０．４９０ ０．０５０ １．３６ ０．８８５ ２．９９ 鐵精礦 ５３．７１ ８．２２ １．２０ ３．０７ １．２４ ０．３９３ ０．０１３ １．７２１ ０．０６７ ７．７１ 表２　基礎(chǔ)性試驗(yàn)新疆廣匯煤工業(yè)分析結(jié)果／％
成分Ａｄ Ｖｄａｆ Ｍａｄ Ｆｃａｄ Ｓｔ．ｄ Ｑｎｅｔ．ｖａｒ（Ｊ）
含量 １０．７４ ４８．７９ ４．６１ ４３．６０ ０．８６ ２１５３０ 2．2 　半工業(yè)試驗(yàn)原料
表３　半工業(yè)試驗(yàn)主要含鐵原料化學(xué)成分／％
名稱 ＴＦｅ ＳｉＯ２ ＣａＯ ＭｇＯ Ａｌ２Ｏ３ Ｓ Ｐ Ｃ ＺｎＯ Ｉｇ 瓦斯灰 ４０．９６ ６．５０ ４．９８ ６．９８ ０．９７ ０．６１０ ０．０７２ １５．２４ ５．１８０ １２．９５ ＯＧ 泥 ６２．６８ ２．０６ ７．６６ １．３４ ０．２６ ０．１６５ ０．０９５ １．１３５ ０．３４５ ４．３８ 二次灰 ５０．８２ ６．７１ ８．４１ ３．１０ １．２２ ０．０４０ ０．１１２ ０．１４６ ０．５８４ ３．０６ 鐵精礦 ５３．３３ ８．１９ １．３７ ３．２８ １．３３ ０．４０２ ０．０１４ １．８７３ ０．０６２ ７．９７ 表４　半工業(yè)試驗(yàn)新疆廣匯煤工業(yè)分析結(jié)果／％
成分Ａｄ Ｖｄａｆ Ｍａｄ Ｆｃａｄ Ｓｔ．ｄ Ｑｎｅｔ．ｖａｒ（Ｊ）
含量 １０．９２ ４９．０９ ４．９８ ４３．１０ ０．７８ ２１ ５２８ 第１ 期　　　　　　　　　　 　雷鵬飛：冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)直接還原試驗(yàn)研究　　　 １９
萬方數(shù)據(jù)
3　試驗(yàn)設(shè)備
3．1　基礎(chǔ)性試驗(yàn)主要設(shè)備
⑴焙燒設(shè)備。電阻爐（俗稱馬弗爐），型號(hào)ＳＸ２-
８-１６。
⑵樣品干燥設(shè)備。電熱鼓風(fēng)干燥箱，型號(hào)１０１-
１ＡＳ。
⑶圓盤造球機(jī)。非標(biāo)，圓盤直徑８００ ｍｍ、盤邊
高度１４０ ｍｍ、電機(jī)功率２．２ ｋＷ，轉(zhuǎn)速人工調(diào)節(jié)。
⑷球團(tuán)抗壓強(qiáng)度檢測(cè)設(shè)備。電子壓力試驗(yàn)機(jī)，
型號(hào)ＬＤ-２０ＹＢ-２。3．2　半工業(yè)試驗(yàn)主要設(shè)備
⑴焙燒設(shè)備。非標(biāo)，３０ ｍ 平鋪料式隧道窯。其
中隧道窯有固定的預(yù)熱段、高溫段、冷卻段，通過窯
頭布料裝置將焙燒物料裝入臺(tái)車上方的料盆內(nèi)，間
歇地推入窯內(nèi)，焙燒后從冷卻段出料、卸料，窯尾冷
卻段后配置干燥床，可用于樣品等物料的干燥；隧道
窯火咀數(shù)量１０ 個(gè)，燃料采用ＬＰＧ（石油液化氣），料
盤有效尺寸為１ ５００×７５０ ×１８０ ｍｍ。
⑵圓盤造球機(jī)。非標(biāo)，圓盤直徑１ ２００ ｍｍ、盤
邊高度３５０ ｍｍ、電機(jī)功率２．２ ｋＷ，轉(zhuǎn)速人工調(diào)節(jié)。
⑶球團(tuán)抗壓強(qiáng)度檢測(cè)設(shè)備。電子壓力試驗(yàn)機(jī)，
型號(hào)ＱＴ-１０Ａ。
4　研究方法
4．1　復(fù)合球團(tuán)制備
冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)制備如圖１ 所示，主要
分為造球核、造球殼和外裹煤衣三個(gè)過程。將高爐
瓦斯灰、轉(zhuǎn)爐ＯＧ 泥、轉(zhuǎn)爐二次灰按照不同質(zhì)量比配
料混勻，作為內(nèi)混合料；酒鋼自產(chǎn)綜精、轉(zhuǎn)爐ＯＧ 泥
按照不同質(zhì)量比配料混勻，作為外混合料；利用圓盤
造球機(jī)用內(nèi)混合料造母球，在母球基礎(chǔ)上用外混合
料進(jìn)行母球長(zhǎng)大成球（球團(tuán)尺寸矱３０ ｍｍ 左右），形
成的球團(tuán)外附廣匯煤。4．2　直接還原基礎(chǔ)性試驗(yàn)
直接還原基礎(chǔ)性試驗(yàn)流程如圖２ 所示，模擬隧
圖１　冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)示意圖
道窯將帶有模具的敞口柱形焙燒罐（模具內(nèi)徑矱１００
ｍｍ，焙燒罐尺寸矱１３０ ｍｍ×１０５ ｍｍ）先利用０ ～５
ｍｍ 殘?zhí)窟M(jìn)行鋪底、圍粉，再將裹好廣匯煤的濕球團(tuán)
由下→中→上分層布料裝入敞口柱形焙燒罐模具
內(nèi)，裝好球團(tuán)的焙燒罐直接放入干燥箱進(jìn)行干燥，球
團(tuán)干燥后，將焙燒罐內(nèi)模具緩慢抽出，并在上層球團(tuán)
表面覆蓋定量的５～１５ ｍｍ 殘?zhí)浚w面后的焙燒罐放
入電阻爐內(nèi)焙燒到預(yù)定時(shí)間后取出，迅速再覆蓋定
量的０～５ ｍｍ 殘?zhí)窟M(jìn)行抗氧化保護(hù)，焙燒罐整體采
用水封冷卻方法進(jìn)行快速冷卻，隨后取樣進(jìn)行球團(tuán)
強(qiáng)度測(cè)試、制樣、檢測(cè)分析。
圖２　直接還原基礎(chǔ)性試驗(yàn)流程圖
4．3　直接還原半工業(yè)試驗(yàn)
冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)隧道窯直接還原半工業(yè)
試驗(yàn)主要包括原料準(zhǔn)備及造球－球團(tuán)布料裝車－推
車焙燒還原－出料取樣－制樣檢驗(yàn)五個(gè)過程。其中，
球團(tuán)布料裝車采用料斗機(jī)械布料方式，布料前將布
料系統(tǒng)的擋板進(jìn)行標(biāo)定后，將底圍煤、球團(tuán)、蓋面炭、
覆蓋劑倒入相應(yīng)料斗，隨著推車進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)
布料效果，如圖３ 所示。
　　（ａ）料斗布料方式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。ǎ猓┎剂虾蟾G車物料分布
圖３　裝車示意圖
２０ 　　　　　　　　　甘　肅　冶　金　　　　　　　　　　　　　　　　第３９ 卷
萬方數(shù)據(jù)
5　試驗(yàn)結(jié)果與分析
5．1　基礎(chǔ)性試驗(yàn)結(jié)果與分析
利用馬弗爐模擬平鋪料式隧道窯焙燒過程開展
直接還原基礎(chǔ)性試驗(yàn)研究，考察冶金含鐵塵泥復(fù)合
球團(tuán)配比、焙燒溫度、焙燒時(shí)間對(duì)金屬化球團(tuán)金屬化
率和抗壓強(qiáng)度的影響。
５．１．１　焙燒溫度對(duì)金屬化球團(tuán)指標(biāo)的影響
考慮到外附廣匯煤僅為解決球團(tuán)還原后黏結(jié)的
問題，因此球團(tuán)表面外附廣匯煤厚度為１ ｍｍ 左右
時(shí)較為適宜，通過測(cè)量，矱３０ ｍｍ 左右復(fù)合球團(tuán)外附
廣匯煤厚度為１ ｍｍ 時(shí)，廣匯煤配入量為２．５％，因
此，球團(tuán)還原劑用量主要通過瓦斯灰配入量進(jìn)行控
制。結(jié)合試驗(yàn)方法通過計(jì)算球團(tuán)原料配比中的碳含
量，先確定球團(tuán)瓦斯灰配入量為１８％、ＯＧ 泥（內(nèi)核）
２８％、轉(zhuǎn)爐二次灰２．５％、ＯＧ 泥（外殼）１５％、鐵精礦
３４％、外附廣匯煤２．５％、焙燒時(shí)間１００ ｍｉｎ，開展不
同焙燒溫度下的直接還原試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖４，圖
中可以看出，金屬化球團(tuán)金屬化率和抗壓強(qiáng)度指標(biāo)
均隨焙燒溫度的提高而升高，由于模擬平鋪料式隧
道窯采用鋪底、圍煤的方式開展焙燒試驗(yàn)，還原劑配
入量較為充足，在焙燒溫度１ ０５０ ℃時(shí)，球團(tuán)金屬化
率就能達(dá)到８８．６２％，但金屬化球團(tuán)平均抗壓強(qiáng)度才
達(dá)到１６２ Ｎ；將焙燒溫度提高到１ １００ ℃以上時(shí)，球
團(tuán)金屬化率均能達(dá)到９０％以上，且隨著溫度的升
高，差異逐漸變小，但金屬化球團(tuán)抗壓強(qiáng)度升高趨勢(shì)
明顯，在焙燒溫度１ ２００ ℃時(shí)，抗壓強(qiáng)度平均達(dá)到
２ ００２ Ｎ。綜合考慮金屬化球團(tuán)金屬化率和抗壓強(qiáng)度
指標(biāo)，球團(tuán)在焙燒溫度１ ２００ ℃時(shí)是比較適宜的。
圖４　焙燒溫度對(duì)金屬化球團(tuán)指標(biāo)的影響
５．１．２　焙燒時(shí)間對(duì)金屬化球團(tuán)指標(biāo)的影響
球團(tuán)配比不變的條件下，焙燒溫度１ ２００ ℃，不
同焙燒時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果見圖５，可以看出，金屬化球團(tuán)
金屬化率和抗壓強(qiáng)度指標(biāo)同樣隨焙燒時(shí)間的延長(zhǎng)而
升高，但在焙燒時(shí)間為１００ ｍｉｎ 以上時(shí)，金屬化率指
標(biāo)已經(jīng)很高，變化不大，延長(zhǎng)焙燒時(shí)間只能進(jìn)一步提
高球團(tuán)強(qiáng)度，因此，焙燒時(shí)間為１００ ｍｉｎ 比較適宜。
５．１．３　瓦斯灰配入量對(duì)金屬化球團(tuán)指標(biāo)的影響
圖５　焙燒時(shí)間對(duì)金屬化球團(tuán)指標(biāo)的影響
圖６ 為不同瓦斯灰配入量與金屬化球團(tuán)金屬化
率、抗壓強(qiáng)度指標(biāo)的關(guān)系圖，球團(tuán)焙燒溫度１ ２００
℃、焙燒時(shí)間１００ ｍｉｎ。由圖６ 可以看出，在球團(tuán)其
它配比和焙燒參數(shù)不變的條件下，金屬化率隨瓦斯
灰配入量的增加而升高，抗壓強(qiáng)度隨瓦斯灰配入量
的增加而降低。其中，瓦斯灰配入量１２％，金屬化
率為７４．２８％，抗壓強(qiáng)度卻平均達(dá)到４ ６４２ Ｎ，這是由
于瓦斯灰配入量低，球團(tuán)中的碳量不足所致；瓦斯灰
配入量提高至１５％，金屬化率達(dá)到８４．６９％，抗壓強(qiáng)
度降低至２ ４９４ Ｎ；進(jìn)一步提高瓦斯灰配入量至
１８％，金屬化率達(dá)到９６．１２％，抗壓強(qiáng)度降低至２ ００２
Ｎ；瓦斯灰配入量達(dá)到２１％以上時(shí)，金屬化率已經(jīng)很
高，指標(biāo)變化趨勢(shì)已不明顯，但抗壓強(qiáng)度均已降低至
１ ５００ Ｎ 以下?？梢?，球團(tuán)金屬化率不是越高越好，
要根據(jù)金屬化球團(tuán)用料標(biāo)準(zhǔn)合理、經(jīng)濟(jì)地確定還原
劑用量。在本試驗(yàn)階段，綜合考慮金屬化球團(tuán)金屬
化率和抗壓強(qiáng)度指標(biāo)，復(fù)合球團(tuán)瓦斯灰配入量１８％
是比較適宜的。
圖６　瓦斯灰配入量對(duì)金屬化球團(tuán)指標(biāo)的影響
　　通過利用馬弗爐開展不同條件的直接還原試
驗(yàn)，確定了冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)配比和馬弗爐焙
燒參數(shù)。復(fù)合球團(tuán)配比：瓦斯灰１８％、ＯＧ 泥（內(nèi)核）
２８％、轉(zhuǎn)爐二次灰２．５％、ＯＧ 泥（外殼）１５％、綜合精
礦３４％、外附廣匯煤２．５％；馬弗爐焙燒參數(shù)：焙燒溫
度１ ２００ ℃、焙燒時(shí)間１００ ｍｉｎ。在以上試驗(yàn)條件
下，金屬化球團(tuán)鐵品位為７５．４６％，金屬化率９６．
１２％，抗壓強(qiáng)度平均２ ００２ Ｎ，試驗(yàn)指標(biāo)達(dá)到預(yù)期目
標(biāo)，但冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)能否通過隧道窯進(jìn)行
有效還原，還需進(jìn)行擴(kuò)大試驗(yàn)進(jìn)行充分驗(yàn)證。
第１ 期　　　　　　　　　　 　雷鵬飛：冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)直接還原試驗(yàn)研究　　　 ２１
萬方數(shù)據(jù)
5．2　半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果與分析
根據(jù)冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)在馬弗爐基礎(chǔ)性試
驗(yàn)取得的球團(tuán)配比及還原焙燒規(guī)律，利用３０ ｍ 平鋪
料式隧道窯開展直接還原半工業(yè)驗(yàn)證試驗(yàn)，考察隧
道窯還原焙燒后的效果，探索平鋪料式隧道窯處理
冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)在技術(shù)上的可行性。
在隧道窯高溫段窯溫１ ２５０±３０ ℃、高溫焙燒時(shí)
間２４０ ｍｉｎ、單車復(fù)合球團(tuán)量１７０ ｋｇ 的試驗(yàn)條件下，
開展了直接還原半工業(yè)驗(yàn)證試驗(yàn)，最終取得金屬化
球團(tuán)鐵品位７３．５１％、金屬化率８８．７６％、抗壓強(qiáng)度平
均２ ３２８ Ｎ 的試驗(yàn)指標(biāo)。金屬化球團(tuán)多元素分析、
抗壓強(qiáng)度及脫鋅率指標(biāo)詳見表５。
表５　金屬化球團(tuán)多元素分析、抗壓強(qiáng)度及脫鋅率指標(biāo)
品名ＴＦｅ／％ ＭＦｅ／％ ηＦｅ／％ ＳｉＯ ２／％ ＣａＯ／％ ＭｇＯ／％ Ａｌ ２Ｏ ３／％ Ｓ／％
金屬化球團(tuán) ７３．５１ ６５．２５ ８８．７６ ６．２６ ５．６８ ２．１７ １．１９ ０．５１１ 品名Ｐ ／％ Ｋ２Ｏ／％ Ｎａ２ Ｏ／％ ＺｎＯ／％ ＴｉＯ２ ／％ Ｃ／％ 抗壓強(qiáng)度／Ｎ 脫鋅率／％
金屬化球團(tuán) ０．０５５ ０．０３８ ０．０６５ ０．０９６ ０．１５ ００．６９ ２３２８ ９５．１０ 　　由表５ 可知，冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)能通過隧
道窯進(jìn)行有效還原，還原后金屬化率達(dá)到８８．７６％，
此外球團(tuán)還原后堿金屬氧化鋅也能有效脫除，金屬
化球團(tuán)氧化鋅含量為０．０９６％，脫鋅率高達(dá)９５．１０％，
根據(jù)金屬化球團(tuán)多元素分析結(jié)果，其四元堿度計(jì)算
后為１．０５，因此，金屬化球團(tuán)堿度及抗壓強(qiáng)度等各項(xiàng)
指標(biāo)均滿足酒鋼高爐或轉(zhuǎn)爐用料要求。
6　結(jié)語
⑴本次試驗(yàn)以酒鋼高爐瓦斯灰、轉(zhuǎn)爐ＯＧ 泥、轉(zhuǎn)
爐二次除塵灰和自產(chǎn)鐵精礦為主要含鐵原料制備復(fù)
合球團(tuán)開展直接還原試驗(yàn)，利用馬弗爐開展不同焙
燒溫度條件下試驗(yàn)結(jié)果表明，金屬化球團(tuán)金屬化率
和抗壓強(qiáng)度指標(biāo)均隨焙燒溫度的提高而升高，在焙
燒溫度１ ０５０ ℃時(shí)，球團(tuán)金屬化率能達(dá)到８８．６２％，
但金屬化球團(tuán)平均抗壓強(qiáng)度才達(dá)到１６２ Ｎ；將焙燒
溫度提高到１ １００ ℃以上時(shí)，球團(tuán)金屬化率均能達(dá)
到９０％以上，且隨著溫度的升高，差異逐漸變小，但
金屬化球團(tuán)抗壓強(qiáng)度升高趨勢(shì)明顯，在焙燒溫度１
２００ ℃時(shí)，抗壓強(qiáng)度平均達(dá)到２ ００２ Ｎ。綜合考慮金
屬化球團(tuán)金屬化率和抗壓強(qiáng)度指標(biāo)，球團(tuán)在焙燒溫
度１ ２００ ℃時(shí)是比較適宜的。
⑵利用馬弗爐開展不同焙燒時(shí)間條件下試驗(yàn)結(jié)
果表明，金屬化球團(tuán)金屬化率和抗壓強(qiáng)度指標(biāo)同樣
隨焙燒時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，但在焙燒時(shí)間為１００ ｍｉｎ
以上時(shí)，金屬化率指標(biāo)已經(jīng)很高，變化不大，延長(zhǎng)焙
燒時(shí)間只能進(jìn)一步提高球團(tuán)強(qiáng)度，因此，本次試驗(yàn)焙
燒時(shí)間為１００ ｍｉｎ 比較適宜。
⑶利用馬弗爐開展不同瓦斯灰配入量條件下試
驗(yàn)結(jié)果表明，球團(tuán)金屬化率隨瓦斯灰配入量的增加
而升高， 抗壓強(qiáng)度隨瓦斯灰配入量的增加而降低。
可見，球團(tuán)金屬化率不是越高越好，要根據(jù)金屬化球
團(tuán)用料標(biāo)準(zhǔn)合理、經(jīng)濟(jì)的確定還原劑用量。綜合考
慮金屬化球團(tuán)金屬化率和抗壓強(qiáng)度指標(biāo)，復(fù)合球團(tuán)
瓦斯灰配入量１８％是比較適宜的。
⑷根據(jù)冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)在馬弗爐基礎(chǔ)性
試驗(yàn)取得的球團(tuán)配比及還原焙燒規(guī)律，利用３０ ｍ 平
鋪料式隧道窯開展了直接還原半工業(yè)驗(yàn)證試驗(yàn)，最
終取得金屬化球團(tuán)鐵品位７３．５１％、金屬化率
８８．７６％、抗壓強(qiáng)度平均２ ３２８ Ｎ、脫鋅率９５．１０％的試
驗(yàn)指標(biāo)，金屬化球團(tuán)抗壓強(qiáng)度等各項(xiàng)指標(biāo)均滿足酒
鋼高爐或轉(zhuǎn)爐用料要求，說明通過平鋪料式隧道窯
處理冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)在技術(shù)上是可行的。
參考文獻(xiàn)：
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生，２００９，１０：４８-５０．
［２］　鄧永春，李　亮，等．高爐瓦斯灰綜合利用現(xiàn)狀［Ｊ］．湖
南有色金屬，２０１４， ３０（５）：２５-２９．
收稿日期：２０１７-０１-１０
作者簡(jiǎn)介：雷鵬飛（１９８３-），男，漢族，甘肅嘉峪關(guān)人，工程師。現(xiàn)在酒
鋼鋼鐵研究院主要從事資源利用研究工作。
２２ 　　　　　　　　　甘　肅　冶　金

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