济钢烧结圆筒混合料制粒工艺参数优化研究

第３２卷第１期　２０１０年２月　山　东　冶　金　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　Ｖ０ｌ－３２　Ｎｏ．１　Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２０１０　

试验研究；　

济钢烧结圆筒混合料制粒工艺参数优化研究　

曾凡辉　（济钢集团有限公司技术中心，山东济南２５０１０１）　

摘　要：为优化混合料制粒工艺参数，试验探讨了混料圆筒充填率及转速对混合料制粒效果的影响。结果表明，在济钢现　有烧结原料结构条件下，随着圆筒充填率的提高，混合料颗粒粒径、抗热冲击指数、原始透气性表现为先升高后降低的趋　势；随着圆筒转速的提高，混合料的颗粒粒径、抗热冲击指数提高，而混合料的原始透气性能则表现为先降低后提高的趋　势。最佳的混合制粒参数为圆筒充填率１２％，圆筒转速２１　ｒ］ｍｉｎ（弗雷德准数Ｆｒ＝７．５×１０－　）。　关键词：圆筒混料；制粒参数；填充率；转速　中图分类号：ＴＦ０４６．６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—４６２０（２０１０）０１—００４７—０３　

１　前言　

烧结生产中混合的主要目的是将配合料中各　组分充分混匀，从而得到成分均一的混匀料，经高　

温烧结过程得到满足高炉生产的合格烧结矿Ｈ　。烧　

结矿质量的好坏，烧结矿产量的高低，在很大程度　

上取决于烧结料中各组分混合的均匀性，以及混合　料制粒效果的好坏　。优化混合料制粒工艺参数，　

特别是对混匀制粒起决定作用的混料圆筒充填率　

及混料圆筒转速，强化混合料制粒，是提高烧结料　

层透气性，进而提高烧结矿产量、质量的重要措施口］。　

２试验原料条件及试验步骤　

本试验在济钢技术中心实验室进行，用于混合　

料制粒试验的圆筒混合制粒机规格为：　６００　ｍｍ　ｘ　１　２００　ｍｍ，带有无级变速调频器，内有橡皮衬板及钢　

筋扬料器。试验用烧结原料结构为济钢目前生产用　

原料结构，其原料种类、粒度组成及化学成分见表１。　

试验步骤如下：１）混合，将配好的干料堆到钢　

板上，人工往复折翻８次，将原料混合均匀；２）加水　润湿，将需加入的水分用量筒量好后泼洒到混好的　

干料上，人工混合均匀，闷料５　ｍｉｎ，使水分充分均　

匀；３）压料，将混合润湿好的混匀料平摊在钢板上，　用１００　ｋｇ的滚筒在料面上滚压３次；４）制粒，混匀料　压料后，将其加到制粒圆筒中，开启制粒圆筒进行　

混合制粒，制粒圆筒转速（Ⅳ）及充填率（　）控制在试　验要求的范围，制粒时问控制在５　ｍｉｎ；５）取样检测，　

制粒完成后，从圆筒前、中、尾部按比例取样，用缩　

分器分别缩分出０．２、２、２、３　ｋｇ试样，用于测定制粒　

收稿日期：２００９－－０７—０３；修回日期：２０１０一Ｏ１—２７　作者简介：曾凡辉，男，１９６７年生，１９９４年毕业于中南工业大学选矿　工程（团矿方向）专业，２０００年毕业于北京科技大学冶金工程专业，　硕士。现为济钢技术中心团矿专业责任工程师，从事烧结球团结　构优化及工艺技术开发工作。　表１　试验原料粒度组成及化学成分％　

注：其中无烟煤还含Ｃ　７８．９％，灰分１５．２％。　混合料水分、粒径、抗热冲击指数及原始透气性等　

指标。　

３试验方法及试验结果　

本试验采用正交试验方法进行，正交试验因素　

水平见表２、正交试验结果见表３。　表２正交试验因素水平表　

４试验结果分析　

对制粒试验结果进行回归分析，得到混合料平　

４７　山东冶金　第３２卷　

表３正交试验结果　

注：ＪＰＵ为制粒料透气性指数。　均粒径Ｄ（ｍｍ）、混合料透气性指数ＪＰＵ、混合料制粒　小球抗热冲击指数　与制粒圆筒填充率　（％）以　及制粒圆筒转速Ｎ（ｒ／ｍｉｎ）之间的３个回归方程式：　

Ｄ＝一５．２１８＋０．６３２×４＇＋Ｏ．５５６×Ｎ－０．０２７　９　Ｘ・扩一　０．０１６　７×Ⅳ　＋０．００４６９×　ＸⅣ：　（１）　

ＪＰＵ＝１４０．８９＋８．３０１　Ｘ　一ｌ　１．７４６　３×Ⅳ一Ｏ．３６２　５　Ｘ　４　＋　０．３６９ＸⅣ　一０．０４２０５　Ｘ　×Ⅳ：　（２）　

Ｋｒ＝－一１．９８６　３＋０．１７９２×　＋０．１３６　５×Ⅳ一　

Ｏ．００７　１４４　Ｘ　ｑ￣２－０．ｏ０３　９４５　ＸⅣ　一　０．０００　２０８　３×　ＸＮ。　（３）　对式（１）、（２）、（３）分别作圆筒充填率　、圆筒转　速Ⅳ与制粒混合料平均粒径Ｄ、透气性指数ＪＰＵ、抗　

热冲击指数　之间关系的立体图，见图１～３。　

ｑＶ％　，％　ｑＶ％　图１　Ｄ与　、～之间的关系　图２　ＪＰＵ与　、Ｎ之间的关系　图８　Ｋｒ与　、Ｎ之间的关系　图１表明，混合料平均粒径随制粒圆筒充填率　率，混合料原始透气性开始变差。其原因在于，充　的提高而大幅增大，当充填率达到１３％时，混合料平　填率较小时，混合料颗粒平均粒径随着充填率的提　

均粒径达到最大值；进一步提高充填率，混合料平　高而不断增大，因而改善了混合料的原始透气性；　

均粒径开始小幅缩小。其原因在于，当充填率较小　但当圆筒的充填率过大（＞１２％）时，再进一步提高　

（＜１３％）时，随着充填率的提高，混合料与圆筒内壁　充填率，反而弱化了混合料的制粒效果，混合料颗　

及混合料颗粒之间的相互滚动摩擦概率不断增大，　粒的平均粒径开始变小，其原始透气性也随之变差。　强化了混合料的制粒过程。进一步提高充填率，混　由图２还可以看出，混合料的原始透气性随着　

合料与圆筒内壁及混合料之间的相互摩擦概率减　圆筒转速的提高先是不断变差，转速为１６　ｒ／ｍｉｎ左　

小，弱化了摩擦力对混合料制粒的强化作用。　右时，混合料透气性指数达到最低值；进一步提高　

由图１还可以看出，混合料平均粒径随转速的　圆筒的转速，混合料透气性开始得到大幅度改善。　提高不断增大，转速在１９　ｒ／ｍｉｎ左右时混合料平均　其原因在于，在圆筒转速较低时，混合料在圆筒中　

粒径达到最大；进一步提高转速，混合料平均粒径　呈现滑动状态，原本松散的物料在滑动过程中变成　

有小幅度的缩小。分析其原因，在某一临界范围　大块密实的物料，恶化了混合料的原始透气性；随　内，随着圆筒转速的提高，混合料颗粒与圆筒内壁　着圆筒转速的提高，混合料在圆筒内的运动状态由　

之间，以及混合料颗粒之间的相对滚动速度加大，　滑动到滚动，混合料颗粒与圆筒内壁之间，以及混　

摩擦力增大，强化了混合料的制粒；随着转速的不　合料颗粒之间的相对滚动速度加大，摩擦力增大，　

断提高，混合料在圆筒内的运动状态由滑动到滚动　强化了混合料的制粒过程。　最后到泻落，当圆筒转速达到某临界值（如１９　ｒ／ｒａｉｎ）　图３表明，混合料颗粒抗热冲击指数随着圆筒　

时，混合料在圆筒中的运动状态开始呈现泻落状　充填率的提高而大幅提高，当充填率达到１２％左右　

态，此一状态不仅减小了颗粒与圆筒内壁以及混合　时，混合料颗粒抗热冲击指数达到最大值，进一步　料颗粒之间的相对运动速度及摩擦力，而且由于混　提高圆筒的充填率，混合料颗粒抗热冲击指数开始　合料被带到高处抛落，原来形成的颗粒也被打碎，　下降。其原因也是由于充填率较小时，提高充填率　

弱化了混合料的制粒过程。　强化了混合料的制粒；充填率过大时，再进一步提　

图２表明，混合料原始透气性指数随着圆筒充　高充填率，弱化了混合料的制粒过程。　

填率的提高而得到改善，当充填率达到１ｌ％左右时，　由图３还可以看出，混合料颗粒的抗热冲击指　混合料原始透气性达到最佳值，进一步提高充填　数随着圆筒转速的提高几乎呈线性关系不断提　

４８　曾凡辉　济钢烧结圆筒混合料制粒工艺参数优化研究　２０１０年第１期　

高。其原因在于，随着圆筒转速的提高，混合料颗　５．２提高制粒圆筒转速可大幅提高混合料颗粒的　粒得到密实，其强度得到提高，在受到热冲击时，便　平均粒径和抗热冲击指数，而混合料原始透气性则　

不容易破碎。　出现先降低后提高的趋势。当圆筒转速为１９　ｒ／ｍｉｎ　

、　时，制粒混合料颗粒平均粒径达到最大；当圆筒转　速为１６　ｒ／ｍｉｎ时，制粒混合料原始透气性能达到最　

５．１　在一定范围内提高制粒圆筒充填率可大幅度　低点。　

地提高混合料颗粒的平均粒径和抗热冲击指数，而　５．３合适的混合料制粒参数为：雾化水添加比例达　对混合料原始透气性的影响则相对较小；圆筒充填　到混合料总含水量的３０％左右，圆筒充填率１２％，圆　

率超过一定范围，混合料颗粒的平均粒径、原始透　筒转速２１　ｒ／ｍｉｎ（弗雷德准数Ｆｒ＝７．５×１０　）。　

气性能、抗热冲击指数等都随着圆筒充填率的提高　参考文献：　而降低，相比较而言，混合料的原始透气性能下降　［１］肖兴国，谢蕴国－冶金反应工程学基础［Ｍ］．北京：冶金工业出　

竺璧　。日！　％时混合　Ｍ　南工业大学出　平均粒径达到最大；圆筒充填率为１１％［１，－ｊ，混合料的．　……１９９２…：３１３～３～２０…．　～　…～一　………　’　

原始透气性能达到最佳；充填率为１２％时，混合料的　［３］高为民．圆筒混合机制粒工艺参数的研究［Ｊｊ．烧结球团。　抗热冲击指数达到最佳。　１９９４，１９（４）：１－４．　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　Ｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｉｎ　Ｂａｒｒｅｌ　Ｍｉｘｉｎｇ　

ｆｏｒ　Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ　ｉｎ　Ｊｉｎａｎ　Ｓｔｅｅｌ　

（Ｔｈｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆＪｉｎａｎ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｊｉｎａｎ　２５０１０１，Ｃｈｉｎａ）　

ｒａｔｉｏ，ｔｈｅ　ｍｉｘ’Ｓ　ｇｒａｎｕｌｅ　ｓｉｚｅ，ｔｈｅｒｍａｌ　ｓｈｏｃｋ　ｉｎｄｅｘ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｉｔｉａｌ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ａｔ　ｆｉｒｓｔ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ；ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｏｔａｔｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ，ｔｈｅ　ｍｉｘ’Ｓ　ｇｒａｎｕｌｅ　ｓｉｚｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｓｈｏｃｋ　ｉｎｄｅｘ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｂｕｔ　ｔｈｅ　ｉｎｉｔｉａｌ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ　

ｓｐｅｅｄｗａｓ　２１　ｒ／ｒａｉｎ（Ｆｒｏｕｄｅ　ｎｕｍｂｅｒＦｒｗａｓ　７．５×１０’、．　

●０●０●０●＜＞●０●・＜＞●０●　：：’　（上接第４６页）态下，校验后实际替代比大约１．３７倍。　

６．３不同的原料配比结构、以及不同的钠基土使用　

比例，替代普通膨润土的替代比是不同的，黏结剂　

单耗所对应的替代比大致趋势为：钠基土使用比例　

越大替代比越低。炼钢污泥使用的多少，对黏结剂　用量影响较大。　６．４球团竖炉使用占全部黏结剂比例２／３的钠基土　生产球团矿，生球质量略有降低，产量约降低２％，返　

粉、除尘粉约升高１５％，球团矿强度、还原度指标基　

本不受影响，膨胀指数变差。　

６．５球团竖炉使用钠基土生产球团矿，能够提高球　团矿品位，具有明显经济效益。　

Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｔｅｓｔ　ｏｆ　Ｕｓｉｎｇ　Ｗｅｓｔｅｒｎ　Ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ　ｉｎ　Ｐｅｌｌｅｔｓ　ｉｎ　Ｊｉｎａｎ　Ｓｔｅｅｌ　

ＨＥ　Ｊｉａｎ——ｆｅｎｇ　（Ｔｈｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆＪｉｎａｎ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｎａｎ　２５０１０１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｂｏｎｄｉｎｇ　ａｇｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｐｅｌｌｅｔ　ｇｒａｄｅ，Ｊｉｎａｎ　Ｓｔｅｅｌ　ｍａｄｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｔｅｓｔｓ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｅｌｌｅｔ　ｂｙ　ｗｅｓｔｅｒｎ　ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ　ｉｎｓｔｅａｄ　ｏｆ　２／３　ｃｏｍｍｏｎ　ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｓｔａｂｌｅ　ｓｔａｔｅ，ｔｈｅ　ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ　ｗａｓ　ａｂｏｕｔ　１．３７　ｔｉｍｅｓ．Ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｅｌｌｅｔ　ｇｒａｄｅ　ｗａｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｂｙ　０＿３７　ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ　ｐｏｉｎｔｓ，ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｄｉｏｘｉｄｅ　ｗａｓ　ｒｅｄｕｃｅｄ　ｂｙ　Ｏ．３６　ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ　ｐｏｉｎｔｓ，ｔｈｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｉｂｉｌｉｔｙ　ｉｎｄｅｘ　ｗｅｒｅ　ｎｏｔ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｂａｓｉｃａｌｌｙ．ｂｕｔ　ｔｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｈａｆｔ　ｆｕｒｎａｃｅ　Ｗａｓ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｂｙ　２％．ｔｈｅ　ｒｅｔｕｒｎ　ｆｉｎｅｓ　ａｎｄ　ｄｅｄｕｓｔｉｎｇ　ｐｏｗｄｅｒ　ｗｅｒｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ａｂｏｕｔ　１５％ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｉｎｄｅｘ　ｗａｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｂｙ　５．３２　ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ　ｐｏｉｎｔｓ．Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ｂｙ　ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ　ｒａｔｉｏ　１．３７　ｔｉｍｅｓ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｂｅｎｅｆｉｔｓ　ｏｆ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗｅｓｔｅｒｎ　ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ　ｐｅｒ　ｙｅａｒ　ｗｉｌｌ　ｒｅａｃｈ　６．７５７　ｍｉｌｌｉｏｎ　Ｙｕａｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｅｌｌｅｔ；ｗｅｓｔｅｒｎ　ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ；ｃａｌｃｉｕｍ　ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ；ｓｈａｆｔ　ｆｕｍａｃｅ；ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｔｅｓｔ