高压辊磨预处理强化巴西镜铁矿球团

D01:10.133741.ism100103x.2009.0L.003 第31卷第1期 北京科技大学学报 Vol.31 No.I 2009年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.2009 高压辊磨预处理强化巴西镜铁矿球团 朱德庆)唐艳云)Vinicius Mendes2)潘 建)翟 勇) )中南大学资源加工与生物工程学院，长沙4100832)巴西Ve巴西 摘要采用高压辊磨技术预处理镜铁矿，对强化其球团工艺及机理进行了研究.扫描电镜观测证实，通过优化高压辊磨闭 路流程的循环负荷.巴西镜铁矿的表面形状及比表面积得到改善.成球性得到明显提高.以70%镜铁矿配加30%磁铁矿为原 料，采用71%高压辊磨产品返回方式处理后，在添加2.4%的膨润土、造球时间15mi及造球水分8%的条件下，生球各指标 与同配比未经高压辊磨处理的相比均有大幅度提高，其05m落下强度达到45次，单球抗压强度1025N,爆裂温度455℃； 生球在预热温度1050℃预热时间10min,焙烧温度1280℃.焙烧时间12min的条件下焙烧，成品球单球抗压强度达到 2690.88N,满足球团生产的要求. 关键词高压辊磨：镜铁矿：磁铁矿；球团 分类号TF046.6 Improvement in pelletization of Brazilian specularite by high-pressure roller grinding ZHU De-qing.TANG Yan-yun,Vinicius Mendes,PAN Jian.ZHAI Yong 1)School of Mineral Processing and Bioengineering.Central South University.Changsha 410083.China 2)Brazil Vak,Brazil ABSTRACT The processing and mechanism of the improvement in pelletization of Brazilian specularite by high-pressure roller grind- ing(HPRG)were investigated.SEM observations show that after being pretreated by HPRG in a closed flow path at an optimized cyclic loading,the specific surface area of Brazilian specularite increases greatly and its ballability is dramatically improved.The pellet feed composed of 70%specularite and 30%magnetite was pretreated by HPRG at 71%-product cyclic loading in a closed flow path. mixed w ith 2.4%bentonite and balled for 15 min under the 8%moisture.Experimental results show that allindexes of green pellets are much higher than those of the pellets made of the same feed without the pretreating.The drop number is up to 4.5 times from the 0.5m height.the compression strength is 10.25 N per pellet.and the thermal shock temperature is 455 C.The compression strength of fired pellets was tested up to 2690 88N per pellet by preheating at 1050 C for 10min and by roasting at 1280C for 12 min,which meets the demand of strength for commercial pellets. KEY WORDS high-pressure roller grinding:specularite:magnetite:pellets 我国钢铁工业快速发展，自1996年已成为世 迫在眉睫，巴西镜铁矿虽然成球性和可烧性差.但 界上第一大钢产国，对进口矿的依赖度由1993年的 其铁矿品位高，硅、铝及磷等杂质元素含量低，储量 6%上升到2006年的55%以上刂.资源的短缺迫使 丰富，如能找到合适方法对其加以利用，对我国钢铁 我国大中型钢铁企业从国外进口的铁矿量不断增 企业的发展将具有十分重要的意义，本文利用高压 加.尤其是近年来链算机一回转窑球团方法的迅速 辊磨新技术对巴西高品位镜铁矿进行预处理，通过 发展与大型化，以致铁品位高、粒度细和焙烧性能好 配加磁铁矿及高压辊磨闭路流程，使巴西高品位镜 的磁铁精矿日益紧缺，球团原料不足有可能成为我 铁矿在球团生产中高比例配加（巴西镜铁矿的配矿 国钢铁工业持续发展的瓶颈，开发新的铁矿资源己 比例高达70%)，为其在球团生产中的广泛应用提 收稿日期：2007-12-29 作者简介：朱德庆(1964一)，男，教授，博士，博士生导师，E-maik dgzhu@mail.cst.edm.cem

高压辊磨预处理强化巴西镜铁矿球团 朱德庆1) 唐艳云1) Vinicius Mendes 2) 潘 建1) 翟 勇1) 1) 中南大学资源加工与生物工程学院, 长沙 410083 2) 巴西 Vale, 巴西 摘 要 采用高压辊磨技术预处理镜铁矿, 对强化其球团工艺及机理进行了研究.扫描电镜观测证实, 通过优化高压辊磨闭 路流程的循环负荷, 巴西镜铁矿的表面形状及比表面积得到改善, 成球性得到明显提高.以 70 %镜铁矿配加 30 %磁铁矿为原 料, 采用 71%高压辊磨产品返回方式处理后, 在添加 2.4 %的膨润土、造球时间 15 min 及造球水分 8%的条件下, 生球各指标 与同配比未经高压辊磨处理的相比均有大幅度提高, 其 0.5 m 落下强度达到 4.5 次, 单球抗压强度 10.25 N, 爆裂温度 455 ℃; 生球在预热温度 1 050 ℃、预热时间 10 min, 焙烧温度 1 280 ℃、焙烧时间 12 min 的条件下焙烧, 成品球单球抗压强度达到 2 690.88 N, 满足球团生产的要求. 关键词 高压辊磨;镜铁矿;磁铁矿;球团 分类号 TF046.6 Improvement in pelletization of Brazilian specularite by high-pressure roller grinding ZHU De-qing 1) , TANG Yan-yun 1) , Vinicius Mendes 2) , PAN J ian 1) , ZHAI Yong 1) 1) School of Mineral Processing and Bioengineering, Central South University, Changsha 410083, China 2) Brazil Vale, Brazil ABSTRACT The processing and mechanism of the improvement in pelletization of Brazilian specularite by high-pressure roller g rind￾ing ( HPRG) w ere investig ated .SEM observations show that after being pretreated by HPRG in a closed flow path at an optimized cyclic loading , the specific surface area of Brazilian specularite increases greatly and its ballability is dramatically improved.The pellet feed composed of 70 %specularite and 30 % mag netite was pretreated by HPRG at 71 %-product cyclic loading in a closed flow path, mixed w ith 2.4 %bentonite and balled for 15 min under the 8 %moisture.Experimental results show that all indexes of green pellets are much higher than those of the pelle ts made of the same feed without the pretreating .The drop number is up to 4.5 times from the 0.5 m heig ht, the compression streng th is 10.25 N per pellet, and the thermal shock temperature is 455 ℃.The compression streng th of fired pellets was tested up to 2690.88 N per pellet by preheating at 1 050 ℃for 10min and by roasting at 1280 ℃ for 12 min, which meets the demand of streng th for commercial pellets . KEY WORDS high-pressure roller grinding;specularite;mag netite;pellets 收稿日期:2007-12-29 作者简介:朱德庆( 1964—) , 男, 教授, 博士, 博士生导师, E-mail:dqzhu@mail.csu.edu.cn 我国钢铁工业快速发展, 自 1996 年已成为世 界上第一大钢产国, 对进口矿的依赖度由 1993 年的 6 %上升到 2006 年的 55 %以上[ 1] .资源的短缺迫使 我国大中型钢铁企业从国外进口的铁矿量不断增 加.尤其是近年来链箅机-回转窑球团方法的迅速 发展与大型化, 以致铁品位高 、粒度细和焙烧性能好 的磁铁精矿日益紧缺, 球团原料不足有可能成为我 国钢铁工业持续发展的瓶颈, 开发新的铁矿资源已 迫在眉睫 .巴西镜铁矿虽然成球性和可烧性差, 但 其铁矿品位高, 硅 、铝及磷等杂质元素含量低, 储量 丰富, 如能找到合适方法对其加以利用, 对我国钢铁 企业的发展将具有十分重要的意义 .本文利用高压 辊磨新技术对巴西高品位镜铁矿进行预处理, 通过 配加磁铁矿及高压辊磨闭路流程, 使巴西高品位镜 铁矿在球团生产中高比例配加( 巴西镜铁矿的配矿 比例高达 70 %) , 为其在球团生产中的广泛应用提 第 31 卷 第 1 期 2009 年 1 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .31 No.1 Jan.2009 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2009.01.003

第1期 朱德庆等：高压辊磨预处理强化巴西镜铁矿球团 31。 供理论依据. 用的磁铁精矿M为北仓磁铁精矿与长泰海磁铁精 矿的质量配比为1】的混合矿.所用膨润土为张家 1原料性能和研究方法 港膨润土.铁精矿的化学成分如表1所示，P℉℃的 11原料性能 矿物阻成见表2，膨润土的化学成分和物理性能分 实验采用的铁精矿有巴西的镜铁矿PFC、北方 别示于表3和表4. 的北仓磁铁精矿和长泰海磁铁精矿三种，实验中所 表1铁精矿化学成分（质量分数） Table I Chemical composition of imn ore concentrates % 矿种 TFe Fe0 Si02 AkO3 Ca0 Mgo Mno K20 PFC 67.34 038 2.41 0.40 00010 00073 0.092 Q0025 北仓 65.62 2636 638 0.67 046 040 0.064 0065 长泰海 6253 2237 11.32 019 032 037 0.086 0018 矿种 Na20 Cu Pb Zn P LOI PFC 00076 00005 00010 0.0064 0011 0.015 049 北仓 0.040 00015 0.0032 0014 0015 0.040 042 长泰海 0017 00015 00010 0.0091 0019 0.035 017 表2：PFC主要矿物组成（质量分数） Table 2 Main minerals in PFC specularite % 镜铁矿 半假象一假象赤铁矿 褐铁矿 石英 绢云母，高岭石 其他 87.8 5.3 3.9 21 07 0.2 表3膨润土的化学成分（质量分数 Table 3 Chemistry of bentonite % TFe Feo Si02 A203 Ca0 Mgo Mno K20 Na0 P LOI 1.74 一 65.82 1472 1.56 130 018 1.04 1.05 0.017 0015 11.57 表4膨润土的物理性能 Table 4 Physical properties of bentonite 每100g的吸兰量/g 胶质价（体积分数）/%膨胀容(mL'g)吸水率(2h)/%蒙脱石含量/% H值 水分/% 2860 100 1475 157.70 6471 9.83 262 由表1可知，PFC为一种优质的铁精矿，其S、P 15mm的合格生球经干燥在50mm卧式电阻管炉 等有害杂质少，铁品位高：由表2可看出，其铁品位 中进行预热焙烧.高压辊磨预处理闭路流程图1和 虽高，但87.8%以镜铁矿形式存在.镜铁矿属于赤 图2，每次的处理量一致.对于图1采用71%产品 铁矿，外表呈片状具有金属光泽，明亮如镜，非常致 (原料一次辊磨后中间料与边料充分混合)返回流程 密习，但致密的结晶结构使其表面亲水性和成球性 (即第二次高压辊磨处理时加入的第一次辊磨产品 差，既难自身成球，也不易粘附在其他矿物颗粒上. 与新加入的铁精矿的比例为71100)，而图2分别 所以球团生产中加入一定比例的镜铁矿会使混合料 铁精矿（未处理） 成球性和生球品质明显下降 高压辊磨 12研究方法 部分产品 实验以一定量的铁精矿经250mm×30mm的 高压辊磨 高压辊磨机进行预处理，其中辊速68rmin1,辊压 产品 力30kN,入料水分8%.每次以40kg的处理产品 为基准，膨润土按一定比例外加，进行人工混匀. 图1高压辊磨产品返回流程 混合料在1000mm圆盘造球机上造球，将10~ Fig I Product retum flow sheet

供理论依据. 1 原料性能和研究方法 1.1 原料性能 实验采用的铁精矿有巴西的镜铁矿 PFC 、北方 的北仓磁铁精矿和长泰海磁铁精矿三种, 实验中所 用的磁铁精矿 M 为北仓磁铁精矿与长泰海磁铁精 矿的质量配比为 1∶1 的混合矿.所用膨润土为张家 港膨润土 .铁精矿的化学成分如表 1 所示, PFC 的 矿物组成见表 2, 膨润土的化学成分和物理性能分 别示于表 3 和表 4 . 表 1 铁精矿化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of iron ore concentrates % 矿种 TFe FeO SiO2 Al2O3 CaO MgO MnO K2O PFC 67.34 0.38 2.41 0.40 0.001 0 0.007 3 0.092 0.002 5 北仓 65.62 26.36 6.38 0.67 0.46 0.40 0.064 0.065 长泰海 62.53 22.37 11.32 0.19 0.32 0.37 0.086 0.018 矿种 Na2O Cu Pb Zn P S LOI PFC 0.007 6 0.000 5 0.001 0 0.006 4 0.011 0.015 0.49 北仓 0.040 0.001 5 0.003 2 0.014 0.015 0.040 0.42 长泰海 0.017 0.001 5 0.001 0 0.009 1 0.019 0.035 0.17 表 2 PFC 主要矿物组成( 质量分数) Tabl e 2 Main minerals in PFC specularite % 镜铁矿 半假象～ 假象赤铁矿 褐铁矿 石英 绢云母, 高岭石 其他 87.8 5.3 3.9 2.1 0.7 0.2 表3 膨润土的化学成分 ( 质量分数) Table 3 Chemistry of bent onit e % TFe FeO SiO2 Al2O3 CaO MgO MnO K2O Na2O P S LOI 1.74 — 65.82 14.72 1.56 1.30 0.18 1.04 1.05 0.017 0.015 11.57 表 4 膨润土的物理性能 Table 4 Physical properties of bentonite 每 100 g 的吸兰量/ g 胶质价( 体积分数)/ % 膨胀容/ ( mL·g -1 ) 吸水率( 2 h)/ % 蒙脱石含量/ % pH 值 水分/ % 28.60 100 14.75 157.70 64.71 9.83 2.62 由表 1 可知, PFC 为一种优质的铁精矿, 其 S 、P 等有害杂质少, 铁品位高 ;由表 2 可看出, 其铁品位 虽高, 但 87.8 %以镜铁矿形式存在.镜铁矿属于赤 铁矿, 外表呈片状具有金属光泽, 明亮如镜, 非常致 密 [ 2] ;但致密的结晶结构使其表面亲水性和成球性 差, 既难自身成球, 也不易粘附在其他矿物颗粒上 . 所以球团生产中加入一定比例的镜铁矿会使混合料 成球性和生球品质明显下降. 1.2 研究方法 实验以一定量的铁精矿经 250 mm ×30 mm 的 高压辊磨机进行预处理, 其中辊速 68 r·min -1 , 辊压 力 30 kN, 入料水分 8 %.每次以 4.0 kg 的处理产品 为基准, 膨润土按一定比例外加, 进行人工混匀 . 混合料在 1 000 mm 圆盘造球机上造球, 将10 ～ 15 mm的合格生球经干燥在 50 mm 卧式电阻管炉 中进行预热焙烧.高压辊磨预处理闭路流程图 1 和 图1 高压辊磨产品返回流程 Fig.1 Product retu rn flow sheet 图 2, 每次的处理量一致 .对于图 1 采用 71 %产品 ( 原料一次辊磨后中间料与边料充分混合) 返回流程 ( 即第二次高压辊磨处理时加入的第一次辊磨产品 与新加入的铁精矿的比例为 71∶100) , 而图 2 分别 第 1 期 朱德庆等:高压辊磨预处理强化巴西镜铁矿球团 · 31 ·

。32 北京科技大学学报 第31卷 采用50%与71%边料返回流程（即第二次高压辊磨 表5高压辊磨对生球品质的影响 处理时加入的第一次辊磨边料与新加入的铁精矿的 Table 5 Effect of high-pressure moll grinding on the quality of green pellets 比例分别为50100和71100).采用粒度分析、比 原料 单球抗压强度/N 表面积测定及扫描电镜对高压辊磨前后的物料进行 Q5m落下强度/次爆裂温度/℃ 1 了分析，以考察其作用效果. 494 1.0 355 2# 9.70 60 410 铁精矿（未处理） 3* 470 2.0 454 高压辊磨 1025 45 455 部分边料 高压辊磨 由表5可知：PFC镜铁矿成球性很差，不经高 压辊磨处理时，0.5m落下强度仅1.0次.加入磁铁 产品 矿后不经高压辊磨处理时，生球品质稍有提高， 图2高压辊磨边料返回流程 0.5m落下强度提高到20次，但仍远满足不了球团 Fig 2 Edge material retum flow sheet 生产的要求.几种原料经高压辊磨预处理后生球各 项指标均有大幅度提高.P℉C镜铁矿经高压辊磨预 2结果及分析 处理（图1）后，生球0.5m落下强度大幅度提高，由 2.1高压辊磨对P℉C镜铁矿生球品质的影响 L.0次提高到6次；PC/磁铁矿M混合料经高压辊 该实验原料分别为：1#一P℉C镜铁精矿（不辊 磨预处理（图1）后，生球0.5m落下强度由2.0次提 磨)：2一P℉C产品（经高压辊磨产品返回流程处 高到45次，能满足球团生产的要求.由此可见，高 理，如图)；3一以质量比73混合的P℉C/磁铁矿 压辊磨可明显提高镜铁矿的生球品质， M混合料；4一PFC/磁铁矿M混合料的产品（经 高压辊磨预处理能明显改变镜铁矿的生球品质 高压辊磨产品返回流程处理，如图1).在膨润土配 的主要原因是，原矿经高压辊磨处理后，其粒度组 比24%，造球水分8%，造球时间15min条件下进 成、比表面积与颗粒形貌都产生了很大的变化.铁 行造球.实验相关数据见表5. 精矿经高压辊磨处理前后的粒度组成及比表面积改 变见表6. 表6高压辊磨对铁精矿粒度组成及比表面积的影响 Table6 Effect of highrpresure roll grinding on the size distrilu tion and specific surface area of iron ore concentrate 粒度分布/% 比表面积/ 原料 +0106mm -0106-+0.074mm -0074mm -0043mm -00086mm (cm2g-） 1# 7.20 21.91 70.89 43.07 3267 565 2# 350 9.40 87.10 7050 5450 1755 3# 649 2276 70.79 4810 3577 785 4# 3.50 1300 83.50 61.75 4360 1526 由表6可见：经高压辊磨预处理后原料的细粒 而且比表面积增加显著，单一镜铁矿PFC、PFC/磁 级含量大幅度提高，PFC镜铁矿和PFC/磁铁矿M 铁矿M混合料分别由原来的565和785cm2·g1增 混合料中一0.074mm粒级的含量分别由未辊磨的 加到1755和1526m2·g1.这一方面由于铁精矿 70.89%和70.79%增加到87.10%与83.50%， 经高压辊磨后粒度变细，新生表面增加：另一方面， 一0.043mm粒级的含量也分别由未辊磨的43.07% 高压辊磨料层粉碎后颗粒形貌发生改变，表面产生 与48.10%急剧增加到70.50%和61.75%.据国外 许多裂缝所致，如图3所示. 的生产经验，适合造球的精矿其一45m部分应控 由图3可知，经高压辊磨处理后，铁精矿颗粒形 制在60%~85%尤其是其中的一20m部分不得 貌发生了明显改变，多由原来的立体状和球状改变 少于20%).高压辊磨处理后，微细粒级的增加非 为条状、片状和柱状，且棱角增多，表面存在许多微 常明显 细裂纹.颗粒形貌的改变，比表面积增加，改善了原 同时，经高压辊磨处理后不仅细粒级含量增加， 料的成球性能.条状、片状和柱状的成球性高于立

采用 50 %与 71 %边料返回流程( 即第二次高压辊磨 处理时加入的第一次辊磨边料与新加入的铁精矿的 比例分别为 50∶100 和 71∶100) .采用粒度分析、比 表面积测定及扫描电镜对高压辊磨前后的物料进行 了分析, 以考察其作用效果. 图 2 高压辊磨边料返回流程 Fig.2 Edge mat erial retu rn flow sheet 2 结果及分析 2.1 高压辊磨对 PFC镜铁矿生球品质的影响 该实验原料分别为 :1 #—PFC 镜铁精矿( 不辊 磨) ;2 # —PFC 产品( 经高压辊磨产品返回流程处 理, 如图 1) ;3 #—以质量比 7∶3 混合的 PFC/磁铁矿 M 混合料;4 # —PFC/磁铁矿 M 混合料的产品( 经 高压辊磨产品返回流程处理, 如图 1) .在膨润土配 比 2.4 %, 造球水分 8 %, 造球时间 15 min 条件下进 行造球.实验相关数据见表 5 . 表5 高压辊磨对生球品质的影响 Table 5 Effect of high-pressure roll grinding on the quality of green pellets 原料 单球抗压强度/ N 0.5 m 落下强度/ 次 爆裂温度/ ℃ 1 # 4.94 1.0 355 2 # 9.70 6.0 410 3 # 4.70 2.0 454 4 # 10.25 4.5 455 由表 5 可知 :PFC 镜铁矿成球性很差, 不经高 压辊磨处理时, 0.5 m 落下强度仅 1.0 次.加入磁铁 矿后不经高压辊磨处理时, 生球品质稍有提高, 0.5 m落下强度提高到 2.0 次, 但仍远满足不了球团 生产的要求 .几种原料经高压辊磨预处理后生球各 项指标均有大幅度提高 .PFC 镜铁矿经高压辊磨预 处理( 图 1) 后, 生球 0.5 m 落下强度大幅度提高, 由 1.0 次提高到 6 次;PFC/磁铁矿 M 混合料经高压辊 磨预处理( 图1) 后, 生球0.5m 落下强度由2.0 次提 高到 4.5 次, 能满足球团生产的要求 .由此可见, 高 压辊磨可明显提高镜铁矿的生球品质 . 高压辊磨预处理能明显改变镜铁矿的生球品质 的主要原因是, 原矿经高压辊磨处理后, 其粒度组 成 、比表面积与颗粒形貌都产生了很大的变化 .铁 精矿经高压辊磨处理前后的粒度组成及比表面积改 变见表 6 . 表 6 高压辊磨对铁精矿粒度组成及比表面积的影响 Table 6 Effect of high-p ressure roll grinding on the size distribu tion and specific surf ace area of iron ore concentrate 原料 粒度分布/ % +0.106 mm -0.106 ～ +0.074 mm -0.074 mm -0.043 m m -0.008 6 mm 比表面积/ ( cm 2·g -1 ) 1 # 7.20 21.91 70.89 43.07 32.67 565 2 # 3.50 9.40 87.10 70.50 54.50 1 755 3 # 6.49 22.76 70.79 48.10 35.77 785 4 # 3.50 13.00 83.50 61.75 43.60 1 526 由表 6 可见 :经高压辊磨预处理后原料的细粒 级含量大幅度提高, PFC 镜铁矿和 PFC/磁铁矿 M 混合料中-0.074 mm 粒级的含量分别由未辊磨的 70.89 %和 70.79 %增 加到 87.10 %与 83.50 %, -0.043 mm粒级的含量也分别由未辊磨的 43.07 % 与 48.10 %急剧增加到 70.50 %和 61.75 %.据国外 的生产经验, 适合造球的精矿其 -45 μm 部分应控 制在 60 %～ 85 %, 尤其是其中的 -20 μm 部分不得 少于 20 %[ 3] .高压辊磨处理后, 微细粒级的增加非 常明显. 同时, 经高压辊磨处理后不仅细粒级含量增加, 而且比表面积增加显著, 单一镜铁矿 PFC 、PFC/磁 铁矿 M 混合料分别由原来的 565 和 785 cm 2·g -1增 加到 1 755 和 1 526 cm 2·g -1 .这一方面由于铁精矿 经高压辊磨后粒度变细, 新生表面增加 ;另一方面, 高压辊磨料层粉碎后颗粒形貌发生改变, 表面产生 许多裂缝所致, 如图 3 所示 . 由图 3 可知, 经高压辊磨处理后, 铁精矿颗粒形 貌发生了明显改变, 多由原来的立体状和球状改变 为条状 、片状和柱状, 且棱角增多, 表面存在许多微 细裂纹.颗粒形貌的改变, 比表面积增加, 改善了原 料的成球性能.条状 、片状和柱状的成球性高于立 · 32 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷

第1期 朱德庆等：高压辊磨预处理强化巴西镜铁矿球团 33。 体状和球状：原料的比表面积一般达到 著提高.这也主要由于高压辊磨处理时其所消耗的 1500m2g1以上时才具有较好的成球性9，经高 能源主要贮存在矿物颗粒中，增加了矿物颗粒的表 压辊磨处理后其单一镜铁矿P℉C、PFC/磁铁矿M 面活化能7. 混合料的比表面积均高于1500cm2·g1,成球性显 (a) h 25U 1526sE1 图3高压辊磨预处理对铁精矿颗粒形貌的影响。(a1:试样；(b)2试样；（©）3产试样：（山4试样 Fig 3 Effeet of high-pressure moll g rinding on the particle shape ofimon ore concentrate (a)sample 1 (b)sample 2 (c)sample 3;(d) sample4共 从以上分析可知，经高压辊磨处理后，单一镜铁 粉碎，该料层在高压下形成，压力导致颗粒挤压其他 矿PFC.PFC/磁铁矿M混合料的成球性都得到很 邻近颗粒，直至其主要部分破碎、断裂，产生裂缝或 大提高，从而改善了其生球的各项指标.P℉C镜铁 劈碎习.又由于高压辊磨机边缘的压力弱于中间， 矿改善的程度稍大于P℉C/磁铁矿M混合料，这主 因此中间物料的处理效果稍优于边缘，71%的产品 要由于高压辊磨料层粉碎具有选择性，料层挤压粉 返回的成球性能稍好. 碎能使颗粒强度小的矿物得到保护8).PFC镜铁矿 表7高压辊磨处理流程对生球品质的影响 粒度稍粗于PC/磁铁矿M混合料，高压辊磨处理 Table 7 Effect of high-pressure mll grinding flow path on the quality of 效果更加显著， green pellets 2.2高压辊磨处理流程对生球品质的影响 单球抗压 05m落下 爆裂 原料 表7为不同高压辊磨闭路流程对生球品质的影 强度/N 强度/次 温度/℃ 响.不同循环方式对高压辊磨的效果有明显的影 71%的产品返回 1025 45 455 响，主要是因为辊两端边缘的压力衰减而导致物料 50%的边料返回 1033 38 460 粉碎效果减弱⑧， 71%的边料返回 875 35 491 由表7可知，同一造球条件下，71%产品返回的 注：造球原料为PC磁铁矿M混合料.经71%的产品返回、 生球性能稍好，单球抗压强度1025N,0.5m落下 50%和71%的边料返回高压辊磨闭路流程预处理后的产品：造球条 强度4.5次，爆裂温度455℃，满足球团生产的要 件为膨润土配比24%，造球水分8%，造球时间15min. 求.这可能是由高压辊磨机的粉碎原理所致，高压 2.3高压辊磨对PFC镜铁矿预热焙烧性能的影响 辊磨采用的是料层粉碎.德国舒纳德教授认为：物 图4和图5分别为预热温度和预热时间对预热 料不是在破碎机工作面上或其他粉碎介质作单个颗 球强度的影响. 粒的破碎或粉磨，而是作为一层（或一个料层）得到 由图4和图5可知：在所研究范围内，四种预热

体状 和 球 状 [ 4-5] ;原 料 的 比 表 面 积 一 般 达 到 1 500 cm 2·g -1以上时才具有较好的成球性[ 6] , 经高 压辊磨处理后其单一镜铁矿 PFC 、PFC/磁铁矿 M 混合料的比表面积均高于 1 500 cm 2·g -1 , 成球性显 著提高 .这也主要由于高压辊磨处理时其所消耗的 能源主要贮存在矿物颗粒中, 增加了矿物颗粒的表 面活化能[ 7] . 图3 高压辊磨预处理对铁精矿颗粒形貌的影响.( a) 1 #试样;( b) 2 #试样;( c) 3 #试样;( d) 4 #试样 Fig.3 Eff ect of high-pressure roll g rinding on the particle shape of iron ore concentrat e:( a) sample 1 #;( b) sample 2 #;( c) sample 3 #;( d) sample 4 # 从以上分析可知, 经高压辊磨处理后, 单一镜铁 矿PFC 、PFC/磁铁矿 M 混合料的成球性都得到很 大提高, 从而改善了其生球的各项指标.PFC 镜铁 矿改善的程度稍大于 PFC/磁铁矿 M 混合料, 这主 要由于高压辊磨料层粉碎具有选择性, 料层挤压粉 碎能使颗粒强度小的矿物得到保护[ 8] .PFC 镜铁矿 粒度稍粗于 PFC/磁铁矿 M 混合料, 高压辊磨处理 效果更加显著. 2.2 高压辊磨处理流程对生球品质的影响 表 7 为不同高压辊磨闭路流程对生球品质的影 响.不同循环方式对高压辊磨的效果有明显的影 响, 主要是因为辊两端边缘的压力衰减而导致物料 粉碎效果减弱[ 8] . 由表 7 可知, 同一造球条件下, 71 %产品返回的 生球性能稍好, 单球抗压强度 10.25 N, 0.5 m 落下 强度 4.5 次, 爆裂温度 455 ℃, 满足球团生产的要 求.这可能是由高压辊磨机的粉碎原理所致, 高压 辊磨采用的是料层粉碎.德国舒纳德教授认为 :物 料不是在破碎机工作面上或其他粉碎介质作单个颗 粒的破碎或粉磨, 而是作为一层( 或一个料层) 得到 粉碎;该料层在高压下形成, 压力导致颗粒挤压其他 邻近颗粒, 直至其主要部分破碎 、断裂, 产生裂缝或 劈碎[ 9] .又由于高压辊磨机边缘的压力弱于中间, 因此中间物料的处理效果稍优于边缘, 71 %的产品 返回的成球性能稍好. 表 7 高压辊磨处理流程对生球品质的影响 Table 7 Effect of high-pressure roll grinding flow path on the quality of green pellets 原料 单球抗压 强度/ N 0.5 m 落下 强度/ 次 爆裂 温度/ ℃ 71%的产品返回 10.25 4.5 455 50%的边料返回 10.33 3.8 460 71%的边料返回 8.75 3.5 491 注:造球原料为 PFC/ 磁铁矿 M 混合料, 经 71%的产品返回、 50%和 71%的边料返回高压辊磨闭路流程预处理后的产品;造球条 件为膨润土配比 2.4%, 造球水分 8%, 造球时间 15 min. 2.3 高压辊磨对 PFC镜铁矿预热焙烧性能的影响 图 4 和图 5 分别为预热温度和预热时间对预热 球强度的影响. 由图 4 和图 5 可知 :在所研究范围内, 四种预热 第 1 期 朱德庆等:高压辊磨预处理强化巴西镜铁矿球团 · 33 ·

。34。 北京科技大学学报 第31卷 600 时间10min,焙烧温度1330℃，焙烧时间25min时， 一1 500 。-2 其单球抗压强度也分别只有873.67,2685.5和 400 -4“ 2349.33N.4球团在预热温度1050℃预热时间 10min,焙烧温度1280℃，焙烧时间12min时，其单 300 球抗压强度就达到了2690.88N:即在相同预热焙 200 烧条件下，4方案能明显提高焙烧球强度，满足了 球团生产的要求.因此.70%PF℃镜铁矿配加30% 100 磁铁矿经71%高压辊磨产品返回预处理可明显改 900 950 100010501100 1150 善镜铁矿的焙烧性能，其球团工艺比较合理 温度/℃ 2500 一1” 图4预热温度对预热球强度的影响（预热时间10mi) Fig.4 Effect of preheating temperature on the strength of preheal- 2000 43 -4 ed pellets 1500 500 1000 450 400 500 1” ◆2° 350 3 1160 1220 1280 1340 4 300 焙烧温度℃ 250 图6焙烧温度对焙烧球强度的影响（预热时间10min预热温度 1050℃，培烧时间8min) 200 Fig.6 Effect of roasting temperature on the strength moasted pelets 150 10 12 14 6 预热时间min 图5预热时间对预热球强度的影响（预热温度1050℃ 3000 Fig.5 Effect of preheating time on the strength of preheated pellets 2500 2 43 球强度的高低次序依次为42花31.当预 -4 2000 热温度为1050℃预热时间为10min时，1、2#、 1500 3#及4四种方案的预热球单球抗压强度分别为 198.00,257.33,223.83和456.25N:当预热时间为 1000 10min时，提高预热温度到1100℃，1、2和3#预 500 热球单球抗压强度也分别为205.00,320.17和 11 13151719 焙烧时间min 286.83N:当预热温度为1050℃，延长预热时间到 16min,1#、2和3预热球单球抗压强度也分别只 图7焙烧时间对焙烧球强度的影响（预热时间10mm,预热温度 1050℃，培烧温度1280℃ 有221.00,287.17和250.17N,远满足不了球团矿 Fig 7 Effect of roasting time on the strenght of masted pellets 生产要求450.00N.由此可见，镜铁矿PFC/磁铁矿 M混合料经高压辊磨产品返回流程处理的球团预 球团矿强度的改善，主要由两个方面的原因所 热性能明显优于其他三种球团. 致：其一，采用高压辊磨预处理，矿物的粒度变细，颗 图6和图7分别为焙烧温度和焙烧时间对焙烧 粒形貌得到改变，使原本致密的P℉C镜铁矿表面产 球强度的影响. 生许多棱角和裂纹，提高了其表面活性，部分机械能 由图6和图7可知：1、2“和3球团在预热温 蕴藏在颗粒缺陷中，降低了其氧化反应的活化能，使 度1050℃预热时间10min,焙烧温度1280℃，焙 预热焙烧过程中的氧化反应更易进行0，从而提高 烧时间12min时.单球抗压强度分别为512,1569 了球团矿的单球抗压强度.单一镜铁矿PFC、镜铁 和1235N,远低于合格球团矿强度2500N:延长培 矿P℉C/磁铁矿M混合料经高压辊磨预处理后球团 烧时间和提高焙烧温度，在预热温度1050℃，预热 矿预热和焙烧强度均较处理前大幅度提高.其二

图 4 预热温度对预热球强度的影响( 预热时间 10 min) Fig.4 Eff ect of preheating t emperature on the strength of preheat￾ed pellets 图 5 预热时间对预热球强度的影响( 预热温度 1 050 ℃) Fig.5 Effect of preheating time on the strength of preheated pellets 球强度的高低次序依次为 4 #>2 #>3 # >1 #.当预 热温度为 1 050 ℃, 预热时间为 10 min 时, 1 #、2 # 、 3 #及 4 #四种方案的预热球单球抗压强度分别为 198.00, 257.33, 223.83 和 456.25 N ;当预热时间为 10 min 时, 提高预热温度到 1 100 ℃, 1 #、2 #和 3 #预 热球单球抗压强度也分别为 205.00, 320.17 和 286.83N ;当预热温度为 1 050 ℃, 延长预热时间到 16 min, 1 #、2 #和 3 #预热球单球抗压强度也分别只 有221.00, 287.17 和 250.17 N, 远满足不了球团矿 生产要求 450.00 N .由此可见, 镜铁矿 PFC/磁铁矿 M 混合料经高压辊磨产品返回流程处理的球团预 热性能明显优于其他三种球团 . 图 6 和图 7 分别为焙烧温度和焙烧时间对焙烧 球强度的影响. 由图 6 和图 7 可知:1 #、2 #和 3 #球团在预热温 度1 050 ℃, 预热时间 10 min, 焙烧温度 1 280 ℃, 焙 烧时间 12 min 时, 单球抗压强度分别为 512, 1 569 和 1 235 N, 远低于合格球团矿强度 2 500 N ;延长焙 烧时间和提高焙烧温度, 在预热温度 1 050 ℃, 预热 时间 10min, 焙烧温度 1 330 ℃, 焙烧时间25min 时, 其单球抗压强度也分别只有 873.67, 2 685.5 和 2 349.33 N .4 #球团在预热温度 1 050 ℃, 预热时间 10 min, 焙烧温度1 280 ℃, 焙烧时间12 min时, 其单 球抗压强度就达到了2 690.88 N ;即在相同预热焙 烧条件下, 4 #方案能明显提高焙烧球强度, 满足了 球团生产的要求.因此, 70 %PFC 镜铁矿配加 30 % 磁铁矿经 71 %高压辊磨产品返回预处理可明显改 善镜铁矿的焙烧性能, 其球团工艺比较合理. 图 6 焙烧温度对焙烧球强度的影响( 预热时间 10 min 预热温度 1 050 ℃, 焙烧时间 8 min) Fig.6 Eff ect of roasting temperature on the strength roast ed pellets 图 7 焙烧时间对焙烧球强度的影响( 预热时间 10 min, 预热温度 1 050 ℃, 焙烧温度 1 280 ℃) Fig.7 Effect of roasting time on the strengh t of roast ed pellets 球团矿强度的改善, 主要由两个方面的原因所 致 :其一, 采用高压辊磨预处理, 矿物的粒度变细, 颗 粒形貌得到改变, 使原本致密的 PFC 镜铁矿表面产 生许多棱角和裂纹, 提高了其表面活性, 部分机械能 蕴藏在颗粒缺陷中, 降低了其氧化反应的活化能, 使 预热焙烧过程中的氧化反应更易进行[ 10] , 从而提高 了球团矿的单球抗压强度.单一镜铁矿 PFC 、镜铁 矿 PFC/磁铁矿 M 混合料经高压辊磨预处理后球团 矿预热和焙烧强度均较处理前大幅度提高 .其二, · 34 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷