烧结生产能耗高,CO2、NO、粉尘排放多。球团生产能耗为烧结的1/3-1/2,废弃物排放量约为烧结的13%。2017年冬季采暖季,部分钢铁公司被迫限产,实际上就是限制烧结产量和煤资源的使用并导致高炉炉料结构中烧结矿配比减少,因此需要改变炼铁原料的生产模式。高碱度烧结易产生硅酸二钙等高熔点矿物,会导致烧结矿强度差。因此碱性球团的技术开发与应用具有十分重要的现实意义。本文以国内某大型钢铁企业提供原料为基础,通过使用圆盘造球机、马弗炉、电子式万能试验机等设备,进行碱性球团的试验研究。铁矿石为磁铁矿,分别以石灰石、生石灰调节球团碱度。膨润土配比2%,造球时间33min,焙烧温度为1200℃,焙烧时间30min。通过控制混合料预加水分、圆盘造球机单次用料量、混合料消化时间等参数,配合不同粒度、不同熔剂添加量、对球团生产中生球成球球团强度进行研究,探讨碱性球团的强度性能和影响因素。本文主要得出结论如下:(1)造球参数对生球强度的影响。a)适当提高混合料内预加水分可以提高生球强度,但过高时圆盘造球机难以控制球团尺寸。b)生球水分较低时,球团强度较低;水分过高,球团尺寸不易控制。c)铁矿粉粒度较细时,球团在生球成球强度均有所提高。生球表现不明显,成品球团强度提高比较明显。d)通过对不同球径尺寸的球团进行强度检测,球团直径越大,落下强度越低,但抗压强度得到提高,这是由于球体受力的特殊性导致的。本试验条件下,最佳的预加水分为5%,最佳的生球水分为8.0%-8.5%。该条件下,生球落下强度可达5.4次·0.5m-1,抗压强度可达9.6N·个-1。(2)熔剂种类对生球强度的影响。a)石灰石使碱性球团的生球强度降低,但碱度低于1.1时成品球团强度仍可达到2000N以上,可以制造出强度符合生产要求的球团。b)生石灰作为添加熔剂时,随着碱度的提高,生球强度随着碱度的提高而提高,这是由于水分子的偶极性导致Ca(OH)2与水分子正负吸引提高生球内部毛细粘结力。c)采用生石灰作为熔剂时,对预加水分的混合原料进行消化2h,生球落下强度和抗压强度均提高,这是由于水分与CaO有更充分的时间形成优良的粘结剂Ca(OH)2,但生产效率会有所降低。(3)成品碱性球团强度。a)以石灰石为熔剂时,随碱度升高,成品球团强度下降,其原因是碳酸盐分解导致球团孔隙增多和低强度硅酸盐矿物的生成所致。b)以生石灰为熔剂时,随碱度升高,成品球团强度下降,其原因、低强度矿物的生成及冷却结晶产生的孔隙所致。综上所述,添加不同种类熔剂对球团生球强度和成品球强度的影响规律和作用机理不同。根据本文的试验条件和结果建议最佳的碱性球团参数为:采用生石灰熔剂,消化2小时,预加水分5%,生球水分8.0-8.5%。该条件下,生球落下强度可达5.8次/0.5m-1,抗压强度可达10.2N·个-1,成品球团强度可达2000N。