细铁粉冷压成球工艺开发及生产实践

李明波

（济南济钢铁合金厂，山东　济南250101）



经验交流

细铁粉冷压成球工艺开发及生产实践

李明波

（济南济钢铁合金厂，山东济南250101）

摘要：济钢铁合金厂开发了细铁粉冷压成球工艺生产炼钢脱氧用铁质球，但因铁粉成分波动大、成球初始强度低、易破碎、成球堆放易发生板结等，一直不能达到预想效果。通过实施铁粉磁力分级+添加固化剂+网带式烘干，实现铁粉冷压球的批量生产，产量达30 t/班，一次成球率达到92%以上，满足了使用要求。

关键词：铁粉；铁质球；磁力分级；固化剂

1　前　言

济钢铁合金厂利用转炉粗颗粒污泥生产活性铁，同时会生产出一种副产品—铁粉，产量为每月400 t，该铁粉粒度为0.075～0.15 mm，TFe品位为80%～85%。但随着钢铁市场的持续低迷，铁粉价格持续下滑，企业处于亏损的边缘，制约了生产的发展。为提高其高附加值，创造较好的经济效益，济钢铁合金厂开发了细铁粉冷压成球工艺生产炼钢脱氧用铁质球。在生产中，因铁粉品位波动较大、成球的初始硬度低、湿球堆放易发生板结等，一直不能达到预期效果。通过采用对铁粉磁甩选分级、添加固化剂、网带烘干等措施，实现了冷压球的正常生产。

2　工艺现状存在的问题

经过近3个月的工艺实践，铁粉使用水玻璃作为粘结剂，经搅拌、压球、自然干燥等工序来生产铁质球。项目投产后，产线运行一直不稳定，存在的主要问题有：1）铁粉的品位TFe在80%～85%波动，造成成品铁质球品位波动，满足不了使用要求；使用水玻璃作为粘结剂，添加量为9%，粘结剂干燥后降点4.5%～5%，即铁质球的TFe为76%～80%，而使用要求的铁质球的品位为≥80%，不能满足要求。2）铁粉压制成球后，由于早期强度低，一次成球率仅为60%，制约着生产效率。3）压制成的铁质球转运至料仓后，由于强度低，不能立即进行铲装，需放在料仓中进行自然干燥，料仓中表面的铁球干燥效果较好，但料堆内部的铁球因通风不畅，就会二次粘结成团，需进行破碎，造成碎球率高，生产成本高。

3　工艺分析与改进

3.1设计制作磁力甩选分级系统

铁粉品位TFe为80%～85%，品位波动，而压球的工艺固定，即铁球的品位是在铁粉品位的基础上降低4.5%～5%，因此要稳定铁球质量合格，必须保证铁粉的品位稳定，且品位≥85%。经对铁粉进行成分分析，其中亚铁含量为4.02%，非磁性物的含量为1.03%，因此，要想提高铁粉的品位，需要将弱磁性FeO和非磁性物质去掉。通过对铁粉进行干法磁选试验，品位仅提高1%～2%，主要是因为铁粉经两级球磨后均呈现弱磁性，干法磁选不能有效分离。为此，设计制作磁力甩选分级系统，使铁粉的品位提高5%以上。磁力甩选分级系统的结构见图1。

图1　磁力甩选分级系统结构

强磁辊（磁场强度≥0.28 T）以高速旋转（＞400 r/min），铁粉经料斗、底部布料器均匀流向强磁辊，在磁力作用下，铁粉吸附在磁辊表面并随磁辊高速旋转，铁粉中的非磁性物不会被吸附而落到磁辊下部。磁性物质随着磁辊高速旋转，当转到无磁性区时，铁粉失去吸引力且在离心力作用下被甩出后落到输送带上，作为合格的铁粉。而弱磁性物质在随滚筒高速旋转过程中，当离心力大于磁吸力时就会被甩离磁辊，作为废料。通过调整磁选辊与输送带之间的距离来调整弱磁性物的含量，从而调整铁粉的品位：当之间距离较大时，弱磁性物质被甩到地面的较多，从而提高铁粉的品位；当距离较小时，弱磁性物质一部分落到地面，一部分被甩到输送带上，作为铁粉，提升的品位会相对减小。对铁粉进行磁力分级后，得到TFe86%品位的铁粉和TFe36%品位的弱磁性物，满足了使用要求。

3.2在粘结剂中添加固化剂

铁粉压球使用的粘结剂是水玻璃，水玻璃在空气中的凝结固化与石灰的凝结固化非常相似，主要通过碳化和脱水结晶固结两个过程来实现。随着碳化反应的进行，硅胶含量增加，接着自由水分蒸发和硅胶脱水成固体而凝结硬化，其特点是：1）速度慢。由于空气中CO2浓度低，故碳化反应及整个凝结固化过程十分缓慢。2）体积收缩。3）强度低。使用水玻璃压球后的早期强度较低，为加速水玻璃的凝结固化速度，提高压球的早期强度，在混料时加入固化剂氟硅酸盐，固化剂的掺量为水玻璃重量的12%～15%。掺量少，凝结固化慢，且强度低；掺量太多，则凝结硬化过快，不便操作。通过反复实践，水玻璃的加入量为8%，固化剂的加入量为1.5%，压制铁球的一次成球率和早期强度较好。

3.3设计网带烘干机

水玻璃由于存在易溶于水的碱金属离子，固化后残留有水溶性碱，因此易返潮。堆积在料仓中的铁球在硬化过程中发生返潮，造成通风差的铁球潮湿、粘结，因此需对铁球进行在线烘干，即生产出铁球直接进行烘干，烘干后再进行包装和转运。为此，在压球产线的出球端设计安装一条网带式烘干机，对铁球进行烘干。

炉体框架为使用槽钢焊接而成的框架式结构，用于承载网带和物料的重量；网带支架焊接在炉体框架上，用于承载网带并作为网带的行走轨道，网带支架为角钢结构，可防止网带跑偏；网带的末端位于该层网带下方的网带起始端上方，以使上层网带的物料经输送掉落到下层网带上；整个炉体使用墙体作为密封，墙体由保温材料建造，顶部使用保温棉覆盖密封。为检修方便，在炉体框架和墙体之间留有检修空间。

烘干机的使用参数：该网带烘干机入口端铁球的含水率为9%～10%，炉内的烘干温度为110℃，球体自进入炉体到出球所用的时间为45 min，烘干能力为50 t/班，烘干后铁球含水率降到2%以下，可直接包装使用，且堆积放置不会发生板结，实现连续生产。

3.4冷压球生产工艺

改进后的冷压球生产工艺如图2所示。铁粉先进行磁力分级，品位≥85%。

图2　改进后的生产工艺流程

4　改进效果

针对铁粉冷压球过程中铁粉品位不稳定、压球后的早期强度低、成球堆放发生板结、生产一直不连续，采用磁力分级，使铁粉的品位稳定在85%以上；采用添加固化剂，增加了压球的早期强度，提高一次成球率；通过设计安装网带式烘干机，使铁球进行在线烘干，含水率降到2%以下，提高成品率。通过工艺改进，压球产线的成球率达到92%，铁球的品位稳定在80%以上，产量稳定在35 t/班，产线连续稳定运行，实现了较好的经济效益。

中图分类号：X757

文献标识码：B

文章编号：1004-4620（2016）02-0074-02

收稿日期：2015-09-18

作者简介：李明波，男，1980年生，2002年毕业于山东交通学院机械设计专业。现为济南济钢铁合金厂炉料事业部副主任，工程师，主要从事设备管理工作。