AO Stoilenskii Mining and Milling Operation公司在铁精粉中加入膨润土作为粘合剂生产铁矿石球团。本文在实验室环境中研究了铁精粉的比表面积对生球性能的影响。试验结果表明，随着铁精粉比表面积的扩大，生球的优质产品产率、孔隙率增加，强度提高。

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前言

富矿处理的工艺流程包括磨矿和转筒筛分并生产烧结矿，而磁铁矿铁质石英岩的富集包括三阶段破碎、三阶段磨粉、磁选、脱泥和使用真空过滤器为铁精粉脱水。

AO Stoilenskii MMO通过铁路为其东北方约300公里处的PAO NLMK供应铁矿石原矿。制造铁矿石球团的原材料是铁精粉（矿浆）和膨润土。膨润土为块状，来自阿塞拜疆的Dash Salakhlinskoe矿床。

将矿浆增稠并使用高压和陶瓷过滤器过滤。过滤后的铁精粉被送入两个高压磨辊机（HPGR）。在配料后，将炉料组分（铁精粉和膨润土）混合并送入盘式造球机。所得生球通过两个转筒筛分阶段处理：第一阶段位于造球机之后，分离出小于7mm的球团，而第二阶段位于窑炉前，使用两级辊筛选分离出小于7mm、大于18mm的球团。未通过筛选的生球被送回造球机。

本文在实验室环境中研究AO Stoilenskii MMO生产的铁精粉的比表面积对生球性能的影响。

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生球质量的影响因素

生球具有固体材料的典型特征，包括一定的拉伸、弯曲和剪切强度，以及保持造球机所塑造的形状的能力。生球的这些特性取决于其牵引力，而牵引力取决于凝块材料的特性、晶粒间液体量以及该材料的晶粒表面间距。

通过分析已发表的文献，可知铁精粉的比表面积是由粒径决定的；此外，尽管采矿和磨矿作业通常仅控制45μm以下的颗粒的含量，但20μm以下颗粒的百分数具有决定性的影响。

为了扩大铁精粉的比表面积，AO Stoilenskii MMO在高压磨辊机上对铁精粉进行再磨。HPGR技术以使材料经过两个旋转辊的方式，将预干燥的铁精粉磨成细粒。这些辊在液压系统的作用下相互压紧，在辊之间的磨矿区产生高单位压力，从而达到预设的粗糙度水平。材料通过HPGR技术进行磨矿，通过颗粒的相互作用而不是颗粒与辊表面的接触在材料中产生应力。

测试结果表明，散料只有在最佳湿度下才能有效地造球。在这方面，其湿润度取决于炉料的粒度组成、表面展开程度、泥状部分含量以及润湿流体与造球材料相互作用的条件。生球的生产是球团生产周期中最关键的部分。生球的质量显著影响窑炉的生产率和退火球团的特性。生球的质量要求取决于其进入窑炉进行后续热处理的进料。

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铁精粉比表面积对生球产量的影响

如果铁精粉质量指数发生变化，则选择最佳造球模式以实现球团产量最大化。

在NUST MiSIS下属的Staryi Oskol技术研究所冶金和金属科学部的实验室，研究了铁精粉的比表面积对生球密度和孔隙率以及优质产品产量的影响。使用六种铁精粉制备球团，其在HPGR处理前后的比表面积分别为1220cm2/g、1290cm2/g、1370cm2/g和1410cm2/g、1470cm2/g、1540cm2/g。

在实验室环境中生产生球包括适当添加粘合剂，在制备炉料时有效搅拌粘合剂，并在实验室的造球机中生产球团。首先取用铁精粉，并用Elvis-2C水分测试仪测量其初始水分含量。然后将铁精粉额外润湿至所需的水分质量分数，加入粘合剂，并通过孔径为1mm的筛子将炉料浆化。用薄膜覆盖所制备的炉料0.5h，以激活粘合剂。然后将炉料分批加入造球机，并使用喷水器不断向炉料中加水，直至成核（图1）。所有测试的造球过程均持续20min。

关于不同比表面积铁精粉的炉料所生产的球团的优质产品产率，请参见表1。

在HPGR处理前后，使用两种铁精粉造球的总产品产率没有太大差异。然而，如果比较具有优秀粗糙度的生球产品产率，差异则较为明显。使用未经HPGR处理的铁精粉造球时，其优质产品产率降低10%-14%，且小于8mm的球团产量增加。这会对造球机的生产率产生不利影响，进而降低窑炉的生产率。然后，确定了球团的真密度、堆积密度和孔隙率。为此，将球团在100℃下干燥，并根据GOST计算真密度，结果见表2。

如果比较球团的真密度，那么铁精粉的比表面积几乎没有差异，因为这种性能是由铁精粉的化学成分决定的。生球的堆积密度根据GOST 25732确定，如图2所示。

铁精粉的比表面积越大，球团的堆积密度越低。使用真密度和堆积密度的计算结果确定球团的孔隙率，如下所示：

Π=（1-ρbulk/ρtrue）×100

由不同比表面积铁精粉制成的球团的孔隙率示于图3。

表2中前三列为HPGR处理前的铁精粉的数据，后三列为HPGR处理后的铁精粉的数据。可以看出，由比表面积较大的铁精粉制成的球团孔隙率更高。这可以用以下事实来解释：HPGR处理前的球团堆积密度远高于HPGR处理后，而真密度几乎相等。

随后，测定了球团的抗压强度和落下强度。不同比表面积铁精粉的生球强度的平均数据见表3。

使用经磨辊机处理的铁精粉时，其球团的落下强度明显较未处理时高：观察到两倍甚至更大的差异。然而，球团的抗压强度变化不大（表3）。此外，生球的落下强度和抗压强度足以使其在送入窑炉中和后续包装时不会被破坏。铁精粉经过HPGR处理后，其生球塑性（落下强度）的增加可以用其较高的孔隙率来解释，在这种情况下，它们可以作为一个整体通过孔隙变形较长一段时间，但不会被破坏。

由于通过高压磨辊机，铁精粉不仅在粒径上发生了变化，而且在颗粒形状上也发生了变化：HPGR处理前，铁精粉颗粒更圆，而在处理后，由于颗粒出现裂缝，它们变得更小且更尖锐。造球时，一些铁精粉颗粒与其他颗粒的结合作用更强，这是经HPGR处理的颗粒的典型特征。

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结论

1）生球优质产品的产率随着铁精粉比表面积的扩大而增加。

2）当使用经高压磨辊（HPGR）再磨并具有较大比表面积的铁精粉时，与HPGR处理前且比表面积较小的铁精粉相比，其生球优质产品产率提高了10%-14%。

3）经HPGR处理的铁精粉比表面积的扩大，使生球强度提高了40%以上。

4）随着比表面积扩大，与HPGR处理前的铁精粉所生产的球团相比，HPGR处理后的生球孔隙率提高了30%以上。

5）通过磨辊机不仅使铁精粉颗粒变小，还改变了它们的形状，生球的优质产品产率增加、强度性能提高。