聂永增
（武平县科技情报研究所，福建 龙岩 364300）
福建省龙岩市武平县白云石资源十分匮乏，大部分白云石MgO含量高，基本不含有害元素，属于优质白云矿石。但是，依然有一小部分白云石粉中的MgO较低，难以被直接使用。为实现这一资源的有效利用，提高资源利用效率，将资源优势转化为经济优势，还需将白云石进行更进一步的加工。需要将其磨成3mm粉末，增加MgO含量，以供重钢烧结厂使用，从而替代生白云石，不断提高轻烧矿质量，降低炼铁 成本。
福建省龙岩市武平县共有4个白云石矿区，分别为白云岩矿北采区、白云岩矿南采区、猪仔垄矿区和新湖石灰石矿。其中，白云岩矿北采区矿区面积0.7869平方公里，分为白云岩和石灰石两个矿区，这两个矿区白云岩资源储量为6631万t， 平 均 品 位MgO：20.56%，CaO：31.35%，SiO2：0.44%，石灰石资源储量为982万t，平均品位：CaO：53.91%， MgO：0.92%；
白云岩矿南采区：矿区面积0.5939平方公里，白云岩资源储量为5655万t，平均品位，MgO：19.86%，CaO：32.16%，SiO2：0.69%；
猪仔垄矿区：矿区面积0.1104平方公里，石灰石资源储量1253万t，平均品位：CaO：53.81%，MgO：0.51%；
新湖石灰石矿：矿区面积0.702平方公里，石灰石资源储量为430.74万t，平均品位：CaO：54.84%，MgO：0.78%，SiO2：0，78%。
轻烧工艺对白云石粉活性的影响的检测方法需要参照国标YBT105-1997，即冶金活性石灰检测方法，检测流程如下：称取1~5mm的白云石粉25g，量取1L水放置烧杯中，水温保持在40℃，滴入8~10滴1%的酚酞试剂，当白云石粉一次性倒入烧杯中开始计时，当烧杯中出现红色时，用4滴mol/L的盐酸滴定，维持红色状态，并详细记录10min内盐酸的消耗量。
由于实验与标准检测方法略有差异，标准的检测方法是称量50g白云石粉倒入2L的烧杯中，实验中的白云石粉活性度为标准检测方法下白云石粉活性度大小的1/2，即实验中所检测的白云石粉活性如果大于75ml表示符合要求。
从理论角度讲：白云石粉的颗粒越小，热传导和分解的速度越快，其活性也就越高，在实验过程中对白云石粉加热时，受热传导因素影响会造成白云石粉颗粒内外温差大，如果烧锻温度高或保温时间过长，白云石粉的表面因轻烧其活性会随之降低，从另一角度看，如果轻烧温度过低或保温时间较短，也会造成白云石粉分解不充分，同样会降低其 活性。
3.1 轻烧白云石粉喷吹装置设计
文章主要通过对轻烧白云石粉喷吹装置的设计，完成对白云石粉的加工，降低和减少白云石粉的损耗。基于此，分别对白云石粉细度、运输进行详尽分析，并根据白云石粉的价值，运用文氏原理对白云石粉喷吹装置进行了设计。轻烧白云石粉喷吹装置示意图如图1所示。
图1 白云石粉喷吹装置示意图
根据白云石粉喷吹装置示意图不难看出，该装置主要通过鼓风机产生的正压空气，吸走位于喷射器上方的轻烧白云石粉，在正压气动下输送白云石粉，以此实现轻烧白云石粉均匀吹喷的目的。
3.2 轻烧白云石粉试验方案设计
文章根据武平县白云岩矿北采区提供的轻烧原料配矿方案，通过利用喷吹装置对轻烧白云石粉进行以下2种实验。
实验1：明确轻烧白云石粉添加量与粘附率（粘附率平均值如图2所示）、混合料制粒之间的比例，以此得出确定的轻烧白云石粉添加数量。
图2 喷吹条件下不同轻烧白云石粉添加量粘附率平均值
实验流程：按照计划的吹喷参数进行试验，通过利用圆筒混合料机完成对轻烧白云石粉混合料的实验，分别在一次混料、二次混料和一二次混料3个阶段添加不同数量的轻烧白云石粉，最后对混合制料的粘附率和白云石粉的粒制试验结果进行分析，在此基础上确定正确的白云石粉添 加量。
实验2：详细记录轻烧白云石粉的添加量对混合制粒产生的效果，根据混合制粒效果，确定混合料中的水分，然后再根据烧结时间和气温情况综合判断制粒效果。
实验流程：一次混料和二次混料的间隔严格控制在5min，待一混结束后停止2min接着进行二混，一混和二混混合料全部在同一个筒内进行，通过利用物化水加水方式，将轻烧白云石粉吹喷时间控制在120s。
3.3 轻烧白云石粉喷吹量影响
（1）对混合料粘料的影响。从图2可以明确看出，白云石粉的粘附率会随着轻烧白云石粉的粘附率而不断上升。也就是轻烧白云石粉的粘附率从4.4%提升至5.2%，增加了约15%，粘附率从2.2%提升至3.1%，约提升了39%，是白云石粉添加量的2.5倍。由此可见，轻烧白云石粉的粉量变化对于粘附率提升具有重要影响。
（2）对混合料的影响。通过实验表明：烧结混合料的混匀情况和轻烧白云石粉的实验效果与水分添加方式、水分添加时间以及其他添加物等因素相关，当轻烧白云石粉的吹喷量在4.6~5.2之间时，其吹喷量对混均影响不大。
（3）对吹喷位置的影响。根据以上实验结果表明：轻烧白云石粉吹喷位置对混合料混合过程会产生重要影响，在二混过程中加入轻烧白云石粉，混合料粘结情况最严重，混合效果不尽如人意，其表面还容易形成夹层；
在加入适量的轻烧白云石粉，粘接现象减少，其表面依然会出现少量的白云石粉夹层，烧结矿也更容易出现白点问题。因此，在本次实验过程中，轻烧白云石粉最佳吹喷量为一混时加入的轻烧白云石粉。
3.4 混合料水分添加量的影响
3.4.1 对烧结过程的影响
（1）当混合制粒中的水分为7.2%时，混合料的制球效果最好，所以可以得出混合料水分添加的范围为7.0%~8.5%之间。同时，根据试验1结果表明：水分添加量分别为6.5~8.5之间时不利于完成混料，所以只能将这些水分添加量的实验进行删除之后，才能提高实验效率。
（2）通过吹喷方式加入轻烧白云石粉，烧结矿冷强度得到明显改善，轻鼓指数和落下强度分别提升1%~3%，还原性提高了1.5%。
（3）通过喷吹加入轻烧白云石粉浆液，所产生的浆液水分过多，导致喷吹浆液的浓度不稳定，出现了严重的混合料粘料现象，混合效果不理想，烧结矿强度不高。
（4）水分的添加量不会对轻烧白云石粉的混合情况带来影响，但吹喷量可以对烧结矿强度产生明显的影响，通过试验得出，当轻烧白云石粉的加入量为4.64%时，烧结矿的强度可以达到最理想的状态。
3.4.2 对烧结矿冷态强度的影响
当混合料粒径的水分为6.5%、7.0%和8.5%时，由于混合料中的水分条件无法满足，导致混合料混合情况较差，所以对于以上3组水分进行了冷态强度测试，测试结果表明：当混合料中的水分为7.5%时，烧结矿的落下强度最好；
当轻烧白云石粉加入量和吹喷条件一致，且水分在7.5%时，烧结矿的冷态强度最好。
3.4.3对烧结矿冶金性能的影响
试验结果表明：混合料中水分的添加量对轻烧白云石粉冶金性能的影响比较明显，如图3所示。在本次实验中，当混合料中的水分为7.5%~8.0%时，烧结矿的还原度处于最佳状态中，经综合考虑决定，混合料水分的添加量应严格控制在7.5%~8.0%之间。
图3 混合料水分对烧结矿冶金影响的曲线图
3.5 轻烧白云石粉加工工艺确定
通过轻烧白云石粉吹喷装置实验方案表明：只有当轻烧白云石粉的水和质量之间的比大于0.25时，才可以形成符合吹喷条件的混悬液，但是，在本次试验的轻烧混合料中，轻烧白云石粉与水的比例应严格控制在0.55~0.7之间。根据实验流程通过利用吹喷轻烧白云石粉混悬液，所形成的混悬液水分就会增多，且其浆液呈现不稳定的状态，制作而成的混悬液也会由于水量添加过多而出现严重的粘料现象，混合效果不尽如人意，烧结矿质量、落下以及转鼓强度会受到不同程度的影响。
以上实验过程，将吹喷装置的风机功率设置为120W，将轻烧白云石粉从吹喷装置上方的漏斗倒入，通过阀门严格控制轻烧白云石粉加入量，当其进入轻烧吹喷装置下方的管道时，该装置就会自动完成对轻烧白云石粉的输送，最终从吹喷装置的塑料管中喷出，此时轻烧白云石粉加工完毕。
综上所述，文章通过对武平县白云岩矿北采区白云石粉实际的生产情况，以常用的烧结混合料方案为基础，借助实验室对轻烧白云石粉进行了烧结试验，得出了具体的实验参数，适当的轻烧白云石粉添加数量，研究了轻烧白云石粉混悬液中的水含量对于混合料的制粒效果，得出了合理的吹喷工艺参数，提出武平县白云岩矿北采区在烧结原料的情况下，采用轻烧白云石粉喷吹工艺可行性的工艺方案。
通过对轻烧白云石粉加工工艺研究得出结论。
（1）在本次实验中，通过喷吹方式加入轻烧白云石粉比直接加入混合料，其混合效果更好，混合料的粘附情况也得到了明显改善，粘附率下降约一半及以上，混合料制粒效果良好，白云石粉透气性得到改善，加工工艺水平得到提升，钢铁生产成品率提高了2%。
（2）通过吹喷方式加入轻烧白云石粉，烧结矿的冷强度得到了明显的改善和提升，转固股指数和落下强度提高了3%，还原性提高了1.5%。
（3）通过以上实验表明：对于目前武平白云石粉的加工条件，通过吹喷方式加入轻烧白云石粉比直接加入混合料配合料的方法更加合理，即有利于改善混合料和混合制粒料效果，还有利于提升轻烧技术经济指标，改善烧结矿的转鼓强度和落下强度，有效提高烧结矿还原性能，适量的轻烧白云石粉喷吹量为4.6%左右，混合料添加水分为7.5%~8.0%，喷吹最佳位置为一混过程，喷吹方式为轻烧白云石粉粉体喷吹。
（4）另有研究表明：如果通过轻烧白云石粉浆液的方式，会导致混悬液中的水分过多，导致吹喷浆液中的浓度不稳定，粘附现象严重，混合效果不理想，因此，在本实验研究条件下的轻烧白云石粉加工工艺，不建议采用该种方式。
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