塞礦高比例燒結(jié)應(yīng)用試驗及效果分析

孫艷紅

（山鋼股份濟南分公司煉鐵廠，山東濟南 250101）

試驗研究

塞礦高比例燒結(jié)應(yīng)用試驗及效果分析

孫艷紅

（山鋼股份濟南分公司煉鐵廠，山東濟南 250101）

為進(jìn)一步提高塞礦在燒結(jié)生產(chǎn)中的配加比例，根據(jù)塞礦低硅、高鋁、高燒損的特點，篩選了4種與其搭配的高硅鐵礦粉，通過微型燒結(jié)試驗，結(jié)合其定價模式及成本，確定使用品位58%的巴西高硅粉。不同配料結(jié)構(gòu)的工業(yè)試驗表明，塞礦與高硅礦粉搭配的上限值分別為35%與30%，通過調(diào)整燒結(jié)工藝參數(shù)保證了燒結(jié)礦的質(zhì)量，其融滴性能基本能夠滿足高爐生產(chǎn)要求，軟化區(qū)間、滴落區(qū)間等較窄，滴落較集中，有利于改善高爐的運行狀態(tài)。

塞拉利昂礦粉；高硅礦粉；燒結(jié)；配料結(jié)構(gòu)

塞拉利昂礦粉（簡稱塞礦）是山東鋼鐵集團(tuán)與非洲礦業(yè)公司聯(lián)合開采的一種高鋁低硅中等品位的鐵礦粉。2012年初，該礦粉在濟鋼進(jìn)行了實驗室高溫基礎(chǔ)特性研究和工業(yè)性試驗，之后陸續(xù)納入正常的生產(chǎn)應(yīng)用，并將其作為長期穩(wěn)定的礦粉資源，以達(dá)到鐵前系統(tǒng)合理配礦與降低成本的目的。

1 塞礦特點與配礦原則

塞礦的特點是低硅、高鋁、高燒損，其成分如表1所示。從初步的工業(yè)性試驗看，在配加量＞20%后，會引起燒結(jié)指標(biāo)和高爐爐況的急劇波動。具體體現(xiàn)在：燒結(jié)礦強度下滑，返粉大幅度增加，燃耗增加；而高爐則出現(xiàn)爐渣中Al2O3含量急劇升高，由此導(dǎo)致爐渣黏稠，高爐透氣性下降，工藝參數(shù)不穩(wěn)定，下料出現(xiàn)插尺、塌料等現(xiàn)象，高爐的穩(wěn)定順行受到影響。

表1 塞拉利昂礦粉化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

在燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)計劃中，塞礦配比按照≯20%的比例考慮，但隨著塞礦出礦量的大幅升高，濟鋼需要年消化150萬t以上的塞礦，才能完成包銷量的目標(biāo)，這就要求燒結(jié)中的配比至少要達(dá)到30%。

針對塞礦的特點，生產(chǎn)中必須尋求高硅、低鋁、低燒損的礦粉資源與其搭配，以求成分與性能互補，確保生產(chǎn)的燒結(jié)礦成分能夠滿足高爐穩(wěn)定順行的要求，同時利用高硅礦粉價格相對低廉的優(yōu)勢，降低鐵水成本。

2 高硅礦的使用原則

微型燒結(jié)法是根據(jù)解剖燒結(jié)過程中的溫度、廢氣成分和不同燒結(jié)帶的礦相結(jié)構(gòu)而設(shè)計的一種燒結(jié)固結(jié)機理研究方法，能夠定性模擬燒結(jié)溫度、氣氛的變化對礦物形成帶來的影響，并有針對性地進(jìn)行單因素解剖分析。

根據(jù)今后煉鐵系統(tǒng)以塞礦為主的原料結(jié)構(gòu)前提，重點尋找目前市場上價格較低的高硅鐵礦粉資源，作為配礦主體與研究重點。通過篩選，最終確定以下4種高硅鐵礦粉：毛利塔尼亞粉（簡稱毛塔粉）、品位58%的巴西高硅粉（簡稱58巴西粉）、品位60%的巴西高硅粉（簡稱60巴西粉）、澳洲高硅粉（簡稱澳洲粉）。

4種高硅礦粉的化學(xué)成分和平均粒徑見表2。

表2 4種高硅礦粉的化學(xué)成分和平均粒度

從表2可以看出：58巴西粉受P限制，配比需控制在20%以內(nèi)。從有害元素看，毛塔粉的堿金屬總量最高，58巴西粉最低。值得關(guān)注的是58巴西粉的Mn含量為0.79%，配加20%時，鐵水Mn在0.4%左右，在煉鋼Mn含量0.3%～0.5%的要求范圍內(nèi)，對高爐操作和降低礦耗都有利（相當(dāng)于增加了0.2%的鐵產(chǎn)量）。從原料粒度可以看出，毛塔粉粒度最細(xì)，58巴西粉相對較粗。

根據(jù)4種高硅礦粉與塞礦搭配后的微型燒結(jié)試驗結(jié)果，塞礦比例在20%以下時，4種高硅礦粉技術(shù)上基本都可以滿足燒結(jié)生產(chǎn)的成分需求。結(jié)合其定價模式及成本，應(yīng)優(yōu)先使用58巴西粉；但受到高P含量的限制，其用量應(yīng)控制在20%以下，必要時再補充另外3種高硅礦粉資源。

3 工業(yè)應(yīng)用試驗

考慮到生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定，工業(yè)試驗采用巴西粉分別與25%、30%、35%的塞礦進(jìn)行搭配，以未配加高硅粉的結(jié)構(gòu)為基準(zhǔn)進(jìn)行對比試驗，具體原料結(jié)構(gòu)見表3。其中，加拿大精粉簡稱為加精粉，巴西中國專用燒結(jié)粉簡稱為燒結(jié)粉。燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)見表4，燒結(jié)礦工藝參數(shù)與消耗指標(biāo)見表5，燒結(jié)礦熱態(tài)高溫性能指標(biāo)見表6。

表3 工業(yè)試驗中的燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)%

表4 燒結(jié)質(zhì)量指標(biāo)對比

表5 燒結(jié)過程工藝參數(shù)與指標(biāo)對比

表6 燒結(jié)礦融滴性能對比

從表4、表5可以看出，與基準(zhǔn)爐料結(jié)構(gòu)相比，隨著塞礦和巴西粉配比的提高，燒結(jié)礦中Al2O3的含量逐步增加，最高時上升了0.48個百分點、MgO含量提高了1.04個百分點，其轉(zhuǎn)鼓強度、篩分指數(shù)較基準(zhǔn)期略有提高，而低溫還原粉化指數(shù)（RDI）得到顯著改善，表明高硅料搭配高比例塞礦后的燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)有所改善，有利于高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。但帶來的問題是固體燃耗和復(fù)合鎂粉分別增加了4 kg/t和9 kg/t。

從表6看，基準(zhǔn)期燒結(jié)礦軟化開始溫度適中，軟化終了溫度偏高，軟化區(qū)間偏寬，壓差陡升溫度偏低，滴落溫度與其堿度基本匹配；熔滴區(qū)間偏寬，導(dǎo)致最大壓差高達(dá)4 101 Pa，并且出現(xiàn)在臨近滴落時，說明熔融狀態(tài)下的燒結(jié)礦透氣性偏差；滴落后壓差階段性降低，說明成渣后渣鐵混合物黏度較小。

結(jié)構(gòu)1（即25%塞礦+20%巴西粉）的軟融性能一般，軟化開始溫度、軟化終了溫度、軟化區(qū)間、壓差等項指標(biāo)都比其他結(jié)構(gòu)差。

結(jié)構(gòu)2（即30%塞礦+25%巴西粉）的軟融性能最好，軟化開始溫度、軟化終了溫度、軟化區(qū)間都較適中；壓差陡升溫度也較適中，開始滴落溫度較低，熔滴區(qū)間非常好（僅29℃）；最大壓差（915 Pa）較小，最大壓差對應(yīng)溫度為1 283℃，基本接近于開始滴落溫度。

結(jié)構(gòu)3（即35%塞礦+30%巴西粉）的軟化開始溫度、軟化終了溫度均較低，軟化區(qū)間適中；壓差陡升溫度適中，滴落溫度偏高，滴落區(qū)間較寬，但能滿足高爐生產(chǎn)需要。

從試驗結(jié)果看，配加巴西高硅礦粉后，燒結(jié)礦的融滴性能基本都能夠滿足高爐生產(chǎn)要求，軟化區(qū)間、滴落區(qū)間等較窄，滴落較集中，有利于改善高爐的運行狀態(tài)。

4 燒結(jié)技術(shù)措施

雖然高硅礦粉與高比例塞礦（35%）搭配燒結(jié)的結(jié)果與實驗室試驗結(jié)果相吻合，但由于塞礦存在著高燒損、高Al2O3含量等問題，都會對燒結(jié)生產(chǎn)過程產(chǎn)生劇烈影響，最終有可能會導(dǎo)致燒結(jié)礦粒度與質(zhì)量等產(chǎn)生一定的波動。因此，在生產(chǎn)過程中，應(yīng)采用相應(yīng)的技術(shù)措施與合理的參數(shù)調(diào)整。

4.1 增加燒結(jié)配料中的燃料比

在燒結(jié)生產(chǎn)中配加30%高硅料與35%塞礦后，由于燒結(jié)礦Al2O3含量由1.7%上升到3.4%左右，為了保持爐渣流動性，相應(yīng)地提高了燒結(jié)礦MgO含量；燒結(jié)礦中MgO、Al2O3上升，又會導(dǎo)致渣相熔點升高，燒結(jié)過程中液相減少，從根本上制約了燒結(jié)礦強度的提高。因此，在實際生產(chǎn)中適當(dāng)提高了燃料配加比例，以維持足夠的熱量產(chǎn)生液相，保證燒結(jié)礦較高的強度。

4.2 優(yōu)化熔劑結(jié)構(gòu)，降低垂直燒結(jié)速度

由于礦粉粒度較粗，生石灰用量大，燒結(jié)料層透氣性過好，容易導(dǎo)致垂直燒結(jié)速度過快，高溫保持時間短，礦化反應(yīng)不完全，影響燒結(jié)礦粒度組成及強度。因此，在不影響質(zhì)量的條件下，適當(dāng)減少生石灰的比例（相應(yīng)增加石灰石的比例），并對料面進(jìn)行適當(dāng)壓實，使燒結(jié)礦質(zhì)量得到改善；同時，適當(dāng)提高燒結(jié)礦中MgO含量，以滿足高爐造渣要求。

4.3 增大料層厚度，控制物料水分

在高硅料與高比例塞礦搭配的生產(chǎn)過程后，對臺車上的料層厚度進(jìn)一步提高，并使混合料水分按照下限控制，可有效提高料層自動蓄熱作用，使液相同化和熔體結(jié)晶更加充分，以提高燒結(jié)礦強度與成品率。

5 應(yīng)用效果

通過對不同配料方案的試驗與優(yōu)化，使燒結(jié)礦原料結(jié)構(gòu)中，塞礦比例由20%提高到35%，高硅巴西粗粉配加比例達(dá)到30%；在發(fā)揮兩種礦粉資源優(yōu)勢互補的同時，也達(dá)到了降低成本的目的，每年凈效益15 737萬元。

在高爐生產(chǎn)中，通過縮小風(fēng)口直徑，加長風(fēng)口，調(diào)整裝料制度等上下部操作制度，高爐運行穩(wěn)定，主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)也有所改善（見表7）。

表7 提高塞礦比例前后高爐主要指標(biāo)對比

6 結(jié)論

6.1 塞礦與各種高硅礦粉搭配的上限值分別為35%與30%左右，為提高塞礦比例拓寬了新的技術(shù)思路。

6.2 通過合理調(diào)整工藝參數(shù)，可以確保高比例塞礦條件下的燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)滿足高爐需求。

6.3 高爐配加這種高配比賽礦與高硅粉的燒結(jié)礦后，在渣量增加、爐渣中鋁含量急劇提高的條件下，仍然達(dá)到了爐況穩(wěn)定與消耗降低的效果。

6.4 就目前情況來看，在原料結(jié)構(gòu)與參數(shù)調(diào)整方面，仍然存在優(yōu)化的空間，特別是存在燒結(jié)生產(chǎn)中固體燃料消耗上升等方面的問題，還有待進(jìn)一步研究探討。

Application Test and the Effect Analysis of Sierra Leone Iron-ore Fines in Sintering

SUN Yanhong

（The Ironmaking Plant of Jinan Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

In order to increasing addition proportion of Sierra Leone iron-ore fines in sintering production,according to the characteristics of Sierra Leone iron-ore fines of lower silicon,high aluminum,high loss,four kinds of collocation with high silicon iron ore powder were selected.After micro sintering experiment,combined with its pricing model and the cost,the grade 58%of Brazilian high silicon iron-ore fines was confirmed and selected.Different ingredients of the structure of the industrial test showed that the upper limit of plug ore with high silica mineral powder were 35%and 30%respectively.By adjusting the sintering process parameters,the quality of sinter can be guaranteed.The melt drop performance can meet basically the requirements of the blast furnace production,soften interval and dripping intervals were getting narrow,dripping was concentrated,that can improve the operation of the blast furnace.

Sierra Leone iron-ore fines;high silicon iron-ore fines;sintering;blending structure

TF046.4

A

1004-4620（2015）01-0020-03

2014-11-28

孫艷紅，女，1972年生，1994年畢業(yè)于山東機械工業(yè)學(xué)校設(shè)備管理專業(yè)?，F(xiàn)為山鋼股份濟南分公司煉鐵廠生產(chǎn)指揮中心燒結(jié)球團(tuán)工程師，從事燒結(jié)工藝技術(shù)工作。