首鋼配加巴西精粉的燒結(jié)試驗(yàn)

施麗麗，李容（湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南株洲412004）

首鋼配加巴西精粉的燒結(jié)試驗(yàn)

施麗麗，李容
（湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南株洲412004）

[摘要]為提高燒結(jié)礦品位，在首鋼擬定燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)條件下，采用燒結(jié)杯制備燒結(jié)試樣，進(jìn)行配加巴西精粉的燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用轉(zhuǎn)鼓測(cè)試強(qiáng)度、光學(xué)顯微鏡和X射線衍射分析顯微結(jié)構(gòu)和礦相組成，研究了巴西精粉配比的增加對(duì)燒結(jié)礦技術(shù)指標(biāo)的影響，重點(diǎn)探討其與燒結(jié)質(zhì)量的相關(guān)性。試驗(yàn)結(jié)果表明，提高巴西精粉的配比可以提高燒結(jié)礦的品位，使燒結(jié)礦品位保持在一個(gè)較高的水平（達(dá)55%以上）；選取巴西精粉和印度粉配比的合理范圍對(duì)提高燒結(jié)質(zhì)量是非常必要的。

[關(guān)鍵詞]燒結(jié)礦；巴西精粉；燒結(jié)杯試驗(yàn)；燒結(jié)質(zhì)量；品位

1　引言

進(jìn)口礦具有較高的品位，特別是巴西精礦粉，其具有含鐵品位高、SiO2、Al2O3含量低的特點(diǎn)，燒結(jié)過(guò)程中適量增加巴西精粉的配比對(duì)于提高燒結(jié)礦的品位及其質(zhì)量都十分有利。目前，首鋼水城鋼鐵集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)水鋼）主要使用進(jìn)口赤鐵礦粉、國(guó)內(nèi)磁鐵礦精粉、焙燒礦及自產(chǎn)礦燒結(jié)[1]。由于該廠主要是采用實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)和簡(jiǎn)單的燒結(jié)杯試驗(yàn)來(lái)調(diào)整原料配比和組織生產(chǎn)，因此燒結(jié)礦的強(qiáng)度較低（64%左右），返礦率高達(dá)26%，嚴(yán)重影響了高爐的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，且隨著高爐精料的發(fā)展，提高燒結(jié)礦的性能和質(zhì)量顯得至關(guān)重要[2]。

2　燒結(jié)杯試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)用料

為保證燒結(jié)試驗(yàn)研究對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的指導(dǎo)意義，燒結(jié)試驗(yàn)和生產(chǎn)所用原燃料完全一致，均為水鋼現(xiàn)場(chǎng)正在使用的原燃料，含鐵原料有地方粉、巴西精粉、印度粉以及返礦等；所用的熔劑有石灰石和白云石；燃料為焦粉；另外還有配有一定量的瓦斯灰。原燃料的化學(xué)成分見(jiàn)表1。從表1可以看出，試驗(yàn)所用的鐵礦粉中，巴西精粉含鐵品位最高，達(dá)到67.54%，SiO2較低；印度粉含鐵品位最高的可以達(dá)到62.86%，SiO2含量較高。地方粉含鐵品位最高的為59.82%，SiO2含量最高的達(dá)到7.78%。

2.2試驗(yàn)方法

根據(jù)首鋼的水鋼生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)用到的礦粉種類(lèi)、配料情況以及按高爐生產(chǎn)實(shí)際工藝的要求，選定燒結(jié)工藝條件：燒結(jié)控制堿度為2.0~2.1，返礦配加量取15%和燃料配比為6.2%。根據(jù)粒度大小及分布、現(xiàn)場(chǎng)燒結(jié)機(jī)和燒結(jié)杯間的相關(guān)性選擇確定水分條件為（7.5±0.2）%，其他配礦根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)確定，共安排7組試驗(yàn)。

表1　原燃料和熔劑化學(xué)成分　/%

原燃料的配入量配料比，利用TCS-150電子秤稱(chēng)料，稱(chēng)量精確度達(dá)到0.02 kg。將各種原燃料人工混合后按3、5、10 mm的粒度級(jí)別測(cè)定混合料的粒度組成，測(cè)定混合料的水分（按照實(shí)驗(yàn)方案的水分配比確定加水量）。加水后在混合機(jī)中混料4 min，并測(cè)定經(jīng)混合機(jī)混合后的物料粒度組成，粒度級(jí)別分別為3、5、10 mm。同時(shí)確定加水后的水分是否符合實(shí)驗(yàn)方案的要求。

模擬燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)工藝參數(shù)，進(jìn)行燒結(jié)杯試驗(yàn)，試驗(yàn)在Φ145 mm×560 mm圓形燒結(jié)杯中進(jìn)行，料層高540 mm，壓料20 mm，原料量為15~20 kg，點(diǎn)火溫度（1 323±50）K，點(diǎn)火時(shí)間1 min，點(diǎn)火段和燒結(jié)段抽風(fēng)負(fù)壓分別為6 000 Pa和11 000 Pa。每2 min記錄一次抽風(fēng)負(fù)壓合記錄廢氣溫度出現(xiàn)波動(dòng)前的溫度；當(dāng)廢氣溫度出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，每30 s記錄一次，此時(shí)應(yīng)記錄抽風(fēng)負(fù)壓1次/min，直至燒結(jié)終了，觀察記錄面收縮情況和收縮高度。以廢氣溫度降至433 K時(shí)為燒結(jié)終點(diǎn)。燒結(jié)礦出杯后稱(chēng)總重，燒成的燒結(jié)餅作落下試驗(yàn)3次、標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)鼓測(cè)試和粒級(jí)篩分。將各燒結(jié)杯試驗(yàn)的燒結(jié)礦制成礦相試樣，光學(xué)顯微鏡觀察其組織結(jié)構(gòu)；另將每次燒結(jié)礦樣研磨成200目的粉末樣，X射線衍射分析燒結(jié)礦的礦相組成。

3　結(jié)果與分析

燒結(jié)試樣的化學(xué)成分及試驗(yàn)結(jié)果分別參見(jiàn)表2、表3。

表2　燒結(jié)礦試樣的化學(xué)成分　/%

表3　燒結(jié)鐵料配比及試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著巴西精粉配比的增加，其轉(zhuǎn)鼓指數(shù)和成品率指標(biāo)有下降的趨勢(shì)，燒成率有增加的趨勢(shì)，其化學(xué)成分、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、垂直燒結(jié)速度及落下強(qiáng)度等指標(biāo)均能符合生產(chǎn)要求。值得一提的是，配加巴西精粉7.5%，印度粉35%（S-4號(hào)）時(shí)各項(xiàng)燒結(jié)指標(biāo)相對(duì)較好，成品率為76%，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)為80.56%，垂直燒結(jié)速度達(dá)到19.87 mm/min，燒成率為87%，落下強(qiáng)度相對(duì)較好。

3.1對(duì)燒結(jié)礦品位的影響

巴西精粉品位高，SiO2含量低，有利于提高燒結(jié)礦的品位[3]。燒結(jié)試驗(yàn)表明，巴西精粉配加量從6%增加到9%，燒結(jié)礦品位增加了1%。繼續(xù)增加巴西精粉的配比到12%，對(duì)提高燒結(jié)礦品位影響不大。

3.2對(duì)燒結(jié)礦強(qiáng)度的影響

由表2燒結(jié)礦的化學(xué)成分可看出，燒結(jié)礦中的FeO含量明顯呈下降趨勢(shì)，S-6號(hào)試驗(yàn)僅為4.39%。影響燒結(jié)礦FeO含量的因素很多，在配碳比沒(méi)變的情況下，巴西精粉的配比增加使燒結(jié)礦的FeO含量降低，盡管還原度相應(yīng)有所提高，但據(jù)以往有關(guān)研究表明[4]，當(dāng)FeO含量在4.54%~5.56%時(shí)，形成了較多的鐵鋁酸鎂等，燒結(jié)礦強(qiáng)度較低，液相的流動(dòng)性變差，粗礦粒的同化作用減弱，不利于鐵酸鈣的生成，形成大量的玻璃質(zhì)和硅酸鈣，且分布不均，致使強(qiáng)度較低。因此，降低燒結(jié)礦中FeO含量不是最終目的，關(guān)鍵在于改善燒結(jié)礦質(zhì)量，應(yīng)盡量探索FeO的最佳值，給高爐冶煉提供強(qiáng)度好，易還原的優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦。

從表3燒結(jié)試驗(yàn)結(jié)果可知，在堿度、配碳量均不變，印度粉配比降低的情況下，隨著巴西精粉配比增加，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)和成品率偏低，其它指標(biāo)變化稍小。當(dāng)巴西精粉配加量從7.5%增加到12%時(shí)，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)降低了5個(gè)多百分點(diǎn)，成品率相應(yīng)降低了8個(gè)百分點(diǎn)，但燒結(jié)速率有加快的趨勢(shì)。如S-7號(hào)試驗(yàn)巴西精粉配比增加12%，而印度粉配比降低到33%時(shí)，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)和成品率最低，主要原因是巴西精粉粒度過(guò)細(xì)降低料層透氣性，同時(shí)由于燃燒速度過(guò)快導(dǎo)致燃燒帶過(guò)窄，來(lái)不及生成足夠的液相，使燒結(jié)礦的強(qiáng)度降低。

3.3對(duì)垂直燒結(jié)速度的影響

從S-1號(hào)試驗(yàn)（巴西精粉配比和印度粉配比分別為3%、40%）和S-4號(hào)試驗(yàn)（巴西精粉配比與印度粉配比分別為7.5%、35%）兩組試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表3）可看出，混料時(shí)發(fā)現(xiàn)制粒效果較好，燒結(jié)后各項(xiàng)指標(biāo)均較好。而隨著巴西精粉的配比增加和印度粉的配比降低，與（S-4號(hào)）和（S-1號(hào)）相比較，垂直燒結(jié)速度、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)和成品率偏低，主要是由于印度粉的粒度較大，成球性好，故與之配用后混合料粒度組成更為合理，因而使燒結(jié)料層透氣性明顯改善，垂直燒結(jié)速度上升的緣故，還可使燒結(jié)均勻，增強(qiáng)料層的氧化性氣氛，對(duì)提高燒結(jié)礦的氧化度和去硫效果均有利。

4　結(jié)論

試驗(yàn)表明，配加巴西精粉后，明顯影響燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)和成品率，F(xiàn)eO含量有所降低，垂直燒結(jié)速度也略有下降，為取得較好的燒結(jié)指標(biāo)，在提高巴西精粉配比的同時(shí)，選取巴西精粉和印度粉配比的合理范圍對(duì)提高燒結(jié)質(zhì)量也是非常必要的。就試驗(yàn)結(jié)果看，采用S-4號(hào)試驗(yàn)中的巴西精粉配加方案對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)較為有利。

提高巴西精粉的配比可以提高燒結(jié)礦的品位，使燒結(jié)礦品位保持在一個(gè)較高的水平（達(dá)55%以上），但由于巴西精粉的粒度細(xì)小，過(guò)度提高巴西精粉的配比會(huì)降低混合料的成球性，惡化燒結(jié)料層的透氣性，對(duì)提高燒結(jié)生產(chǎn)質(zhì)量不利。致謝

感謝首鋼水城鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司對(duì)本項(xiàng)目的支持。

參考文獻(xiàn)

[1]周取定，孔令壇.鐵礦石造塊理論及工藝[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1988.

[2]敖萬(wàn)忠，鄧海亮.關(guān)于水(城)鋼燒結(jié)礦強(qiáng)度影響因素的研究[J]．燒結(jié)球團(tuán)，2006，31（3）：12-15.

[3]王義芳，王五經(jīng).巴西精礦粉的燒結(jié)試驗(yàn)與生產(chǎn)[J].鋼鐵，2000，35（12）：1-8.

[4]楊光亮，張金柱.原料組成從和燃耗對(duì)燒結(jié)礦強(qiáng)度影響的試驗(yàn)研究[J].貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，35（1）：10-13.

Sintering Test with Brazil Concentrate Fine Addition at Shougang

SHI Li-li and LI Rong
(Hunan Chemical Vocational Technology College, Zhuzhou, Hunan Province 412004, China)

AbstractIn order to improve sinter grade, under the condition that Shougang set out the composition of sinter raw material, sintering cup was utilized for preparing sinter sample and sintering cup test carried out for Brazil concentrate fine addition. Rotary drum was adopted to measure the strength and optical microscopy and X-ray diffraction were adopted to analyze microstructure and metallographic structure. The paper studies the influence of increasing Brazil concentrate fine addition ratio on the technical indices of sintering ore and focuses on its relevance to sinter quality. Test results showed that increasing the addition ratio of Brazil concentrate fine could improve the grade of sintering ore and keep it at a high level (up to over 55%); choosing a reasonable range for the addition ratio of Brazil concentrate fine to Indian fine was extremely necessary to the improvement of sinter quality.

Key wordssintering ore; Brazil concentrate fine; sintering cup test; sinter quality; grade

作者簡(jiǎn)介：施麗麗（1983—），女，碩士，講師，主要從事冶金物理化學(xué)方面的研究工作。

基金項(xiàng)目：湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)課題（Hnhy2012B018）

收稿日期：2015- 01- 04修回日期：2015- 01- 15

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2015.02.001