Malaysia礦正交燒結(jié)試驗(yàn)及應(yīng)用

楊玉兵 周永平 張紅麗

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

0 前言

目前，鋼鐵行業(yè)處于產(chǎn)銷(xiāo)兩難、效益特別不好的時(shí)期，降本增效是企業(yè)生存的關(guān)鍵，鐵前成本占鋼鐵成本的70%以上，鐵礦石又占鐵水成本約70%，因而降低原料結(jié)構(gòu)成本是降低鐵水成本的關(guān)鍵。在目前鐵礦資源種類(lèi)繁多的情況下，尋找非主流低價(jià)礦是降低鐵水成本的一個(gè)重要途徑［1－2］。

Malaysia 礦相比于巴西、南非、澳大利亞等進(jìn)口礦，運(yùn)距有著天然優(yōu)勢(shì)，且其作為新開(kāi)發(fā)資源，具有一定的價(jià)效優(yōu)勢(shì)，用來(lái)替代某些中低品位礦石對(duì)公司脫貧解困有重要意義?；c此有必要對(duì)Malaysia礦的燒結(jié)試驗(yàn)和相應(yīng)的性能檢測(cè)，為生產(chǎn)使用提供技術(shù)支撐。

1 試驗(yàn)條件

1．1 試驗(yàn)設(shè)備參數(shù)及工藝條件

試驗(yàn)所用原料均取自安鋼原料現(xiàn)場(chǎng)。試驗(yàn)的各種原料按配比采用人工稱(chēng)量倒入圓錐混合機(jī)內(nèi)，首先混勻90 s，添加霧化水的同時(shí)再混勻90 s，然后消化5 min，再混勻180 s 進(jìn)入布料器中進(jìn)行布料，燒結(jié)終點(diǎn)由人工進(jìn)行判斷。燒結(jié)達(dá)到終點(diǎn)后倒出燒結(jié)餅，經(jīng)單輥破碎后，進(jìn)行自然冷卻。具體試驗(yàn)設(shè)備參數(shù)和工藝條件見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備規(guī)格和工藝條件

1．2 原料條件

本試驗(yàn)所用Malaysia 礦取自原礦產(chǎn)地，其具體化學(xué)成分和粒度組成見(jiàn)表2、表3，其余含鐵礦物和熔劑均取自原料現(xiàn)場(chǎng)，固體燃料為無(wú)煙煤和焦粉(比例為1:1)。

表2 Malaysia 礦粒度組成

表3 Malaysia 礦化學(xué)成分

本試驗(yàn)燒結(jié)礦堿度為1．95 倍，MgO/Al2O3為1:1，利用生石灰調(diào)整燒結(jié)礦堿度，白云石調(diào)整燒結(jié)礦MgO 含量，為模擬現(xiàn)場(chǎng)，另外添加3kg 返礦，總返礦比例為11．3%。試驗(yàn)具體結(jié)構(gòu)及比例見(jiàn)表4。

表4 試驗(yàn)結(jié)構(gòu)配比 /%

根據(jù)表4 中的數(shù)據(jù)，選取S3、S6、S7(燃料量相同、Malaysia 礦比例不同)三個(gè)為基礎(chǔ)試驗(yàn)方案，對(duì)Malaysia 礦配加比例、工藝參數(shù)和操作參數(shù)進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)。選擇L9(34)正交表［3－4］，其為四因素、三水平問(wèn)題構(gòu)成，共需要進(jìn)行九組試驗(yàn)。因素和水平的具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表5、表6，每個(gè)因素均為三水平，都具有出現(xiàn)的機(jī)會(huì)均等和搭配均衡的特點(diǎn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2．1 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)以上設(shè)計(jì)的L9(34)正交表配料做燒結(jié)杯試驗(yàn)，其燒結(jié)礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表7。

將所列的因素和水平進(jìn)行整理，根據(jù)表7 的燒結(jié)礦技術(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評(píng)比試驗(yàn)結(jié)果，正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

2．2 試驗(yàn)指標(biāo)的正交結(jié)果極差分析

根據(jù)表8 正交化實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，結(jié)果分析見(jiàn)表9。

表5 設(shè)計(jì)因素水平(工況條件)

表6 L9(34)正交表

表7 燒結(jié)礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

表8 正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

表9 試驗(yàn)結(jié)果分析(正交極差分析)

由表9 可以看出，對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)轉(zhuǎn)鼓指數(shù)影響最大的是Malaysia 礦配加比例，其次為燃料比例，其影響次序?yàn)?ADCB，最優(yōu)的工藝參數(shù)組合為A1B1C1D2;對(duì)－10 mm 含量試驗(yàn)指標(biāo)影響最大的是混合料水分，其次是Malaysia 礦配加比例，對(duì)－10 mm含量指標(biāo)影響的次序?yàn)镃ABD，指標(biāo)最優(yōu)的Malaysia 礦比例和工藝參數(shù)組合為A3B1C2D3。Malaysia 礦配加比例為7% ～14%時(shí)對(duì)燒結(jié)礦指標(biāo)影響不大，但考慮到生產(chǎn)中要配加Malaysia 礦和高爐的接受能力，Malaysia 礦配加比例建議選擇7% ～10%。

2．3 高溫性能結(jié)果

為考察Malaysia 礦配加比例對(duì)燒結(jié)礦融滴性能的影響，選擇S3 和S6 燒結(jié)礦試樣進(jìn)行了高溫冶金性能對(duì)比，配加Malaysia 礦后熔滴性能變化見(jiàn)表10。

表10 配加Malaysia 礦礦后熔滴性能變化

由表10 可以看出，配加7%的Malaysia 礦后，軟化區(qū)間變窄，軟熔區(qū)間略微變寬，最大壓差有所下降，但與配加前相比，高溫冶金性能變化不大。在降低成本的同時(shí)，仍可滿(mǎn)足高爐對(duì)燒結(jié)礦冶金性能的要求。

3 試驗(yàn)結(jié)論

綜合上述試驗(yàn)及分析，得到如下結(jié)論:

1)隨著Malaysia 礦取代SSF 礦，隨著配比的增加，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)和－ 10 mm 含量指標(biāo)逐漸劣化，－10 mm粒度指標(biāo)劣化程度更為明顯。

2)由正交分析結(jié)果可知，影響轉(zhuǎn)鼓指數(shù)最大的因素是Malaysia 礦的配比，其次是燃料配比;對(duì)－10 mm含量指標(biāo)影響最大的因素是混合料水分，其次是Malaysia 礦配比。

3)配加Malaysia 礦后，熔滴區(qū)間稍微變寬，綜合高溫冶金性能變化不大。

4)在綜合考慮質(zhì)量要求的前提下，盡可能的降低燒結(jié)礦的成本，Malaysia 礦配加比例和工藝參數(shù)選擇A3B1C2D3 組合較適宜。即在該原料結(jié)構(gòu)下選擇7%的Malaysia 礦配加比例，生產(chǎn)中采取適當(dāng)降低負(fù)壓和增加混合料水分，并適當(dāng)增加固體燃料比例等措施可生產(chǎn)滿(mǎn)足高爐要求的燒結(jié)礦。

4 工業(yè)應(yīng)用情況

2014年1月，原料場(chǎng)未配加Malaysia 礦之前，燒結(jié)礦性能指標(biāo)穩(wěn)定，選取為基準(zhǔn)期。另選取Malaysia 礦應(yīng)用比例最大的5月做為試驗(yàn)期，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)論，運(yùn)輸部煉鐵廠調(diào)整用料計(jì)劃和操作參數(shù)，保燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表11。

表11 煉鐵廠1#燒結(jié)機(jī)1、5月燒結(jié)礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

由表11 可以看出，與基準(zhǔn)期相比燒結(jié)礦品位進(jìn)一步提高，轉(zhuǎn)鼓指標(biāo)變化不大，Al2O3含量有一定的降低，有利于高爐生產(chǎn)，但－10 mm 的含量有一定的增加，總體而言燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)未發(fā)生明顯變化。

5 結(jié)語(yǔ)

利用正交試驗(yàn)方法研究表明:通過(guò)優(yōu)化燒結(jié)工藝參數(shù)，配加一定比例的Malaysia 礦不會(huì)影響燒結(jié)礦經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)可通過(guò)強(qiáng)化操作過(guò)程改善燒結(jié)礦質(zhì)量。Malaysia 礦較SSF 礦有一定價(jià)效優(yōu)勢(shì)，配加Malaysia 礦可有效降低燒結(jié)礦成本，從而達(dá)到降低鐵水成本的目的。

［1］華旭軍，申愛(ài)民，周長(zhǎng)強(qiáng)，等． 濟(jì)鋼320 m2燒結(jié)機(jī)配加經(jīng)濟(jì)礦料生產(chǎn)實(shí)踐［J］． 山東冶金，2011，33(3):1 －4．

［2］張紅麗． 印度GOA 低品位礦燒結(jié)正交優(yōu)化試驗(yàn)［J］． 河南冶金，2013，21(2):4 －5．

［3］欒軍．現(xiàn)代試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法［M］． 北京:上海交通大學(xué)出版社，1995:45 －62．

［4］北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)概率統(tǒng)計(jì)組．正交設(shè)計(jì)［M］．北京:人民教育出版社，1976:36 －38．