改善燒結(jié)礦質(zhì)量降低高爐煉鐵燃耗的措施研究

婁振國(guó)+韓濤+張繼沛+高路路

摘 要：燒結(jié)礦是由精礦粉、富礦粉添加入適量的石灰石粉、白云石粉，經(jīng)過(guò)燒結(jié)而制成，它也是目前我國(guó)高爐煉鐵生產(chǎn)的主要原料之一。在高爐煉鐵中采用具有良好質(zhì)量的燒結(jié)礦時(shí)，不僅能顯著改善造渣和還原過(guò)程，有利于順行與脫硫，而且還能明顯降低煉鐵的燃耗，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的降低。本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，從燒結(jié)礦質(zhì)量對(duì)高爐煉鐵燃耗的影響出發(fā)，并就改善燒結(jié)礦質(zhì)量的具體措施與方法進(jìn)行了研究與探索。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)礦；質(zhì)量；高爐煉鐵；燃耗

一、燒結(jié)礦質(zhì)量對(duì)高爐煉鐵燃耗的影響分析

（一）燒結(jié)礦堿性度的影響

合適的燒結(jié)礦堿度，有利于對(duì)高爐還原過(guò)程和造渣過(guò)程的改善，并能大幅度降低高爐煉鐵生產(chǎn)中的燃耗，提高生鐵產(chǎn)量。同時(shí)，還要求燒結(jié)礦的堿度應(yīng)保存一個(gè)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，這也算實(shí)現(xiàn)造渣制度穩(wěn)定的重要條件之一。只有造渣制度穩(wěn)定，才有利于煉鐵生產(chǎn)中爐況順行和熱制度穩(wěn)定，并使得爐渣具備良好的脫硫能力，實(shí)現(xiàn)生鐵質(zhì)量的改善。

（二）燒結(jié)礦FeO含量的影響

FeO的含量，在很大程度上決定了燒結(jié)礦的還原性能。根據(jù)相關(guān)研究表明，當(dāng)FeO含量偏高時(shí)，則燒結(jié)礦中難以還原的硅酸鐵增多，燒結(jié)礦的孔隙率低、容易過(guò)熔，在生產(chǎn)中還原性差；而當(dāng)FeO含量偏高時(shí)，則燒結(jié)礦整體的還原性能較好。

（三）燒結(jié)礦強(qiáng)度、粒度的影響

當(dāng)燒結(jié)礦粉末少、粒度均勻、機(jī)械強(qiáng)度好（<5mm粉末數(shù)量）時(shí)，更有利于高爐煉鐵生產(chǎn)時(shí)的合理布料，有利于料柱具有的良好的透氣性。因此，燒結(jié)礦的粒度，對(duì)爐況的順行和燃耗的降低都有著較大的影響。根據(jù)相關(guān)資料表明，當(dāng)燒結(jié)礦中不大于5mm的粉末含量每減少1%時(shí)，高爐的產(chǎn)量會(huì)提高1%左右，燃料比會(huì)降低0.5%。

目前，我國(guó)鋼鐵企業(yè)中多采用標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)鼓的方法對(duì)燒結(jié)礦的強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體方法是：選取粒度在25～150mm之間的燒結(jié)礦試樣共20kg的轉(zhuǎn)鼓中。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部焊接有高100mm，厚10mm，并互成120°布置的鋼鐵三塊。然后將轉(zhuǎn)鼓以25r/min的轉(zhuǎn)速恒速旋轉(zhuǎn)4分鐘，再采用5mm的方孔篩對(duì)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)試樣進(jìn)行篩分，要求應(yīng)往復(fù)10次，最后選擇大于5mm部分的燒結(jié)礦試樣的質(zhì)量百分比，作為其磚鼓指數(shù)DI。轉(zhuǎn)鼓指數(shù)的具體方程可用下式表達(dá)：

DI=（20—A）/20×100%（1）

在上式（1）中，A代表了燒結(jié)礦試樣紅小于5mm部分的質(zhì)量，單位為kg。根據(jù)實(shí)踐證明，當(dāng)轉(zhuǎn)鼓指數(shù)越大時(shí)，燒結(jié)礦的強(qiáng)度越好，粉末越少，有利于改善高爐煉鐵的燃耗。目前，我國(guó)鋼鐵企業(yè)對(duì)燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)DI的一般性要求在59%～66%之間，為了進(jìn)一步提高燒結(jié)礦的強(qiáng)度，建議燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)應(yīng)控制在75%以上為最佳。

二、改善燒結(jié)礦質(zhì)量的措施研究

根據(jù)上述分析可知，燒結(jié)礦質(zhì)量的好壞對(duì)高爐順行和燃耗的降低都起到了非常重要的作用。當(dāng)前，對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量總體的要求是，應(yīng)品味高、強(qiáng)度好、成分穩(wěn)定、還原性好、粒度均勻、粉末少、堿度適宜以及有害雜質(zhì)少。

（一）改善燒結(jié)礦強(qiáng)度和粒度

如燒結(jié)礦強(qiáng)度好、粒度均勻，可以明顯減少運(yùn)輸過(guò)程以及爐內(nèi)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的粉末，從而高爐料柱的透氣性，確保爐況順行。同時(shí)，燒結(jié)礦強(qiáng)度的增加也代表了燒結(jié)成品率的上升，有利于企業(yè)生產(chǎn)成本的降低。

改善燒結(jié)礦強(qiáng)度和粒度的主要措施，是通過(guò)強(qiáng)化制粒工藝，以改善燒結(jié)礦混合料的粒度組成，盡量減少混合料中的3mm粒級(jí)的含量，增加3～5mm的粒級(jí)含量，從而使燒結(jié)礦混合料的粒度趨于均勻。這樣不僅可以明顯改善燒結(jié)料層的透氣性，改善燒結(jié)礦的強(qiáng)度，而且還能降低燒結(jié)礦燒制過(guò)程中的能耗。在實(shí)際生產(chǎn)中，還可采取添加生石灰或黏結(jié)劑、延長(zhǎng)制粒時(shí)間、精礦預(yù)制粒等措施來(lái)改善燒結(jié)礦的強(qiáng)度和粒度。

（二）改善燒結(jié)礦的冶金性能

1.還原性改善

從上文分析可知，燒結(jié)礦的還原性主要受到FeO含量的影響，而且燒結(jié)礦的機(jī)械強(qiáng)度也與FeO含量有關(guān)。因此，在保證燒結(jié)礦的機(jī)械強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量降低FeO含量，從而提高燒結(jié)礦的還原性。根據(jù)我國(guó)目前的原料條件，適宜將燒結(jié)礦中FeO含量控制在7%～8%范圍以內(nèi)為最佳。

2.低溫還原粉化性的改善

低溫還原粉化性，主要是指燒結(jié)礦在高爐煉鐵生產(chǎn)中，受還原性影響其強(qiáng)度受到破壞的性能表現(xiàn)。當(dāng)燒結(jié)礦在爐內(nèi)400～600℃的還原條件下，會(huì)發(fā)生相變，體積膨脹，失去結(jié)構(gòu)上的粘結(jié)性并出現(xiàn)粉化。這時(shí)就會(huì)影響到高爐料柱的透氣性，增加吹出量和燃耗。因此，還應(yīng)當(dāng)將低溫還原粉化性作為燒結(jié)礦質(zhì)量的一個(gè)重要技術(shù)性指標(biāo)，加以有效控制，一般要求控制在60%以上。

（三）改善燒結(jié)礦的堿度指標(biāo)

燒結(jié)礦的堿度R通常用CaO/SiO2來(lái)表示，根據(jù)堿度的大小還可具體分為酸性燒結(jié)礦（<1.0）、自熔性燒結(jié)礦（1.0～1.35）、熔劑性燒結(jié)礦（>1.5）這三種。由于熔劑性燒結(jié)礦為高堿度，且有利于高爐煉鐵的還原過(guò)程和造渣過(guò)程，因此建議高爐煉鐵生產(chǎn)中多采用熔劑性燒結(jié)礦。而且為了避免因燒結(jié)礦堿度變化對(duì)生產(chǎn)帶來(lái)影響，還要將燒結(jié)礦堿度的波動(dòng)范圍控制在≤0.1。

三、總結(jié)

燒結(jié)礦的質(zhì)量將直接影響到高爐煉鐵生產(chǎn)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。近年來(lái)，隨著高爐生產(chǎn)逐漸向著大型化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，為降低生產(chǎn)成本，降低煉鐵生產(chǎn)燃耗，我們必須通過(guò)各種措施以有效改善燒結(jié)礦的質(zhì)量，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊雙平.冶金爐料處理工藝[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.