唐鋼燒結配加巴西CVRD礦粉的研究與應用

趙勇，胡賓生，田歡，王滄，貴永亮

（1. 河北理工大學 冶金與能源學院，河北 唐山063009；2. 唐山鋼鐵公司 煉鐵廠）

唐鋼煉鐵廠北區(qū)有一臺265 m2帶式燒結機、兩臺210 m2帶式燒結機和一臺180 m2帶式燒結機，燒結生產能力為880萬噸/年。燒結用的含鐵原料除本地磁精礦粉外，大部分是進口礦粉。目前，在唐鋼進口礦粉中，巴西CVRD礦粉（主要包括巴西精粉、中特粉和巴卡粉）的使用比例占38%左右[1-3]。本文結合唐鋼的實際原燃料情況，考察了巴西CVRD礦粉的基礎性能、燒結和冶金性能，并根據(jù)在唐鋼進行實際燒結生產，提出了一些對策和技術措施。

1 CVRD礦粉的化學成分和礦物結構

各種CVRD礦粉都取自唐鋼燒結生產現(xiàn)場，其化學成分、熔點和最低同化溫度見表1，其礦物組成及鐵礦物和脈石礦物的平均粒度見表2，為便于比較，表1和表2中還列出了本地精粉的結果。

表1 巴西CVRD礦粉的化學成分（%）及熔點和最低同化溫度（℃）

表2 巴西CVRD礦粉的礦物組成（%）

由表1和表2可以看出：（1）巴西精礦粉的含鐵品位非常高，SiO2比較低，鐵礦物以赤礦物為主，脈石礦物的數(shù)量非常少，以石英為主；（2）中特粉的含鐵品位一般，SiO2比較高，鐵礦物主要為赤鐵礦和磁赤鐵礦，脈石礦物主要為石英和硅酸鹽；（3）巴卡礦粉的含鐵品位很高，SiO2比較低，鐵礦物主要為赤鐵礦和磁赤鐵礦，還有少量的褐鐵礦，脈石礦物主要為石英和硅酸鹽；（4）三種CVRD礦粉的熔點都在1500℃以上，最低同化溫度也都在1250℃以上，同化性能較差，在燒結過程中不利于液相的形成，影響燒結礦的強度，因此，在燒結配礦中應注意與同化性能好的鐵礦粉搭配使用。

2 CVRD礦粉的燒結與冶金性能

2.1 實驗方法

在保證燒結礦堿度2.0和MgO含量2.6%不變的條件下，將三種巴西CVRD礦粉和本地精粉進行單獨燒結試驗，考察其燒結和冶金性能。燒結杯內徑300 mm，混合料水份7%，圓筒混料機尺寸為 600 mm× 1200 mm，混勻造球時間7 m in。燒結料層厚度500 mm，燒結負壓12 000Pa。點火溫度1150℃，點火時間1.5 m in，點火負壓6000 Pa，將燒結廢氣溫度開始下降時定為燒結終點。燒結餅置于2米高自由落下至鐵板3次，取大于10 mm的百分比作為燒結成品率。

按照《燒結礦和球團礦轉鼓強度的測定方法》（YB/T5166-1993）考察燒結礦的轉鼓指數(shù)和抗磨指數(shù)。根據(jù)《鐵礦石低溫粉化試驗靜態(tài)還原后使用冷轉鼓的方法》（GB/T13242-91）測定燒結礦的低溫還原粉化性能。根據(jù)《鐵礦石的還原性測定方法》（GB/T13241-91）測試燒結礦的還原性能。

2.2 實驗結果

巴西CVRD礦粉的燒結及冶金性能見表3。從燒結過程來看，三種巴西CVRD礦粉的燒結成品率、燒結利用系數(shù)和燒結礦的轉鼓指數(shù)都很低，而抗磨指數(shù)卻很高，巴西精粉單獨燒結時的垂直燒結速度較低，而中特粉和巴卡粉的垂直燒結速度相對較高。

三種巴西CVRD礦粉單獨燒結的燒結礦中溫還原性能很好，尤其巴西精粉和巴卡粉燒結礦的中溫還原度(RI)高達89%左右，原因是這兩種燒結礦以鐵礦物為主，燒結礦中磁鐵礦和赤鐵礦之和達到了90%左右，粘結相數(shù)量比較少，而磁鐵礦和赤鐵礦的還原性能要優(yōu)于包括鐵酸鈣在內的各種粘結相，中特粉燒結礦中溫還原性能好的原因是其氣孔率較大，殘存赤鐵礦數(shù)量較多，硅酸二鈣和玻璃質含量比較高導致還原過程中的體積變化大。

由于巴西精粉和巴卡粉燒結礦的中的粘結相數(shù)量非常少，氣孔率較大，殘存赤鐵礦的數(shù)量較多，導致其還原粉化性能很差。中特粉燒結礦較高的垂直燒結速度、較大的熱應力、較高的硅酸二鈣和玻璃質含量比較高、較大的氣孔率也使其還原粉化性能很差。這三種巴西CVRD礦粉單獨燒結時都不能滿足唐鋼低溫還原粉化性能的指標要求。

表3 巴西CVRD礦粉的燒結和冶金性能

巴西CVRD礦粉單獨燒結的燒結礦化學成分及礦物組成見表4。從化學成分上來看，三種巴西CVRD礦粉單獨燒結時燒結礦的含鐵品位都比較高，尤其是巴西精粉和巴卡粉燒結礦的品位達到了64%以上；巴西精粉、巴卡礦粉單獨燒結時燒結礦的SiO2含量很低，只有2.2%左右；另外，中特粉燒結礦的SiO2和FeO含量比較高，而巴卡粉和巴西精粉燒結礦的SiO2和FeO含量相對較低。

表4 巴西CVRD燒結礦的化學成分及礦物組成（%）

巴西精礦粉和巴卡礦粉單獨燒結時燒結礦中的鐵礦物比較多，以磁鐵礦(Fe3O4)為主，磁鐵礦和赤鐵礦(Fe2O3)之和達到了90%左右。這兩種燒結礦中的粘結相以鐵酸鈣(CaO·Fe2O3)、鈣鐵橄欖石(CaO·FeO·SiO2)為主，含有少量的硅酸二鈣(2CaO·SiO2)和玻璃質，粘結相的數(shù)量比較少，其中鐵酸鈣的含量低于10%。中特粉燒結礦中的鐵礦物以磁鐵礦為主，含有數(shù)量較多的赤鐵礦，粘結相以鐵酸鈣、硅酸二鈣和玻璃質為主，含有少量的鈣鐵橄欖石。CVRD礦粉的熔點高、同化性能差、燒結液相流動性小，燒結過程中成礦的速度慢，成礦過程進行得不完善，因而玻璃質含量比較高。硅酸二鈣主要是通過固相反應生成，高熔點為固相反應提供了有利的條件，過高的硅酸二鈣和玻璃質含量對提高燒結礦的強度十分不利。

3 CVRD礦粉在唐鋼的應用效果

根據(jù)實驗室研究結果，結合唐鋼實際生產和資源情況，2005－2009年在燒結混合料中一直使用不同比例的巴西CVRD礦粉，其配比和燒結生產指標見表5。

表5 2005-2009年巴西CVRD礦粉在唐鋼燒結混勻礦中的配比及燒結生產指標

巴西精粉成球性能不好，配比超過10%時，在其它工藝條件不變的情況下，燒結礦產量指標及部分質量指標會受到一定程度的影響。但提高巴精的使用配比，對降低燒結礦Al2O3含量、提高燒結礦品位有明顯的作用。提高巴卡粉配比（相應降低巴精的配比）對于改善燒結產質量指標有較好的效果，但在使用過程中要綜合考慮增加巴卡粉對燒結成本的影響，平均配比提高到15%左右最佳。中特粉的品位比巴卡粉和巴精低 2～3個百分點，對于燒結而言，粒級組成不如巴卡粉合理，但其價格較低，因此其適宜的配比在現(xiàn)有的基礎上也可適當提高。鑒于三種CVRD礦粉不同的燒結性能和價格，考慮到唐鋼燒結增產的實際需要和礦粉資源情況，2010年，混勻礦中巴西精粉的配比控制在10%以內，巴卡粉的配比提高到15%左右。

通過近幾年唐鋼使用巴西CVRD礦粉的生產實踐發(fā)現(xiàn)，隨著CVRD礦粉在燒結混合料中配比的增加，燒結礦的 RDI-3.15指標有所變差，隨著巴西精粉配比的增加，對改善燒結料層的透氣性不利，但對降低燒結礦Al2O3含量、提高燒結礦品位有明顯的作用。針對這些情況，唐鋼采取了下列措施：（1）提高FeO含量，目前控制在8.5%～10.5%之間；（2）在成品燒結礦表面噴灑3%-5%的CaCl2水溶液；（3）燒結生產采用均勻燒結技術，采用自動加水、混合機內襯改造、采用多輥布料器等措施，提高了燒結過程的穩(wěn)定性；（4）采用高效的混合料礦槽蒸汽預熱技術，提高混合料料溫到 40℃以上；（5）改造燒結機臺車、大煙道噴涂及燒結機頭機尾采用新型密封板等措施，大幅度降低了燒結機抽風系統(tǒng)的漏風率。

4 結 語

巴西CVRD礦粉，作為唐鋼燒結燒結混合料的主要礦種，燒結性能優(yōu)良，配加CVRD礦粉可以提高燒結礦品位，改善燒結礦粒度組成，提高燒結礦強度。巴西精粉配加比例過大，會使得燒結礦低溫還原粉化指標變差，通過采取一定的工藝和技術措施，可以改善這一指標。

[1] 王滄,胡賓生,時越,等. 唐鋼進口鐵礦燒結性能研究及生產應用[J]. 南方金屬, 2009 (2):35-37

[2] 張玉柱,耿明山,黎剛,等.巴西CVRD和印度高對燒結礦質量的影響[J]. 河北理工學院學報, 2005, 27(3):11-17

[3] 周蓮士. 巴西CVRD公司鐵礦產品簡介[J]. 馬鋼技術, 1994 (3):44-47