漢鋼公司優(yōu)化燒結(jié)配礦的試驗(yàn)研究與生產(chǎn)實(shí)踐

王 奎，惠宏智，徐號(hào)鋒

（陜鋼集團(tuán)漢鋼公司,陜西 勉縣 724200）

漢鋼公司未有自有礦山，鐵礦粉全部依賴外部采購(gòu)，經(jīng)過建廠以來的摸索，目前燒結(jié)用鐵礦粉穩(wěn)定為巴西混合粉、PB粉、金布巴粉以及當(dāng)?shù)刂髁鳍蟮V粉四種。本文主要針對(duì)漢鋼公司燒結(jié)常用的這四種鐵礦粉進(jìn)行系統(tǒng)研究，并按照三因素四水平設(shè)計(jì)了八組燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)，篩選出質(zhì)量指標(biāo)及冶金性能最優(yōu)的一組進(jìn)行工業(yè)實(shí)踐，滿足工藝及生產(chǎn)要求，通過此種方式優(yōu)化配礦，提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量、質(zhì)量。

1 含鐵料特性

1.1 含鐵料成分

漢鋼公司燒結(jié)配料采取的是一種高品位、低Al2O3的赤鐵礦即巴西混合粉和兩種中等水化程度的褐鐵礦即金布巴粉、PB粉并搭配少量的當(dāng)?shù)卮盆F礦的配礦體系。其中巴西混合粉為高品位、低Al2O3礦，品位為62.5%以上，Al2O3含量?jī)H為1.22%，有害元素含量較低；澳粉PB粉、金布巴粉的P、Al2O3含量較高，P含量分別為0.108%、0.118%，Al2O3含量分別為1.97%、2.82%；當(dāng)?shù)刂髁鳍鬄槌齋iO2、MgO含量較高為6.55%、4.78%外，其余指標(biāo)均在控制范圍內(nèi)，具體見表1：

表1 礦粉的化學(xué)成分（%）

1.2 粒級(jí)組成

四種礦粉的粒度見表2。從表中可以看出，三種進(jìn)口礦的粒度適中，較為均勻，＞6.3m占比在13%～19%之間，占比55%～60%粒級(jí)均在0.5mm～6.3mm，有利于提升料層透氣性及燒結(jié)過程礦化反應(yīng)的進(jìn)行，當(dāng)?shù)刂髁鳍蟮牧６绕?xì)，小于0.2mm的占比達(dá)到了86.5%，不利于改善透氣性。

表2 礦粉的粒級(jí)組成（%）

1.3 微結(jié)構(gòu)特性

高爐煉鐵除對(duì)燒結(jié)礦性能的要求，除了化學(xué)成分、粒級(jí)組成等常溫性能外，還對(duì)其在高爐內(nèi)的高溫性能有明顯的要求。故鐵礦石燒結(jié)方面，必須對(duì)鐵礦粉的基礎(chǔ)特性（同化性、流動(dòng)性、黏結(jié)相強(qiáng)度）進(jìn)行研究，分析如下：

（1）同化性溫度。同化性能是鐵礦石在燒結(jié)生產(chǎn)過程中與CaO的反應(yīng)能力。它表征鐵礦石在燒結(jié)過程中生成液相的難易程度[1]。圖1為我公司燒結(jié)常用的4種鐵礦石的同化性能試驗(yàn)結(jié)果。

圖1 同化性溫度（℃）

以上4種鐵礦粉的同化性能一般，其中金布巴粉的同化性能最強(qiáng)，巴西混合粉、PB粉的同化溫度偏高，同化能力較差；當(dāng)?shù)刂髁鳍蟮耐瘻囟茸罡撸芰Σ睢?/p>

（2）鐵礦粉的流動(dòng)性。鐵礦粉流動(dòng)特性指在燒結(jié)過程中鐵礦石與CaO反應(yīng)生成的液相的流動(dòng)能力，它表征的是黏結(jié)相的“有效粘結(jié)范圍”。漢鋼用的4種鐵礦粉稍微液相流動(dòng)性由高到低的排列順序?yàn)椋寒?dāng)?shù)刂髁鳍?、巴西混合粉、金布巴粉、PB粉。

（3）黏結(jié)相強(qiáng)度。黏結(jié)相強(qiáng)度性能是指鐵礦石在燒結(jié)過程中形成的液相對(duì)其周圍的核礦石進(jìn)行固結(jié)的能力。對(duì)燒結(jié)礦的強(qiáng)度有著至關(guān)重要的影響。粘結(jié)相自身強(qiáng)度在很大程度上決定看燒結(jié)礦的強(qiáng)度。在1280℃、R=2時(shí)漢鋼礦粉的粘結(jié)相強(qiáng)度如圖所示。

圖2 黏結(jié)相強(qiáng)度（N）

2 燒結(jié)杯試驗(yàn)情況

表3 燒結(jié)含鐵料配比

（1）燒結(jié)配比設(shè)計(jì)。在高爐穩(wěn)定順行的前提下，穩(wěn)定主體礦結(jié)構(gòu)，在各項(xiàng)有害元素含量不超標(biāo)的要求下，考慮到提高進(jìn)口金布巴粉的比例，可以降低燒結(jié)礦成本，按照金布巴粉比例28%、32%、36%、40%的不斷提高，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)八組，實(shí)驗(yàn)配比如表3。

（2）試驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)以上設(shè)計(jì)的配比，進(jìn)行燒結(jié)杯試驗(yàn)，試驗(yàn)后的主要指標(biāo)及冶金性能情況如表4。

表4 燒結(jié)杯主要指標(biāo)

通過以上數(shù)據(jù)可以得出，隨著金布巴粉比例的增加，爐料透氣性變差，燒結(jié)垂直燃燒速度降低；轉(zhuǎn)鼓指數(shù)均在74%以上，抗磨指數(shù)維持在7%～8%之間，相對(duì)最優(yōu)的指標(biāo)為序號(hào)6、7、8；同時(shí)考慮低溫還原粉化指數(shù)、還原度及熔滴試驗(yàn)結(jié)果，配比：32%巴西混合粉+40%金布巴粉+12%PB粉+16%主流Ⅲ的試驗(yàn)7冶金性能最優(yōu)，其中低溫還原粉化指數(shù)為75.20%，還原度為75.06%，軟化開始溫度1046℃，軟化溫度區(qū)間143℃，熔滴溫度區(qū)間為92℃,能滿足高爐生產(chǎn)要求。

3 工業(yè)生產(chǎn)論證情況

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，漢鋼公司從3月18日開始進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，試驗(yàn)開始后，

考慮到澳粉比例由原料的44%提高到52%，原料透氣性變好，要求現(xiàn)場(chǎng)人員在工藝操作上適當(dāng)提高燒結(jié)機(jī)機(jī)速，降低負(fù)壓，主要體現(xiàn)在轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提高1.61%，大于≥16mm粒級(jí)比例的比例提高1.80%，低溫粉化指數(shù)提高4.40%；同時(shí)因燒結(jié)礦質(zhì)量的提升，高爐在此階段爐況穩(wěn)定順行，產(chǎn)量及利用系數(shù)不斷提升，達(dá)到了預(yù)期的效果。

表6 試驗(yàn)前后燒結(jié)主要指標(biāo)對(duì)比

4 結(jié)論

通過對(duì)漢鋼公司燒結(jié)常用的四種礦粉基礎(chǔ)特性的研究表明：金布巴粉的同化性能最強(qiáng)，流動(dòng)性、黏結(jié)相方面當(dāng)?shù)刂髁鳍笞詈茫ㄗh在原料滿足的條件下，燒結(jié)配礦可適當(dāng)配加部分當(dāng)?shù)刂髁鳍?。結(jié)合燒結(jié)用鐵礦粉基礎(chǔ)特性的研究，采取燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)的方式，可以提前對(duì)燒結(jié)效果進(jìn)行預(yù)判，從而優(yōu)化配礦方案，指導(dǎo)燒結(jié)生產(chǎn)。燒結(jié)配比每次調(diào)整前，必須進(jìn)行燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)，提前篩選好的方案，確保燒結(jié)礦的冶金性能及理化指標(biāo)良好，為高爐穩(wěn)定順行做好服務(wù)。