摘要:实验室和工业试验结果表明，烧结混合料中配加巴西富矿后，混合料粒度组成改善，垂直烧结速度加快，烧结机利用系数提高。但是，随着巴西富矿粉配比的增加，成品烧结矿低温还原粉化强度(+3.15mm)下降。
关键词:巴西富矿 粒度组成 低温还原粉化强度
1 前言
鞍钢烧结生产所用的原料大部分为自产铁精矿(约占总用量的80％以上)，只有一小部分是外购的富矿粉。随着炼铁产能的不断提高以及矿山的常年开采，自产铁矿石面临短缺。为了解决原料紧张问题，办法之一就是增加进口富矿量，提高富矿的配比。为此，炼铁总厂根据鞍钢烧结现有原料情况，针对三烧车间现场生产条件，进行了进口富矿不同配比的实验室和工业试验，以研究增加富矿配比后，对烧结各项技术指标的影响，为实际生产提供可靠的依据。
2 实验条件
2.1 原料条件
烧结实验所使用的原料均取自三烧车间，含铁原料包括齐大山混选精矿、调军台精矿、巴西富矿、氧化铁皮；熔剂包括石灰石、生石灰和菱镁石；固体燃料为焦粉。实验所用原料的化学成分见表1。
表1 实验用原料的化学成分/％
|
原料名称 |
TFe |
Fe2O3 |
FeO |
SiO2 |
CaO |
MgO |
Al2O3 |
Ig |
|
齐混矿 |
67.65 |
79.38 |
16.60 |
3.64 |
0.14 |
0.10 |
0.36 |
0.72 |
|
调精矿 |
67.23 |
80.54 |
13.40 |
3.75 |
0.07 |
0.10 |
0.41 |
0.90 |
|
铁皮 |
71.21 |
34.42 |
60.70 |
1.99 |
0.80 |
0.30 |
0.72 |
0.69 |
|
巴西矿 |
64.29 |
90.16 |
1.15 |
4.01 |
0.21 |
0.60 |
0.82 |
2.20 |
|
石灰石 |
0.42 |
0.27 |
0.30 |
1.20 |
51.17 |
2.77 |
0.53 |
42.99 |
|
生石灰 |
0.49 |
0.29 |
0.10 |
2.36 |
85.24 |
2.11 |
1.31 |
8.24 |
|
菱镁石 |
0.42 |
0.27 |
0.30 |
1.03 |
1.12 |
46.13 |
0.51 |
50.18 |
|
焦粉 |
固定碳82.43%,灰分15.23%,挥发分1.73%,S含量0.50% |
2.2 配矿方案
根据生产要求，按照烧结矿碱度为2.0来设计配矿方案，以固定返矿配比为18％，巴西富矿配比为25％时作为基准期(实验编号为01)，巴西矿配比以5％递增，具体配比见表2。
表2 实验配料比/％
|
实验编号 |
巴西矿 |
齐混矿 |
调精矿 |
铁皮 |
生石灰 |
石灰石 |
镁石 |
焦粉 |
返矿 |
|
01 |
25 |
35 |
15 |
4 |
6 |
5 |
4.0 |
5.0 |
18 |
|
02 |
30 |
30 |
15 |
5 |
6 |
5 |
4.0 |
5.0 |
18 |
|
03 |
35 |
36 |
0 |
4 |
6 |
4 |
5.2 |
5.4 |
18 |
|
04 |
40 |
31 |
0 |
4 |
6 |
4 |
5.2 |
5.4 |
18 |
2.3 实验参数
本实验是在直径200mm、高550mm的烧结杯中进行的。实验过程主要参数如下：生石灰打水后闷料5min，混合机制粒3min，铺底料30mm，料层厚度550mm，点火时间2min，点火负压8820Pa，烧结负压10780Pa。实验结束后进行破碎、筛分，然后进行其它指标检测。
3 实验结果与分析
3.1 烧结混合料指标
巴西富矿粉呈片状，粒度比较粗，大于3mm的占37.94％，3～1mm的占36.56％，小于1mm的占25.5％。混合料中配加不同配比的巴西富矿后，粒度组成见表3。
表3 烧结混合料指标
|
实验编号 |
粒度组成(mm)/% |
＞3mm/% |
平均粒径/mm |
水分/% |
料层阻力/Pa |
|
＞10 |
10-8 |
8-5 |
5-3 |
3-1 |
＜1 |
5m3/h* |
10m3/h* |
|
01 |
2.44 |
2.04 |
28.93 |
31.70 |
31.84 |
3.05 |
65.11 |
4.29 |
7.0 |
600 |
1650 |
|
02 |
1.76 |
2.48 |
24.31 |
37.68 |
31.02 |
2.75 |
66.23 |
4.16 |
7.2 |
600 |
1600 |
|
03 |
1.06 |
1.42 |
26.00 |
39.84 |
28.57 |
3.11 |
68.32 |
4.13 |
7.0 |
500 |
1500 |
|
04 |
2.06 |
3.92 |
26.60 |
37.20 |
27.82 |
2.40 |
69.78 |
5.05 |
7.1 |
500 |
1250 |
*：气体流量。
从表3看，与基准期比较，随着巴西富矿配比的增加，混合料粒度大于3mm的比例也随之增加，平均粒径也稍有增大，料层的静态阻力(10m3/h)也随之降低。这说明了配加巴西富矿后混合料粒度组成有所改善，这对提高烧结料层厚度十分有益。
3.2 烧结技术指标
烧结实验技术指标见表4。
表4 烧结实验技术指标
|
实验编号 |
烧结时间/min |
料层厚度/mm |
烧结速度/mm·min-1 |
烧成率/% |
成品率/% |
返矿率/% |
利用系数/t·m-2·h-1 |
转鼓强度/% |
|
01 |
26.0 |
550 |
21.15 |
83.09 |
65.51 |
17.58 |
1.807 |
65.33 |
|
02 |
25.0 |
550 |
21.57 |
82.22 |
64.17 |
18.05 |
1.834 |
66.67 |
|
03 |
23.0 |
550 |
23.91 |
80.18 |
68.78 |
11.40 |
2.076 |
64.67 |
|
04 |
22.5 |
550 |
24.44 |
81.72 |
67.75 |
13.97 |
2.199 |
64.67 |
从表4可以看出，在料层厚度不变的条件下，随着巴西富矿配比的增加，烧结时间缩短，垂直烧结速度提高。这主要是由于巴西富矿配比增加后，混合料的粒度组成得到改善，料层的透气性变好，烧结速度得到提高。另外，在料层不变的条件下，随着巴西富矿配比的增加，成品率和利用系数有提高、转鼓强度有降低的趋势。
3.3 成品烧结矿粒度组成及冶金性能
成品烧结矿粒度组成及冶金性能见表5。
表5 成品烧结矿粒度组成及冶金性能
|
实验编号 |
成品粒度组成(㎜)/% |
低温还原粉化强度/% |
|
＞40 |
40-25 |
25-16 |
16-10 |
10-5 |
平均粒径/mm |
＞6.3mm |
6.3-3.15mm |
＜0.5mm |
|
01 |
6.58 |
32.52 |
26.13 |
18.61 |
16.17 |
22.52 |
65.88 |
87.70 |
2.25 |
|
02 |
6.35 |
25.96 |
27.88 |
20.77 |
19.04 |
21.13 |
63.79 |
85.69 |
2.48 |
|
03 |
2.18 |
16.36 |
33.45 |
29.64 |
18.36 |
18.38 |
62.36 |
83.84 |
3.13 |
|
04 |
1.25 |
16.67 |
34.95 |
30.29 |
16.85 |
18.34 |
51.33 |
81.22 |
3.53 |
从表5可以看出，成品烧结矿粒度分布比较均匀，主要集中在40～25㎜、25～16㎜、16～10㎜三个级别。但随着巴西富矿配比的增加，10～5mm成品烧结矿的含量与基准期相比有所增加，平均粒径减小。同时，随着巴西富矿粉配比的增加，烧结矿的低温还原粉化强度降低，其主要原因是巴西富矿以赤铁矿为主，且含有较高的Al203，对烧结矿的热态强度指标影响较大。
4 工业试验
烧结混合料中配加巴西富矿粉工业试验在三烧车间90m2烧结机进行，配比逐步增加到30％。工业试验期间烧结机工艺参数和烧结矿指标分别见表6、表7。
表6 烧结机的操作参数
|
富矿配比/% |
水分/% |
粒度组成(＞3mm)/% |
料层/mm |
机速/mm·min-1 |
点火温度/℃ |
废气温度/℃ |
主管负压/Pa |
煤气流量/m3·h-1 |
空气流量/m3·h-1 |
空煤比/倍 |
|
20 |
6.70 |
74.72 |
600 |
1016 |
1131 |
95 |
11329 |
299 |
523 |
1.75 |
|
26 |
6.60 |
75.10 |
600 |
988 |
1126 |
101 |
11222 |
324 |
505 |
1.56 |
|
30 |
6.70 |
75.12 |
600 |
994 |
1156 |
106 |
10690 |
336 |
419 |
1.25 |
表7 烧结矿化学成分及烧结技术经济指标
|
富矿配比/% |
台时产量/t |
利用系数/t·m-2·h-1 |
转鼓指数/% |
筛分指数(＜5㎜＝/% |
化学成分/% |
碱度 |
|
TFe |
FeO |
CaO |
SiO2 |
MgO |
S |
|
20 |
94.74 |
1.053 |
78.93 |
4.51 |
58.39 |
8.21 |
9.80 |
4.87 |
2.52 |
0.016 |
2.01 |
|
26 |
97.04 |
1.078 |
78.82 |
4.97 |
58.91 |
8.04 |
9.37 |
4.68 |
2.48 |
0.017 |
2.00 |
|
30 |
99.57 |
1.103 |
78.01 |
5.20 |
58.77 |
8.02 |
9.51 |
4.57 |
2.50 |
0.018 |
2.08 |
从表6可以看出，随着巴西富矿配比的增加，混合料的水分基本没有变化，混合料大于3mm的粒度比例稍有增加，烧结废气温度升高，主管负压降低。这主要是因为富矿配比增加后，制粒效果比较好，混合料粒度组成有所改善。另外，由于巴西富矿烧损大，烧损产生的气孔有利于气体的穿透和液体的渗透，对矿化反应有强化作用，并使烧结带的透气性得到改善，负压降低。同时，随着富矿配比的增加，煤气耗量也增加，这是因为巴西富矿是一种赤铁矿，赤铁矿烧结先还原后氧化，与磁铁矿相比，其能耗较高，所以点火时煤气消耗高。
从表7可以看到，随着巴西富矿配比的增加，烧结矿的化学成分并没有多大变化，转鼓强度有降低的趋势，筛分<5㎜粒级的含量增加，返矿量增大。
5 结论
(1)实验室和工业试验结果表明，混合料中配加巴西富矿后，随着配比的增加，混合料的粒径变大，料层的透气性有所改善，垂直烧结速度加快。
(2)在料层厚度不变的情况下，随着富矿配比的增加，台时产量和利用系数提高，但烧结矿的转鼓强度略有降低。
(3)随着巴西富矿配比的增加，成品烧结矿低温还原粉化强度(+3.15mm)有降低的趋势。
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