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济钢烧结配加石灰石粉的试验研究及应用实践

夏世元，华旭军，杨鲁光

(济南钢铁集团公司)

摘 要：介绍了济钢400m2烧结机配加石灰石粉部分替代生石灰的试验及应用情况。试验结果表明，在济钢原料及工艺条件下，烧结生产中配加1．66%左右的石灰石替代生石灰，对烧结矿产质量及经济指标无负面影响，而且可以降低熔剂成本，提高碱度稳定率。

关 键 词：烧结；熔剂成本；石灰石

0 前言

目前烧结使用的熔剂主要有石灰石、白云石、消石灰、生石灰等［1］。生石灰强化烧结的作用已被广泛认可。但随着国内铁矿石资源的日益紧缺，国外矿粉比例大幅提高，其粒度较国内矿粉粗且均匀，混合料原始透气性较好。在这种新的原料结构条件下，通过全生石灰烧结来强化生产的作用已经被削弱。济钢400m2烧结机原熔剂结构为生石灰和轻烧白云石，烧结矿碱度2．05倍，由于熔剂用量大，混合料制粒效果较好，造成混合料透气性过好，不仅使熔剂成本升高，还影响了烧结矿质量。为此，济钢烧结从熔剂结构入手，开展了石灰石粉替代部分生石灰粉的生产实践，取得了降低熔剂成本、提高烧结矿质量的预期效果。

1 试验情况

1．1 试验设备及参数控制

试验首先将原料按配比经人工用电子秤称量后，在混合机内干混4 min，再加水混合2min。再往Ф250mm×590mm烧结杯内装料，装料高度600mm(含铺底料)，压下5mm。用焦炉煤气点火，点火温度为1100±50℃，点火负压为6．5kPa，点火时间1．5min。点火完毕后将负压调到12．5kPa进行烧结，当废气温度达到最高并开始下降的瞬时为烧结终点，继续抽风冷却，当废气温度降低到200 ℃时停主抽风机倒出烧结饼，经单辊破碎机破碎后，做落下实验3次、再分别经筛孔为40mm、25mm、16 mm、10mm、5mm振动筛筛分，取筛分后10mm～16mm、16mm～25mm、25mm～40mm粒级成品矿共3kg做转鼓实验，再取成品矿送质检中心做化学成分、RDI等检测。

1．2 试验原料条件

为使试验更加接近实际生产状态，试验用原料均取自于400m2烧结机现场。济钢400m2烧结机含铁原料以澳洲粗粉、巴西粗粉为主，占含铁原料总量的60%以上。中和料结构、主要原料成分及熔剂成分分别见表1、表2、表3。

1．3 试验方案

为了研究现有生产条件下，用石灰石粉部分取代生石灰作为熔剂降低烧结矿成本的效果，以及对烧结生产指标的影响，试验在生产用原料结构的基础上进行了熔剂结构调整。设定烧结矿中MgO含量为3．30%，碱度R=2．05倍。熔剂试验方案详见表4。

2 试验结果及分析

根据试验方案安排，分别进行两个方案的试验，为减小外在因素对试验结果的影响，每个方案安排两次试验，两次试验的平均值作为最终的试验结果，试验结果见表5。

从烧结利用系数和垂直烧结速度来看，垂直烧结速度降低，原因是生石灰用量降低后，混合料粒径减小，透气性过好的问题得以抑制。但烧结利用系数略有提高，原因是配加石灰石粉后，因为垂直烧结速度的降低，烧结过程矿化反应时间延长，烧结矿质量得以改善，成品率提高了2．22%。

从烧结矿粒度组成看，＜5mm粒级降低0．09%，10mm～5mm粒级上升了0．12%，但整体上变化不大。

从烧结矿低温还原粉化率来看，两种烧结矿低温还原粉化率分别为78．05%、78．66%，都能满足高炉生产的要求。

从烧结矿固体燃料消耗看，配加石灰石后，生熔剂的增加，导致烧结矿固体燃料消耗上升了1．7kg/t烧结矿。

3 生产应用情况

根据试验情况，2011年12月在济钢400m2烧结机进行了生产应用。应用期间，石灰石用量12t/h，配比1．66%。

3．1 过程参数分析

在配用了1．66%的石灰石粉后，配碳量有所上升，这可能与石灰石分解需要热量有关［2］。同时，生石灰粉用量下降，其质量的波动对生产过程的影响也相对减小，从混合料水分变化趋势发现，试验期水分波动范围减小了0．20%左右，这些都有利于烧结过程的稳定。另一方面，生石灰用量的下降，导致混合料料温降低，原始负压有所上升，大烟道废气温度略有下降，但机尾温度仍处于比较理想的水平(400℃左右)。不同时期的混合料配比及主要过程参数分别见表6、表7。

3．2 对生产指标的影响

从烧结矿物理性能来看，试验前后转鼓指数、＜5mm及10mm～5mm粒级变化不大。主要变化为＞40mm粒级减少了0．44%，25mm～10mm粒级上升了0．23%，40mm～25mm粒级上升了0．19%，整体上来看粒度更加均匀，有利于高炉冶炼［3］，见表8。

从经济技术指标来看，主要变化为固体燃耗上升了1．38kg/t，虽然固体燃耗受其它因素影响较大，但从理论计算和实际生产情况来看，使用石灰石后固体燃耗上升的趋势是不变的。其次，R稳定率提高了6．12%，从试验期烧结矿化学成分来看，CaO的波动明显减小，因CaO波动导致废样个数也减少，这与石灰石质量的稳定和生石灰用量的减少是分不开的，不同时期的经济技术指标见表9。

整体上来说，配用石灰石后透气性有所下降，固体燃耗上升了1．38kg/t，但并未对烧结矿质量和其它指标产生不利影响。

4 效果分析

从熔剂消耗情况来看，使用石灰石后生石灰消耗减少(见表10)。由于石灰石价格比生石灰低廉得多，按照济钢熔剂采购价格计算，试验前熔剂成本为12．22元/t，试验期熔剂成本为9．67元/t，考虑到固体燃耗的上升，试验期燃料成本上升了1．17元/t。综合计算试验期烧结矿成本下降了1．38元/t。

此外，配用石灰石后，混合圆筒及混合料槽粘料现象缓解，减少了停机清理的次数，节省了大量的人力物力，提高了设备作业率。另一方面，由于生石灰需求量减少，有利于提高其质量。这些都给生产稳定创造了条件。

5 结论

1) 在济钢400m2烧结机目前的原料结构条件下，配用1．66%的石灰石粉替代部分生石灰粉进行生产，烧结矿粒度更加均匀，固体燃耗有所上升，但因石灰石价格比生石灰价格低廉，因此可显著降低烧结矿成本。

2) 配加1．66%的石灰石后，混料圆筒及混合料槽粘料现象减轻，混合料水分波动减小，R稳定率提高了6．12%，极大的促进了生产的稳定顺行。

6 参考文献

［1］   孙文东．烧结管理概论［M］．北京:冶金工业出版社，2004:18－19．

［2］   贾艳，齐素慈．烧结工［M］．北京:化学工业出版社，2011:38．

［3］   薛俊虎．烧结生产技能知识问答［M］．北京:冶金工业出版社，2003:308．