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一种判断烧结矿FeO质量分数的新技术研究探讨

何斌

(新钢钒股份有限公司炼铁厂，四川 攀枝花617022)

摘 要：论述了一种判断烧结矿FeO质量分数的技术———在单辊破碎仓内安装温度计、从机尾卸下的烧结矿撞在迎料板上，在单辊破碎前，已经被撞碎，撞碎后的烧结矿的废气温度高低能够很好地反映整块台车烧结矿温度的高低，也就是整块台车烧结矿的热含量;在机尾安装料层测厚仪，计算推矿量(m3/min)。生产中，混合料固定碳计算与单辊破碎仓温度相结合，能对烧结矿FeO进行较为准确的区间控制。

关 键 词：烧结；混合料固定碳；单辊破碎仓；温度

传统的判断烧结矿FeO质量分数的技术有：利用风箱废气成分来判断烧结矿FeO质量分数[1]、利用磁性线圈来检测烧结矿的FeO质量分数[2]、利用专家系统预测烧结矿FeO质量分数[3]等，本文提出了一种新的判断方法。

从理论上说，铁酸盐和硅酸盐存在的温度范围是不同的，当烧结过程温度超过1300℃时，铁酸盐就大量分解，次生赤铁矿粒子将成群地分布于硅酸盐中，Fe2O3将部分转化成Fe3O4[4-5]。因此。烧结矿温度高低是判断烧结矿FeO最直接最重要的因素。从机尾卸下的烧结矿在单辊破碎前，已经被甩碎，甩碎后的烧结矿的废气温度高低能够很好地反映整块台车烧结矿温度的高低。影响烧结矿FeO质量分数最大的因素是混合料中的固定碳，因此，通过计算混合料的固定碳再结合机尾的单辊破碎仓温度，是控制烧结矿FeO最有效的措施。

1 机尾单辊破碎仓增设温度计

1.1 机尾单辊破碎仓增设温度计的理论支持及要求

众所周知，在烧结矿SiO2质量分数相对稳定的情况下，如果烧结矿FeO越高，那么烧结矿中的铁橄榄石、钙铁橄榄石、及Fe3O4-FeO的生成量就越多，液相的熔化性温度就高(比铁酸盐约高100℃)，烧结矿温度就高[6]。因此，最能直接反应烧结矿FeO水平的是烧结矿的温度，而通过检测机尾的废气温度能很好地分析烧结矿的温度水平，从机尾卸下的烧结矿(见图1)在单辊破碎前，已经被摔碎，摔碎后的烧结矿的废气温度高低能够很好地反映整块台车烧结矿温度的高低。

中南大学的蔡汝卓教授[7]认为：“有人认为整个烧结过程处于氧化气氛之中，其依据是，传热需要的风量远大于燃烧所需的风量，抽风燃烧的空气过剩系数较大，废气含有少量氧。但实际测定结果是：物料进入高温带时，客观上存在一个3价铁减少、2价铁增加的还原带(见图2)。按估算，当配焦4%，燃烧比CO/CO2为0.6，生成的CO有60%消耗于铁氧化物还原，则FeO应增加7%～10%左右。亦即焦炭燃烧开始即产生有强还原作用的气相成分，在高温反应开始和焦炭进行燃烧时，实际有效氧位为0.1～10Pa大气压，温度升高后，Fe2O3

也将分解为FeO。可见，燃烧带温度愈高处氧位愈低。”因此，在可类比的条件下，即燃烧带氧位相当的情况下，燃烧带温度愈高烧结矿的FeO质量分数愈高。这从实验室关于混合料粒度组成对烧结矿FeO质量分数的影响程度可以得到论证。攀钢烧结中FeO生成的规律与普通烧结矿相似。FeO的生成需要还原性气氛及高温条件。从烧结矿矿物组成看，FeO主要存在的矿物有磁铁矿(对应于FeO-Fe3O4体系)、钙钛矿、硅酸盐及玻璃质[8-9]。

温度计安装要求：

①从单辊仓的横向看，温度计的位置在单辊仓的中间;

②温度计的位置要尽量靠近单辊处，使温度计测出的温度能够尽量“高”而且以最快的速度反映被摔碎烧结矿的整体温度;

③温度计要求靠近单辊但距离单辊一定的高度，为了使单辊温度计能够代表全局(既整个单辊破碎仓内的温度)，必须有一定的高度;

④单辊迎料板的安装角度必须能使烧结矿做短暂的停留。对温度计所测数据的使用主要是看其温度的趋势，通过分析温度趋势能够反映出烧结矿FeO质量分数的高低。安装温度计、将数据直接接到计算机中。

从2004年开始，攀钢烧结机厂就在所有烧结机的单辊破碎仓内安装温度计。而且数据已经接入计算机做成趋势图。

1.2 如何利用单辊破碎仓温度

影响单辊破碎仓内温度的因素主要有：推矿量(m3/min)=料层×机速×台车宽度，需要说明的是“料层”是指机尾卸入单辊仓时的台车对应的料层，因此必须在机尾安装料层测厚仪;18号风箱温度(决定是欠烧还是过烧)。推矿量少，即使烧结矿温度高，单辊破碎仓内的温度也是不高的;推矿量多，即使烧结矿温度低，单辊破碎仓内的温度也是较高的。过烧和特别欠烧，单辊破碎仓内的温度都是低的;略欠烧和刚刚烧透，单辊破碎仓内的温度是较高的。2004年6月这项技术投入使用后，经过3个多月的观察，得出利用单辊破碎仓温度的方法如下。

可将单辊破碎仓温度趋势图调出，看其1h内的平均温度，如果温度持续高或持续低，就特别需要注意要调整配煤比。看火工、操作人员则可根据18号风箱温度(无论欠烧或过烧)、单辊破碎仓温度(℃/m3(烧结矿))反推机尾FeO质量分数的大小。如“过烧”时，而且机尾的推料量小，单辊温度高，则表明机尾FeO质量分数偏上。目前的大型烧结机，烧结机操作温度、终点温度不受控的时间少，因此，看单辊破碎仓温度0.5h或1h的统计温度就可以判断其温度高低了。

特别需要说明的是：如果烧结矿SiO2质量分数高，即使单辊破碎仓内温度不高，那么烧结矿FeO质量分数也可能是较高的[10]。这种情况，就是厂部对烧结矿的化学成分考核指标作了调整，如：烧结矿TFe质量分数下调、RO下调，使烧结矿SiO2质量分数增高。但这种情况下，看火工能够很快作出调整，使后面的班组适应新的“单辊破碎仓内温度”变化。一般情况下，烧结矿SiO2质量分数是比较稳定的。

1.3 单辊破碎仓温度计与混合料固定碳计算模型的结合

准确的混合料固定碳计算可生成适宜的单辊破碎仓温度，控制烧结矿FeO质量分数最终的落脚点在单辊破碎仓温度。单辊破碎仓温度的变化反映了燃料及操作中的很多变化，如：燃料水分、混合料水分、燃料粒度等。两者能起到很好的互补作用。两者结合起来，就可以较为准确地控制烧结矿FeO质量分数。

2 应用效果

烧结矿FeO质量分数的控制是一个系统工程，而且也只能实行区间控制。要准确控制烧结矿FeO质量分数，必须从源头上抓起，稳定物料结构，从而稳定混合料固定碳、混合料粒度、混合料水分。

1)规范冷返矿使用。返矿使用量大，是影响混合料原始透气性最主要的因素，因此规范冷返矿使用显得特别重要。

2)加强生石灰的消化。生石灰的消化是影响烧结机操作最大的因素，必须稳定生石灰的消化效果，从而稳定混合料料温、稳定混合料粒度、稳定混合料的热强度等指标。

3)采用先进稳定的电子皮带秤，稳定各种原料的下料量。

4)贯彻“量化”操作思路、稳定烧结机操作，机速调整幅度要小、尽量用调整料层来控制终点温度。采取上述一系列措施后，再结合机尾单辊破碎仓内安装温度计及混合料固定碳计算，实行了机尾烧结矿FeO质量分数区间控制。

从2004年至今，7a的生产实践表明，消除了烧结矿FeO质量分数一高一低的形象，即消除了烧结矿w(FeO)>9.0%、w(FeO)<6.0%的现象;能够根据厂部要求将烧结矿FeO质量分数控制在7.0%～8.0%。单月烧结矿车间FeO质量分数值稳定率最高为93%，一般的月份烧结矿FeO质量分数稳定率在75%，平均比以前提高10%～15%，具有显著的效果。同时，烧结矿FeO质量分数稳定率提高，为高炉的稳定顺行创造了良好的条件。

3 结语

1)原料的烧结性能一定，烧结矿FeO质量分数考核一定的情况下，混合料需要的固定碳是相对稳定的。因此，根据混合料的烧结性能和烧结矿FeO质量分数考核值，寻找适宜的混合料固定碳并稳定混合料的固定碳是控制烧结矿FeO质量分数的关键。

2)控制FeO质量分数是一个系统工程，必须采取措施稳定物料结构，从而稳定混合料固定碳、混合料粒度、混合料水分。再结合机尾单辊破碎仓内安装温度计、机尾安装料层测厚仪，计算单辊破碎仓内每立方米烧结矿的温度(℃/m3(烧结矿))与混合料固定碳计算相结合，实行了机尾烧结矿FeO质量分数区间控制。

3)实践表明，采用以上一系列措施后，消除了烧结矿FeO质量分数一高一低的形象，即消除了烧结矿w(FeO)>9.0%、w(FeO)<6.0%的现象;能够根据厂部要求将烧结矿FeO质量分数控制在7.0%～8.0%。

参 考 文 献：

[1]   李桃.烧结过程智能实时操作指导系统的研究[D].长沙：中南大学，2000.

[2]   吴宁.烧结矿FeO自动测量系统的研究[J].钢铁钒钛，1990，11(4)：45.

[3]   范晓慧.烧结过程数学模型与人工智能[M].长沙：中南大学出版社，2002.

[4]   郭兴敏.烧结过程铁酸盐生成及其矿物学[M].北京：冶金工业出版社，2000.

[5]   中南矿冶学院钢铁系团矿教研室.烧结学[M].长沙：中南矿冶学院教务处教材科，1964.

[6]   傅菊英.烧结球团学[M].长沙：中南大学出版社，1995.

[7]   蔡汝卓.烧结理论研究的新进展[C]//烧结球团创刊十周年论文集.长沙：《烧结球团》编辑部，1985：266.

[8]   甘勤.Al2O3在钒钛烧结矿中的行为研究[J].钢铁，2003，38(1)：1.

[9]   刘晓荣.钒钛磁铁矿精矿低温烧结的研究[J].烧结球团，1991，16(2)：5.

[10]   庄剑鸣.烧结矿中FeO含量的确定[J].烧结球团，1997，22(6)：4.