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钒钛矿烧结配加镍矿粉的实验研究.doc
摘要：承钢公司通过烧结杯试验研究了钒钛矿烧结配加镍矿粉对烧结过程和烧结矿质量的影响，探讨了镍矿粉配加烧结的可行性。结果表明：烧结矿主要技术经济指标受到影响，转鼓指数由65.17%降低至64.19%，小于5mm比例由17.39%升高至19.38%，低温还原粉化指数逐渐升高。虽然对烧结矿转鼓指数（下降约0.98%）、成品率等有所影响，但综合考虑转鼓指数、利用系数、成品率、烧结矿生产成本等因素，镍矿粉用于钒钛矿烧结是可行的，配比在2%较为适宜。
关键词：钒钛矿烧结；镍矿粉；降低成本
1 前言
目前，我国各大钢厂为应对激烈竞争的钢铁市场，缓解成本压力，纷纷寻求并引进廉价铁矿粉，虽然价格低廉，但烧结质量相对差、强度低．提高廉价铁矿粉在烧结混合料中的配比是钢铁企业降低成本的有效措施之一．因此，配加镍矿粉烧结相关研究就变得尤为重要．可有效指导生产实际，对拓展原料资源及降低炼铁成本均具有非常重要的意义．
2 配加镍矿粉的烧结杯实验
2.1 实验用原料化学成分
表1 实验用原料化学成分，%
|
矿物名称
|
CaO
|
MgO
|
SiO2
|
TFe
|
V2O5
|
TiO2
|
Al2O3
|
P
|
S
|
FeO
|
|
品钒粉
|
0.70
|
1.26
|
3.00
|
59.34
|
0.717
|
7.69
|
3.00
|
0.031
|
0.045
|
16.66
|
|
PB粉
|
0.16
|
0.02
|
3.64
|
61.49
|
0.020
|
0.08
|
2.53
|
0.075
|
0.019
|
0.65
|
|
北非粉
|
0.44
|
0.33
|
11.46
|
59.64
|
0.047
|
0.05
|
1.38
|
0.046
|
0.012
|
6.39
|
|
庙沟普粉
|
0.61
|
0.61
|
6.68
|
65.76
|
0.026
|
0.12
|
1.03
|
0.024
|
0.080
|
7.88
|
|
钙灰
|
72.56
|
6.92
|
4.36
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
镁灰
|
36.12
|
31.18
|
5.23
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
杂料
|
7.22
|
2.32
|
5.97
|
55.29
|
0.594
|
2.7
|
2.12
|
0.152
|
0.131
|
32.4
|
|
镍矿粉
|
0.50
|
2.50
|
2.73
|
50.50
|
0.03
|
0.05
|
5.74
|
0.06
|
0.02
|
10.50
|
镍矿粉要用做烧结原料[1]，其成分必须稳定，所以我们对镍矿粉进行了多次取样，进行实验室脱水分析发现镍矿粉含TFe 50~51%,含Al2O3 5~6%左右（取样6次）镍矿粉成分基本稳定，化验结果平均值见表1。
2.2 烧结杯实验设备
圆筒混料机Ø750×1000mm，转速17转/分，烧结杯规格Ø300×600mm.
2.3 混料配比（%）
表2 混料配比，%
|
高品钒粉
|
PB粉
|
庙沟普粉
|
北非粉
|
杂料
|
|
57
|
25
|
5
|
5
|
8
|
2.4 配料方案(%)
表3 烧结机配比，%
|
方案
|
烧结机配比（%）
|
|
混料
|
钙灰
|
镁灰
|
镍矿粉
|
焦粉
|
高返
|
自返
|
|
1
|
82.5
|
8.5
|
3
|
0
|
5.5
|
15
|
20
|
|
2
|
82.0
|
8.5
|
3
|
0.5
1.0
|
5.5
|
15
|
20
|
|
3
|
81.5
|
8.5
|
3
|
5.5
|
15
|
20
|
|
4
|
81.0
|
8.5
|
3
|
1.5
|
5.5
|
15
|
20
|
|
5
|
80.5
|
8.5
|
3
|
2.0
|
5.5
|
15
|
20
|
|
6
|
80.0
|
8.5
|
3
|
2.5
|
5.5
|
15
|
20
|
|
7
|
79.5
|
8.5
|
3
|
3.0
|
5.5
|
15
|
20
|
注：焦粉、自返从3号烧结机配料18号圆盘取，铁矿粉从南山料场取，杂料从6#料条取，钙灰、镁灰从3号烧结机配料圆盘取正桥灰。
2.5 烧结杯实验基本参数
表4 烧结杯实验基本参数
|
点火时间
|
点火负压
|
烧结负压
|
铺底料粒度
|
铺底料数量
|
|
2min
|
8000Pa
|
15000Pa
|
10~15mm
|
5000g
|
2.6 实验方法
按混合料配料比例，称出各种原料，在铁板上人工翻倒8遍，混合均匀，加适量水，再混匀，然后装入圆筒混料机，混料机填充率12%，混料时间10分钟，然后人工将混合料装入烧结杯中，用液化石油气点火，点火温度为1150℃，点火完毕，开始抽风烧结，当烧结废气温度达到最高点时作为烧结终点[2]。烧结达到终点后，将烧结负压降到8000Pa，继续抽风冷却，直到废气温度达到200℃时为止。将烧结饼从烧结杯中倒出，进行落下试验，将烧结饼从2米高处落下两次后，全部送入五层方孔机械筛筛分，筛分后各级产品分别称重，﹥5mm作为成品矿，＜5mm作为返矿。转鼓：设备Ø110×1100mm，转速：30转/分，取试40mm~15mm 3kg，时间3分40秒，转鼓后大于+6.3mm的重量百分数[3]。
3 实验结果及分析
本实验主要是进行镍矿粉烧结性能及合理配比的研究，通过配加不同配比的镍矿粉，本实验每个配比做三组取平均数。实验结果见表5、表6、表7。
表5 烧结矿主要技术经济指标
|
镍矿粉配比%
|
混合料
水分%
|
混合料
装入量kg
|
烧结
时间
min
|
烧损
率 %
|
垂直烧结速度mm/min
|
成品
率%
|
转鼓
指数
%
|
利用
系数T/m2.h
|
低温还原粉化 指数（%）
|
|
0
|
7.98
|
73.96
|
45.4
|
6.08
|
14.29
|
77.35
|
65.17
|
1.22
|
32.15
|
|
0.5
|
7.68
|
73.48
|
45.6
|
5.56
|
14.06
|
77.31
|
65.08
|
1.218
|
32.65
|
|
1
|
7.71
|
73.39
|
45.2
|
5.35
|
13.96
|
77.2
|
64.96
|
1.21
|
33.09
|
|
1.5
|
7.79
|
73.38
|
44.8
|
5.82
|
14.05
|
77.11
|
64.85
|
1.201
|
33.16
|
|
2
|
7.68
|
73.21
|
44.8
|
5.56
|
13.91
|
77.08
|
64.81
|
1.198
|
33.25
|
|
2.5
|
7.61
|
73.63
|
44.2
|
5.47
|
13.62
|
76.81
|
64.51
|
1.182
|
33.58
|
|
3
|
7.38
|
73.24
|
43.6
|
6.01
|
13.36
|
76.33
|
64.19
|
1.172
|
34.03
|
表6 烧结矿粒度组成/（mm %）
|
配比%
|
＞40
|
40～25
|
25～15
|
15～10
|
10～5
|
＜5
|
加权粒径
|
|
0
|
7.17
|
16.61
|
18.3
|
16.88
|
23.65
|
17.39
|
17.14
|
|
0.5
|
6.98
|
16.75
|
17.94
|
16.58
|
23.04
|
18.71
|
17.01
|
|
1.0
|
7.05
|
16.76
|
18.03
|
15.68
|
23.61
|
18.87
|
17.00
|
|
1.5
|
7.56
|
16.56
|
16.95
|
16.05
|
23.69
|
19.19
|
16.96
|
|
2.0
|
7.5
|
16.14
|
17.82
|
15.68
|
23.97
|
18.89
|
16.96
|
|
2.5
|
7.13
|
16.14
|
17.69
|
17.53
|
22.76
|
18.75
|
16.91
|
|
3.0
|
6.98
|
16.65
|
18.09
|
16.07
|
22.83
|
19.38
|
16.96
|
表7烧结矿化学成分，%
|
配比
|
TFe
|
FeO
|
SiO2
|
CaO
|
S
|
P
|
V2O5
|
Al2O3
|
MgO
|
TiO2
|
R
|
|
0
|
55.76
|
7.83
|
4.61
|
9.9
|
0.022
|
0.056
|
0.266
|
2.03
|
2.05
|
2.04
|
2.15
|
|
0.5
|
55.66
|
7.46
|
4.63
|
9.94
|
0.024
|
0.06
|
0.272
|
2.07
|
1.98
|
2.05
|
2.15
|
|
1.0
|
55.86
|
8.12
|
4.58
|
9.85
|
0.022
|
0.056
|
0.268
|
2.09
|
1.98
|
2.06
|
2.15
|
|
1.5
|
55.68
|
8.51
|
4.68
|
10.08
|
0.025
|
0.052
|
0.264
|
2.08
|
1.94
|
2.05
|
2.15
|
|
2.0
|
55.65
|
7.68
|
4.37
|
9.38
|
0.023
|
0.057
|
0.271
|
2.01
|
2.03
|
2.08
|
2.15
|
|
2.5
|
55.57
|
7.84
|
4.53
|
9.72
|
0.024
|
0.06
|
0.274
|
2.03
|
2.01
|
2.1
|
2.15
|
|
3.0
|
55.55
|
8.05
|
4.56
|
9.79
|
0.022
|
0.055
|
0.269
|
2.05
|
1.99
|
2.01
|
2.15
|
3.1 配加镍矿粉对烧结矿转鼓指数的影响
在配加镍矿粉的烧结杯实验数据中，随着配加镍矿粉配比的增加，转鼓指数逐渐下降，但配比超过2%后，烧结矿转鼓指数下降幅度较大，这表明：镍矿粉配比在2%时较为适宜。
图1 镍矿粉配比与转鼓指数的折线图
3.2 配加镍矿粉对烧结机利用系数的影响
在配加镍矿粉的烧结杯实验数据中，镍矿粉配比0~2%时，随着镍矿粉配比增加烧结机利用系数由1.22t/m2.h下降至1.198t//m2.h，下降0.022t//m2.h；镍矿粉配比2~3%时，随着镍矿粉配比增加烧结机利用系数由1.198t//m2.h下降至1.172t//m2.h，下降0.048t//m2.h；这表明：随着镍矿粉配比增加烧结机利用系数的降低幅度逐渐增大。
图2 镍矿粉配比与烧结机利用系数的折线图
3.3 配加镍矿粉对烧结矿成品率的影响
在配加镍矿粉烧结杯实验数据中，镍矿粉配比0~2%时，随着镍矿粉配比增加成品率由77.35%下降至77.08%，下降了0.27%；镍矿粉配比2~3%时，随着镍矿粉配比增加成品率由77.08%下降至76.33%，下降了0.75 %；这表明：随着镍矿粉配比增加成品率的降低幅度逐渐增大。
图3 镍矿粉配比与成品率的折线图
3.4 烧结矿冶金性能检测
烧结矿低温还原粉化指标RDI+3.15mm检测结果见表8，为了提高实验准确度，每个方案检测6次低温还原粉化指数，最后取平均值。
表8 低温还原粉化指数，％
|
镍矿粉配比%
|
0
|
0.5
|
1.0
|
1.5
|
2.0
|
2.5
|
3.0
|
|
RDI+3.15mm
|
32.15
|
32.65
|
33.09
|
33.16
|
33.25
|
33.58
|
34.03
|
由表8可以看出，随着镍矿粉配比增加，低温还原粉化指数逐渐升高，随着镍矿粉配比增加低温还原粉化指数增加的幅度逐渐增大。
3.5 配加镍矿粉对烧结矿成本的影响
镍矿粉配加烧结系统，在成本分析中只计算镍矿粉价格低所产生的效益，其他间接产生的经济效益忽略不计。
烧结矿生产成本是以生产1t烧结矿所需各种原燃料消耗为基础，实际生产中每吨烧结矿需要消耗含铁原料约0.86t[4]，比较不同镍矿粉配比的原燃料成本见表9。
表9 配加镍矿粉对烧结矿原料成本的影响
|
镍矿粉配比%
|
0
|
0.5
|
1.0
|
1.5
|
2.0
|
2.5
|
3.0
|
|
降低原料成本（元/t）
|
0
|
1.17
|
2.35
|
3.52
|
4.69
|
5.87
|
7.04
|
由表9中可以看出，由于镍矿粉中价格较含铁物料的综合单价低，因此烧结矿原料成本随着镍矿粉配比增加而降低。
综上所述，烧结矿的生产成本随着镍矿粉配比增加而显著降低，但是，综合考虑镍矿粉配加对高炉成本及其他因素影响[5]，配加2%镍矿粉既能使烧结矿生产成本较低，又能满足高炉对烧结矿理化性能的要求。
4 结论
1）随着镍矿粉配加比例的升高，烧结矿主要技术经济指标受到影响，转鼓指数由65.17%降至64.19%，小于5mm比例有所升高，低温还原粉化指数逐渐升高。
2）从实验情况来看，配加镍矿粉虽然对烧结矿转鼓指数（下降约0.98%），成品率等有所影响，但综合考虑转鼓指数、利用系数、成品率、吨烧结矿生产成本等因素，镍矿粉用于钒钛矿烧结是可行的，且配比在2%较为适宜。
参考文献
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