摘要根据马钢一铁总厂的烧结原料条件，进行了低硅烧结研究。试验结果表明，在采取相应的技术措施后，完全可以将烧结矿的Si02降至4．5％左右，且不会造成烧结矿质量下降。

关键词烧结原料低硅烧结试验研究

1 前言

    诸多研究表明，适当降低烧结矿SiO₂，会给炼铁工序带来可观的综合经济效益。SiO₂降低，一方面能提高烧结矿品位，另一方面可减少高炉渣量，改善高炉冶炼条件，对降低焦比，提高利用系数和稳定炉况都有深远的意义。近年来，全国大中型钢铁企业生产的烧结矿SiO₂，含量都在大幅度降低，人炉品位得以提升。马钢一铁总厂在这方面也做了一些有益的尝试，烧结矿SiO₂曾一度由5．2％降至4．7％，但由于综合原料条件较差，原料混匀工艺不完善，在降低SiO₂的生产过程中，烧结矿强度降低，低温还原粉化率上升，生产波动增大，所以，后来又将SiO2调上来，至今仍然处于5．0％以上的水平。

    为了摸索马钢一铁总厂原料条件下低硅烧结的规律，为生产提供可靠的依据，马钢进行了低硅烧结的实验室试验，找出了低硅烧结的特点以及应配套采取的措施。

2马钢一铁烧结的基本原料条件

    基于公司的统筹安排，一铁总厂作为马钢老系统生产线，其所用含铁原料具有品种杂、循环利用物多、料种更换频繁和粒度不均等特点，其中不乏钢渣、炼钢污泥、高炉灰等工业废弃物，品种多达十余个，循环利用物比率高达25％左右。这样的原料条件导致的直接结果是，烧结矿化学成分波动大，烧结过程不稳定。

    一铁总厂只有一个简易的混匀料场，没有完善的混匀处理工艺，也没有设置一次混匀料场和端部料处理工艺。通常是将料种小、成分波动大、粒度不均、烧结性能较差的含铁原料集中到混匀料场，进行一次配料和混匀处理。混匀料场单堆混匀料只有3万t左右，混匀矿配比只占含铁料总量的42％，基本上5～7天就要更换一个堆次。表1列出了一铁总厂部分原料的化学成分。

3实验室试验

3．1试验方案

    在马钢一铁现有原料条件下，根据烧结矿R、Mg0、TFe及混合料水分，进行不同硅含量的配比计算，给出五组配矿方案，其中一组为基准组。试验首先探索最佳配矿方案，在此基础上再进行最适宜烧结料层、碱度及配煤比的试验。

3．2最优配矿方案选取试验

    试验以一铁总厂实际生产用料比作基准组，在试验条件不变的前提下(即：固定料层为600 mm，烧结矿碱度1．9、MgO含量2．2％、生石灰配比3．5％、煤粉配比3．8％，外配返矿15kg)，降低高硅矿(姑粉、桃粉)配比或增加高铁低硅进口矿(卡拉加斯粉等)配比，将烧结矿SiO₂，从目前5．0％以上降至4．5％左右。试验选择了基准组烧结矿SiO₂，为5．0％，烧结矿SiO₂为4．50％左右的配比4组，分别变动混合料水分，探索不同配料比的合适水分；在此基础上，再探索烧结矿SiO₂为4．50％时的合适配矿方案。烧结矿降硅优化配矿的含铁料配比见表2。

    从5组试验结果看，基准组烧结矿SiO₂，最高，为5．06％，转鼓指数也最高；因垂直烧结速度低，利用系数也较低；成品率处于较高水平，达78．98％，固体燃耗较低。4组低硅试验中，第5组烧结矿平均粒度较粗，利用系数和成品率最高，固体燃耗最低，转鼓指数较高，仅次于第4组。从配料结构来看，第5组富粉比例较高，以低硅的卡拉加斯粉矿来降低烧结矿SiO₂，，且配用了自熔性的桃精和桃粉，有利于烧结矿液相的生成，故而烧结矿利用系数和成品率高，强度好，燃耗低。综合试验结果不难看出，4组低硅试验中，以第5组配矿方案较好。所以，选择该组作为下一步试验，进行不同烧结料层、碱度和配煤比的试验。

3．3不同烧结料层试验

    基于第5组配矿方案，保持烧结含铁料配比不变，相应变化烧结料层厚度，分设600 mm、700 mm和800 mm三档，以探索料层厚度对烧结矿质量的影响。试验按外配返矿比例不变的原则，根据料层厚度的变化，相应变动外配返矿量，保持生石灰、煤粉配比不变。试验结果列于表4。

    由表4可看出，随料层提高，烧结矿转鼓强度逐步提高，固体燃耗降低，当料层达到800mm时，烧结矿转鼓强度达到68．87％，超过了高硅的基准组，平衡固体燃耗降至38．37 kg／t。由于料层提高后，烧结过程蓄热作用增强，高温保持时间延长，垂直烧结速度减慢和氧化性气氛增强，有利于铁酸钙的发育和粘结相发展，烧结过程反应充分，故成品率提高，烧结矿粒度增大。但因垂直烧结速度有所降低，故利用系数略有下降。由上述结果可见，低硅烧结时，提高料层厚度是改善烧结矿强度最为有效的措施之一。

3．4不同碱度的烧结试验

    按第5组配矿方案，变动烧结矿碱度，分别设为1．9、2．1、2．3，料层厚度为600 mm，生石灰、煤粉配比均不变。试验结果见表5。

    由表5可知，随烧结矿碱度提高，转鼓强度、成品率和利用系数均逐步提高，固体燃耗变化不明显。碱度提高到2．10以上后，转鼓强度大幅度提高，均在70％·以上，超过了高硅的基准组。由于碱度提高后，成品率提高明显，利用系数分别提高了0．053 t／(m²·h)和O．238 t／(m²·h)，可完全弥补因Si0₂降低对强度和利用系数的影响。由此可见，提高烧结矿碱度是改善低硅烧结矿强度最有效的措施之一。

3．5不同配煤比试验

    在700 mm料层条件下，按第5组配矿方案，变动配煤比，由3．6％逐步增加到3．8％、4．0％和4．4％。从试验结果看，随配煤比提高，垂直烧结速度加快，利用系数均逐步提高，但烧结矿粒度减小，固体燃耗增加。当配煤比为3．8％和4．0％时，烧结矿转鼓强度均为67．47％，但仍低于高硅基准组。继续提高配煤比至4．2％时，转鼓强度降至66．00％。配煤比提高后，由于垂速加快，烧结过程发生的反应过快，FeO含量增加，烧结矿强度提高不明显。配煤比过高时，转鼓强度反而降低。可见，低硅烧结时，单纯提高配煤比对改善烧结矿强度的作用不大，相反，配煤比过高还会导致转鼓强度降低。

4工业试验

4．1配料条件    海南粉。由于澳矿筛下粉、海南粉平均粒度分

根据实验室试验结果，一铁总厂在3号烧结机上进行了为期两个月的低硅烧结工业试    故混匀矿粒度较基准期略粗。由于试验期间高验。根据烧结所用混匀矿的堆次，试验分为三    个阶段：第一阶段为基准期，配用135#堆混匀矿，为期7天，烧结矿SiO₂含量控制在4．90％左右；第二阶段为试验工期，配用136#、137#堆混匀矿，为期12天，SiO₂含量控制在4．75％～4．80％；第三阶段为试验Ⅱ期，配用138#、139#和140#堆混匀矿，为期19天，SiO₂含量控制在4.70％～4．75％。  

  混匀矿配比列于表6。由表可知，基准期和试验期混匀矿配料的主要区别在于：基准期配用了MAC粉、姑粉，试验期配用了澳矿筛下粉.海南粉。由于澳矿筛下粉，海南粉平均粒度分别比MAC粉，姑粉大，且试验期桃精配比下降，故混匀矿粒度较基准期略粗。由于试验期间高炉筛下返粉降低，所以139#，140#两堆混匀矿的的烧粉配比降低了5个百分点。

   为保证低硅烧结工业试验的可靠性和可比性，保证烧结原料品种稳定和供料稳定，基准期和试验期的混匀矿、卡拉加斯和巴西FTC矿配比基本不变，在确保生石灰配比前提下，通过恰那粉和桃粉配比的调整，来调整烧结矿的SiO₂，以达到试验设定值。工业试验期间的烧结配料比见表7。由于基准期有两个班因设备问题，混匀矿配比仅25％，造成基准期平均混匀矿比例为34．1％；由于生石灰供应等原因，试验工期和试验Ⅱ期的生石灰配比有所降低。

4．2烧结操作

    为保证SiO₂降低后烧结矿的强度，试验期间对生产操作作了适当调整，以适应原料的变化。当烧结矿碱度控制在2．10以上时，混合料水分控制在7．0％±0．3％，烧结料层稳定在650～700 mm。工业试验期间烧结机操作参数见表8。

降硅后，混合料粒度虽有所改善，但由于试验工期和Ⅱ期生石灰配比较基准期分别降低了0．6和1．0个百分点，故料层厚度提高不大，仅比基准期分别提高了15 mm和33 mm；烧结机速变化很小，垂直烧结速度分别比基准期提高了0．64 mm／min和0．95 mm／min；点火温度较基准期分别提高了43．5℃和6l℃。整个试验期间，烧结终点控制较理想，烧结机总管废气温度基本持平，总管负压略有升高。

4．3主要经济技术指标及烧结矿化学成分

    工业试验期间烧结主要技术经济指标列于表9。由于烧结机作业率较高，试验工期和Ⅱ期平均班产较基准期分别提高了53 t和66 t；因试验期生石灰配比降低，烧结机利用系数较基准期略低；固体燃耗(煤单耗)分别比基准期降低2．66 kg／t和2．37 kg／t，这一方面是料层提高后，煤粉配比分别较基准期降低了0．1和0．3个百分点，另一方面，随SiO₂降低，石灰石配量相应减少，其分解所需热量减少，另外，试验工期烧结矿强度较好，成品率高，也是固体燃耗降低的原因。

    从烧结矿化学成分来看，试验工期和Ⅱ期Fe0分别比基准期降低了0．04和0．13个百分点；根据高炉生产需要，试验工期烧结矿碱度比基准期降低0．02，试验Ⅱ期比基准期升高0．06，由于试验Ⅱ期烧结矿碱度提高，品位较基准期略有提高，而试验工期烧结矿品位较基准期提高了0．17个百分点。低硅工业试验期间，3号机烧结矿品位达56．53％，比1^#2^#机生产的烧结矿高0．24个百分点。

  从强度指标来看，试验工期烧结矿转鼓指数较基准期提高0．13个百分点，抗磨指数与基准期持平，出厂筛分指数高0．21个百分点；试验Ⅱ期转鼓指数较基准期降低0．27个百分点，抗磨指数升高0．17个百分点，出厂筛分指数高0．21个百分点。但从高炉槽下筛分情况看，试验期烧结矿强度较好，<5 mm的筛下返矿分别比基准期降低了0．21和0．48个百分点。

5结论

  本次试验研究表明，在马钢一铁总厂现有烧结原料条件下，采用相关配套措施，使烧结矿SiO₂降至4．50％，左右是完全可行的。为了消除烧结矿降硅带来的负面影响，在实际生产中，宜采取以下措施：

    1)优化烧结原料结构。采用卡拉加斯粉矿作为降低烧结矿SiO₂的主要手段，合理利用公司含硅量较高的桃粉和桃精等资源，以有效遏制低硅烧结矿强度变差。

    2)提高烧结矿碱度。提高碱度是改善低硅烧结矿强度最有效的措施，当碱度达到2．10以上时，烧结矿强度可大幅度提高，且冶金性能得到改善。

    3)推行厚料层烧结。料层提高，可弥补SiO₂降低对烧结矿强度的影响，且固体燃耗降低。

    4)略为提高配煤比(增幅控制在0.3个百分点以下)，以提高烧结矿强度和烧结机利用系数。

  (1．安徽工业大学2．马钢技术中心3．马钢一铁总厂)