|
1 前言
硼镁铁精矿是硼铁精矿磁选分离的副产品，其中全铁含量在54%以上，并含有一定量的MgO和B2O3等有用成分，经加工处理后，可以作为含铁原料直接用于烧结生产。
由于硼镁铁精矿价格较低，且其SiO2含量低于鞍钢目前烧结所用其它含铁料，所以烧结生产配加硼镁铁精矿后，对降低原料成本，起到了一定的作用。据有关资料报道，烧结矿中含一定量的硼，可以抑制2CaO·SiO2的相变，有利于减少烧结矿自然粉化现象，改善烧结矿的冶金性能。高炉使用含硼烧结矿后，在冶炼过程中，由于B2O3有稀释炉渣的作用，从而使炉渣的脱硫系数提高。
2 烧结试验研究
炼铁总厂设计研究所于2001年4月对硼镁铁精矿进行烧结杯试验，取得了令人满意的效果，试验用5%的硼镁铁精矿顶替等量的齐大山精矿后，烧结矿成品率增加，固体燃料消耗下降，冶金性能指标改善，烧结矿自然粉化率降低。
2.1 烧结试验原料条件
烧结试验原料均为目前鞍钢烧结生产所用原料，用5%的硼镁铁精矿顶替等量的齐大山精矿，适当改变熔剂配比，使烧结矿碱度保持不变，各种原料的化学分析见表1。
表1 烧结试验原料化学成分，%
|
名称
|
TFe
|
FeO
|
SiO2
|
CaO
|
MgO
|
Al2O3
|
S
|
Ig
|
|
弓长岭磁铁矿
|
65.09
|
26.80
|
6.90
|
0.57
|
0.44
|
0.02
|
0.089
|
0.62
|
|
齐大山混选矿
|
64.88
|
16.96
|
7.06
|
0.68
|
0.32
|
0.01
|
0.075
|
0.63
|
|
生石灰
|
0.70
|
1.29
|
1.29
|
64.40
|
3.24
|
0.01
|
0.095
|
17.27
|
|
石灰石
|
0.70
|
0.97
|
3.00
|
53.96
|
1.86
|
0.03
|
0.004
|
42.56
|
|
菱镁石
|
1.54
|
1.00
|
2.66
|
5.72
|
40.32
|
0.38
|
0.030
|
48.58
|
2．2 烧结试验工艺条件
按配料比计算出熔剂和各种物料的配料量后，称量出各种物料，放入一次混合机内打水润湿搅拌均匀，然后移入φ600×1200mm二次混合机内造球，最后装入φ200mm烧结杯，料层高度550mm(装料重量35kg)，点火负压为8820Pa，2min后移开点火器，把负压升到10780Pa,当烧结过程风箱中废气温度升高到最高值且开始下降时烧结抵达终点，从烧结开始点火到终点为全烧时间，用全烧时间来计算垂直烧结速度和生产率。
烧结饼经φ280mm三齿破碎机粗破碎后，称量烧成重量，以此计算烧成率，再用50mm的对辊破碎机细破碎，使烧结矿的粒度小于50mm，最后用40、25、16、10、5mm的方孔机械筛筛分1.5min，称量第一粒级的重量，大于5mm以上为成品。用加权平均的方法取40～25、25～16、16～10mm三种粒级按比例入鼓作ISO转鼓试验。
2.3 试验结果与分析
用5%的硼镁铁精矿顶替等量的齐大山精矿，在烧结试验条件相同情况下，烧结成品率增加，固体燃料消耗下降，自然粉化率降低，具体试验数据分别见表2、表3。
表2 配加硼镁铁精矿烧结试验技术指标
|
|
混合料H２O%
|
料层mm
|
烧结速度mm/min
|
成品率
%
|
返矿率
%
|
利用系数
t/m２·h
|
转鼓指数
+6.3mm
|
燃耗
kg/t
|
24h粉化率
%
|
|
基准期
|
7.3
|
550
|
22.00
|
66.95
|
12.74
|
1.826
|
70.67
|
68.87
|
4.32
|
|
试验期
|
7.3
|
550
|
21.75
|
68.42
|
11.98
|
1.830
|
70.33
|
68.34
|
0.68
|
用5%的硼镁铁精矿代替等量的齐大山混选精矿后，垂直烧结速度略有降低，烧结成品率增加1.47%，利用系数与转鼓指数基本持平，固体燃料消耗降低0.53kg/t，烧结矿24小时自然粉化率下降3.64%。
表3 配加硼镁铁精矿烧结试验烧结矿化学分析(%)
|
|
TFe
|
FeO
|
CaO
|
SiO２
|
MgO
|
S
|
残C
|
R
|
|
基准期
|
53.29
|
12.13
|
14.95
|
8.05
|
2.53
|
0.040
|
0.21
|
1.86
|
|
试验期
|
53.14
|
11.30
|
14.62
|
7.88
|
2.67
|
0.030
|
0.17
|
1.85
|
虽然硼镁铁精矿品位与齐大山混选精矿相差较大，但由于硼镁铁精矿中SiO2含量较低，且其中含有较高的MgO，所以在保持烧结矿碱度相同的条件下， 用硼镁铁精矿代替齐大山混选精矿后，烧结矿品位下降的幅度仅为0.15%。
3 工业试验
鉴于烧结杯试验结果，鞍钢决定在炼铁总厂二烧车间进行工业试验，试验期从2001年9月16日开始，10月15日结束，试验期为一个月。试验期硼镁铁精矿的配加量为铁料的5%，整个试验期计划使用硼镁铁精矿2万t。
3.1 原料条件
烧结试验以鞍钢二烧车间现有生产原料为基准，试验期用5%的硼镁铁精矿代替等量的齐大山混选精矿，在保证烧结矿碱度不变的前提下，适当调整石灰石配比，由于硼镁铁精矿中含有较高的MgO，试验期间适当降低了菱镁石的配比。
3.2 硼镁铁精矿物化性能
工业试验期间，每天从生产现场取样分析硼镁铁精矿的物理、化学性能，见表4。
表4 工业试验硼镁铁精矿物化性能分析(%)
|
化学成分(%) %
|
|
|
|
|
TFe
|
FeO
|
CaO
|
SiO2
|
B2O3
|
MgO
|
S
|
Ig
|
-200网目含量
|
水分% |
堆比重t/m3 |
|
54.63
|
17.78
|
0.56
|
5.15
|
4.22
|
11.81
|
0.254
|
1.26
|
92.25
|
10.2
|
2.169
|
从取样分析结果来看，硼镁铁精矿含铁品位大于54%，扣除有用成分，品位则接近65%，基本接近齐大山混选精矿。硼镁铁精矿-200网目含量在90%以上，与鞍钢目前所用铁精矿相似，物理性质接近，有利于混匀，有利于B2O3在烧结矿中的均匀分布。
3.3 试验结果
烧结混合料中配加5%的硼镁铁精矿后，在混合料指标和烧结生产操作条件变化不大的情况下，对烧结技术指标影响不大，但对烧结矿的自然粉化和冶金性能指标影响较大，尤其是自然粉化率和冶金性能指标改善幅度较大，具体指标分别见表5、6、7。
表5 配加硼镁铁精矿工业试验生产技术指标
|
|
台时产量t/h
|
利用系数
t/m２·h
|
合格率%
|
一级品率%
|
作业率%
|
稳定率%
|
|
品位
|
碱度
|
FeO
|
|
基准期
|
115.53
|
1.543
|
80.19
|
61.32
|
72.61
|
70.56
|
64.59
|
95.74
|
|
试验期
|
115.22
|
1.540
|
83.49
|
59.15
|
84.30
|
69.37
|
64.10
|
99.24
|
由表5可以看出，烧结混合料中配加5%的硼镁铁精矿后，与基准期相比，烧结矿产量基本持平，烧结矿合格率提高3.3%，一级品率略有下降，品位稳定率和碱度稳定率变化不大，FeO稳定率上升3.5%。
表6 配加硼镁铁精矿工业试验烧结矿冶金性能检测指标
|
|
低温还原粉化率(RDI%)
|
900℃还原度
(RI%)
|
软化温度℃
|
|
|
+6.3mm
|
+3.15mm
|
-0.5mm
|
3%
|
25%
|
△T
|
|
基准期
|
78.50
|
90.25
|
2.07
|
83.02
|
1115
|
1171
|
56
|
|
试验期
|
82.03
|
93.23
|
1.77
|
85.61
|
1102
|
1159
|
57
|
冶金性能测定结果表明，配加硼镁铁精矿后，烧结矿的还原度和低温还原粉化率指标均有不同程度的改善，与基准期相比，还原指数增加2.59%，低温还原粉化率(+3.15mm)提高2.98%，烧结矿开始软化温度略有下降，但软化温度变化区间基本没变。
表7 配加硼镁铁精矿工业试验烧结矿理化指标
|
|
筛分指数%
|
24h自然
|
粉化率%
|
烧 结 矿 化 学 成 分 (%)
|
|
转鼓指数%
|
TFe
|
FeO
|
SiO２
|
CaO
|
MgO
|
B２O３
|
S
|
|
基准期
|
80.84
|
14.00
|
4.21
|
52.79
|
8.92
|
7.64
|
14.53
|
2.47
|
|
0.028
|
|
试验期
|
80.87
|
14.40
|
0.70
|
52.76
|
9.02
|
7.61
|
14.91
|
2.39
|
0.61
|
0.035
|
烧结矿理化指标统计结果表明，烧结生产使用硼镁铁精矿后，烧结矿的自然粉化率降低幅度较大，与基准期相比，24小时自然粉化率下降了3.51%，烧结矿转鼓指数持平，但筛分指数较基准期增加0.4%；在烧结矿的化验指标中，扣除碱度的影响，烧结矿品位基本持平，但烧结矿S含量有上升的趋势，与基准期相比上升0.007%。另外使用硼镁铁精矿后，烧结矿中含有一定量的B2O3，这对改善渣的流动性将有益处。
4 高炉冶炼技术指标
烧结生产使用硼镁铁精矿工业试验于2001年9月16日开始，10月15日结束，试验期间对使用含硼镁烧结矿的2号高炉进行了试验跟踪，并对硼在铁水与渣中的存在形式进行了实际测定。
4.1 对高炉操作指标的影响
以2001年5月份的生产操作指标作为基准期，与一个月的试验期生产操作指标进行对比，见表8。
表8 配加硼镁铁精矿工业试验高炉指标比较
|
日期
|
利用系数
t/m3·d
|
焦比
kg/t
|
煤比
kg/t
|
风温
℃
|
矿耗
kg/t
|
Si
%
|
S
%
|
碱度
CaO/SiO
|
|
试验期
|
1.896
|
420
|
117
|
984
|
1766
|
0.683
|
0.019
|
1.13
|
|
基准期
|
1.867
|
425
|
109
|
999
|
1775
|
0.647
|
0.023
|
1.18
|
跟踪试验结果表明，高炉使用含硼镁烧结矿后，高炉生产基本稳定，操作未出现波动，各项冶炼指标较好，高炉顺行情况良好，铁水质量较好。与基准期五月相比，铁水中S含量降低了0.004%，矿耗降低了9kg/t，高炉利用系数提高了0.029t/m３·d，入炉焦比下降5kg/t。
4.2 硼在渣铁中的行为
在对使用含硼镁烧结矿的2号高炉生产操作指标跟踪的同时，又对2号高炉渣铁分别取样进行分析，其目的是研究硼元素在渣铁中的行为，其分析结果见表9。
表9 配加硼镁铁精矿工业试验2号高炉渣、铁样成分分析(%)
|
渣样
|
成分
|
SiO２
|
Al２O３
|
CaO
|
MgO
|
B２O３
|
|
含量
|
40.0
|
7.18
|
43.6
|
8.4
|
3.54
|
|
铁样
|
成分
|
C
|
Si
|
Mn
|
S
|
B
|
|
含量
|
4.29
|
0.51
|
0.10
|
0.020
|
0.003
|
5 经济效益分析
仅计算原料成本变化，不包括因烧结矿冶金性能改善产生的效益。
工业试验用硼镁铁精矿代替齐大山混选精矿，由于硼镁铁精矿的价格较齐大山混选精矿低，且其中有用成分含量较高，所以烧结混合料中配加硼镁铁精矿后有利于降低烧结矿原料成本。基准期与试验期原料成本计算见表10。
表10 配加硼镁铁精矿工业试验原料成本计算
|
原料
|
弓磁
|
齐混
|
尘泥混料
|
硼镁精矿
|
生石灰
|
菱镁石
|
太西煤
|
石灰石
|
原料总成本
|
|
基准期
|
单价，元/t
|
262
|
262
|
30
|
220
|
165
|
56
|
363
|
56
|
|
|
单耗，kg/t
|
405
|
388
|
62
|
0
|
75
|
27
|
50.0
|
158
|
|
|
试验期
|
成本，元/t
|
106.11
|
101.6
|
1.86
|
0
|
12.38
|
1.51
|
18.15
|
8.85
|
250.46
|
|
单耗，kg/t
|
412
|
322
|
54
|
52
|
78.8
|
25.2
|
53.5
|
137.5
|
|
|
成本，元/t
|
107.94
|
84.36
|
1.62
|
11.44
|
13.0
|
1.41
|
19.42
|
7.70
|
246.89
|
表10的计算结果表明，基准期不使用硼镁铁精矿时，每t烧结矿原料成本为250.46元；烧结混合料中配加硼镁铁精矿后，每吨烧结矿原料成本为246.89元，两者相比每吨烧结矿原料成本降低了3.57元。
工业试验期间，每吨烧结矿使用硼镁铁精矿52kg，使用1t硼镁铁精矿可降低原料成本68.65元，如果烧结生产每年使用4万t硼镁铁精矿，年仅降低原料成本即可创经济效益274.6万元。
6 结论
(1)烧结杯试验和工业试验结果均表明：烧结生产使用硼镁铁精矿对提高烧结矿冶金性能，降低烧结矿自然粉化率有较好的效果。
(2)高炉使用配加硼镁铁精矿的烧结矿
后，炉况顺行情况良好，高炉利用系数有所提
高，焦比下降。
(3)由于硼镁铁精矿价格较目前所用铁精矿低，所以烧结生产使用后，有利于原料成本的降低。如果炼铁厂烧结生产每年使用硼镁铁精矿4万t，仅降低原料成本即可创经济效益270万元以上。
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