摘要 本文在实验研究国内常见的几种进口矿粉烧结基础特性的基础上，根据太钢的自有资源和生产条件，应用互补性原理进行优化配矿，并进行了大量的实验室试验和工业性试验，通过选择合理成份、调整工艺技术参数等一系列有效措施的实施，使得450m²烧结机生产的烧结矿质量能够满足4350m³高炉的生产要求，为4350m³高炉快速达产提供了保障。

关键词  高温基础特性 配矿 参数 强度

1.前言

    随着4350m³高炉的建成投产，对入炉料的要求越来越严格，而对于占入炉料80%以上的烧结矿而言，烧结矿的质量对于保证高炉顺利开炉和快速达产是非常重要的。因此，为了给4350m³高炉生产优质烧结矿提供依据，太钢与北京钢铁研究总院合作进行了450m²烧结机优化配矿试验研究。经过实验室试验研究，对国内常见的进口矿粉基础性能研究的基础上，根据性能互补原理，尽可能利用自产矿粉，与外购矿粉进行合理配矿，通过工业性试验进一步优化工艺参数，进而实践于450m²烧结机上，可以生产出优质的烧结矿，满足4350m³高炉的生产要求，为大高炉快速达产提供了保障。

2   实验室试验研究

2．1原料基础性能研究

2．1．1化学性能研究

    拟选取国内常见的六种进口矿与太钢自产精矿粉进行优化配矿研究，烧结试验铁原料的的化学成份分析见表1。

2．1．2高温特性研究

    (1)同化性能研究

通过同化性能测定，F矿在1250℃即可同化，为同化性能强的铁矿石。

    B、C、D矿石在1280℃同化，为同化性能较强的矿石。

    G、H矿石在1300℃同化，为同化性能较弱的矿石。

    A矿石在1340℃才同化，为同化性能差的铁矿石。

    (2)液相流动性测定结果

    液相流动性测定结果示于图1。由图1看来，液相流动性大体分为三类：

    一类：流动性指数较大的为：A矿、F矿、H矿。

    二类：流动性指数中等的为：D矿

    三类：流动性指数较差的为：B矿、C矿、G矿。

 (3)铁矿石固结特性研究

铁矿石固结特性测定结果见图2、图3。

由图2可看出C、D矿的粘结相强度最高，G、B矿的粘结相强度次之，A、F、H矿的粘结相强度相比更次一些。

    A、G矿的连晶强度较高，B、D矿的连晶强度次高，H、C、F矿的连晶强度要低一些。

    (4)高温特性研究结果

    通过对这几种矿粉的同化性能、液相流动性、粘结相自身强度与连晶固结强度进行研究，综合分析得出高温特性较好的为：B、G、H矿。F、D、C矿的高温特性要次一些。

2．2配矿研究

2．2．1配矿设计原则

  充分利用自有资源，从铁矿粉的烧结基础基础特性着手，把握铁矿粉在烧结过程中的高温行为和作用，运用烧结配矿的互补性原理，设计烧结配矿方案。

2．2．2试验方案设计及试验结果

  烧结杯试验方案设计及试验结果示于表2。

  由表2可见，配比4～配比6，随着A矿比例降低，烧结矿的转鼓强度由71．42%—71．83%—72％，全部大于71％，比配比1—3的烧结矿转鼓强度得到提升。配比6全部为外购富矿粉进行配料，由于矿种多，各种矿的同化性能互补性强，更有利于烧结矿转鼓强度的提高。

  另外，随着自产矿粉A配比量的减少，烧结矿的还原度增加，低温还原粉化指数(<3．15mm)上升。

2．3影响烧结矿转鼓强度的因素分析

2．3．1烧结矿SiO₂含量的影响

  以配比5为例，对烧结矿的SiO₂含量进行了调整，将烧结矿SiO₂含量对烧结矿转鼓强度的影响结果示于图4。

随着烧结矿SiO₂含量的增加，烧结矿的转鼓强度呈上升趋势，从SiO₂=4．5％到5．0％，转鼓强度上升幅度较大，SiO₂=5．0％到5．5％，上升幅度较小。

2．3．2烧结负压的影响

    改变烧结负压，调整烧结负压由15000Pa到12000Pa到9000Pa，烧结矿转鼓强度的变化见图5。

    由图5可见，随着负压增高，烧结矿的转鼓强度呈下降趋势，利用系数呈上升趋势。为了提高烧结矿的转鼓强度，适当降低负压，使烧结时间延长，烧结过程中高温保持时间延长，有利于烧结矿中物相充分形成，结晶完善，有利于烧结矿转鼓强度的提高。

2．3．3烧结碱度的影响

为了得到烧结碱度对烧结矿转鼓强度的影响，固定烧结矿的SiO₂含量为4．5％，调整烧结的碱度，由1．8到1．9到2．0，试验结果示于图6。

    随着碱度由1．8—1．9—2．0，烧结矿的转鼓强度由66％—68．6%—70．33％，成品率也呈上升趋势，因此，提高烧结碱度对提高烧结矿的转鼓强度是有利的。

    2．4实验室试验结论

    (1)经过大量的实验室试验研究，得出三个较佳配矿方案见表3。

    (2)决定烧结矿转鼓强度的关键因素是原料结构，在优化烧结原料结构的基础上，适当提高烧结碱度和烧结矿SiO₂含量，降低烧结负压，更有利于烧结矿转鼓强度的提高。

3   工业性试验研究

    为了进一步验证实验室试验结果，为450m²烧结机生产提供适宜工艺参数，并且根据原料的可获取性以及太钢具体的生产条件，针对方案表中的方案2和方案3在太钢2×100m²烧结机上进行工业性试验。

3．1试验方案及参数控制

    试验配比方案及目标参数控制见表4。

3．2试验过程工艺参数控制

    试验过程工艺参数控制见表5。

3．4试验结果及分析

    在试验中通过调整各工艺参数，混合料水分、配碳量；并采取调整风箱门和风机闸门等措施，调节烧结风量和烧结负压合理匹配，烧结矿转鼓强度逐步提高。由基准期的76．32％提高到80％以上，试验结果见表6。

  分析表6的试验结果，方案工：烧结碱度为1．9，烧结矿的SiO₂含量为5．5％。调整混合料水分到6．3%～6．5％，优化燃料配比到5％左右；为了控制适宜烧结负压，通过调整风机闸门来调节有效风量，即将3＃风机闸门关闭60％，4＃风机闸门关闭30％，烧结负压有效降低到7000～9000Pa，垂直烧结速度降低到15．3mm／min；并优化内、外燃料配比由原来的40：60变为20：80，烧结矿转鼓强度稳中有升，平均为80．97％，最高达到了82．67％的好水平。

  方案Ⅱ：降低烧结矿的，SiO₂含量到5％，碱度不变。将3＃风机闸门关闭40％到60％，4。风机闸门关闭30％到35％，使得3＃机烧结负压调整到9600Pa左右，4＃机负压调整到7500Pa左右；烧结风量3＃机平均为7964m³／min，4＃机平均为7725m³／min，为了保证烧结矿质量，相应调整料批由52kg／m减少到48kg／m，3＃机的垂直烧结速度降低为15．2mm／min，4＃机为15．5mm／min，并将内外燃料配比由8：2调整到5：5。烧结矿转鼓强度连续12日的平均值为80．45％，最高达到81．33 %。

  方案Ⅲ：减少B矿和C矿比例，增加A矿10个百分点，烧结碱度1．9，SiO₂含量同方案2控制。在此阶段，提高混合料水分到6．5％，混合料中≥3 mm的百分含量增加1～2．5个百分点，打开机尾14、15#风箱门，3#机烧结负压比上一阶段上升了715Pa，4#机约上升了1 500Pa，，烧结风量也比前一阶段有所增加，垂直烧结速度加快了0．8～0．9mm／min，烧结矿转鼓强度平均为80．47％，最高转鼓强度为81．67％。

  方案Ⅳ和方案V，降低了烧结矿SiO₂含量，改变原料结构，烧结矿的转鼓强度降低。

  4 450m²烧结机生产实践

4．1优化的配矿方案在450m²烧结机上的试运行情况

  太钢450m²烧结机于06年7月份投产，在进行20天的试运行后，使用优化的配矿方案，即混匀料配比为“38％A矿+31％B矿+31％C矿”，烧结工艺参数在参考100m²烧结机试验参数的基础上，调整见表7。

     燃料配比以控制烧结矿FeO=9％左右为宜，烧结矿SiO₂含量为5．0％。经过优化生产工艺参数，烧结矿转鼓强度日趋稳定，日均可达到80．47％，最高达到82．53％。

4．2  4350m³高炉开炉及达产期间运行效果

  在4350m³高炉开炉期间，采用此原料结构，以满足4350m²高炉对烧结矿产质量的要求为前提优化参数，即调整烧结机速为1．5m／min左右，烧结矿SiO₂含量5．0%，燃料配比以控制烧结矿FeO为7％～9％为宜，烧结风量与负压的控制以风机闸门开度20％左右为好。烧结矿转鼓强度在开炉期间平均为82．16%，随着4350m³高炉达产速度的加快，对烧结矿的需求加大，提高机速到1．6～2．0m／min，烧结矿转鼓强度在大高炉达产期间，平均为81．43％。

5     结论

    (1)采用“26％A矿十22％B矿＋22％C

   矿”或“36％A矿十17％B矿＋17%C矿”的配矿结构，合理优化烧结技术参数，即调整混合料水分为6．3～6．5％，配碳量以FeO为8 %～9％来控制，合理调节烧结负压与烧结风量进行匹配，可以保证烧结矿的转鼓强度(ISO)达到80 %以上，产、质量满足4350m³高炉生产的要求。

    (2)决定烧结矿强度的主导因素是烧结原料结构，配矿是基础。

    (3)SiO₂含量和碱度也是影响烧结矿转鼓强度的重要因素，但前者更突出一些。

    (4)以合理配矿为基础，优化调整工艺参数，对于生产高强度烧结矿是至关重要的。

    (5)450m²烧结机合理的配矿结构，生产的优质烧结矿，为4350m³高炉投产7天后达产提供了保障。

                                 太钢不锈钢股份有限公司技术中心(山西太原)