永通公司高比例褐鐵礦燒結(jié)的生產(chǎn)實(shí)踐

孫濤 李新兵 溫麗霞 邱家用 馬永廣

(安鋼集團(tuán)永通球墨鑄管有限責(zé)任公司)

永通公司高比例褐鐵礦燒結(jié)的生產(chǎn)實(shí)踐

孫濤 李新兵 溫麗霞 邱家用 馬永廣

(安鋼集團(tuán)永通球墨鑄管有限責(zé)任公司)

介紹了永通公司采用高比例廉價(jià)褐鐵礦粉燒結(jié)的生產(chǎn)實(shí)踐，提出了高褐鐵礦配比條件下強(qiáng)化燒結(jié)過程的有效技術(shù)措施。

褐鐵礦 燒結(jié)成本技術(shù)措施

0 前言

低成本燒結(jié)是目前鋼鐵行業(yè)應(yīng)對(duì)資源危機(jī)的有效舉措。從目前礦石資源分布情況和燒結(jié)技術(shù)發(fā)展趨勢來看，在燒結(jié)中配加高比例的廉價(jià)褐鐵礦是降低燒結(jié)成本的有效措施之一。褐鐵礦是一種約含10％結(jié)晶水的赤鐵礦，其化學(xué)式為 nFe2O3·mH2O (n=1～3，m=1～4)，品位較低，疏松多孔，堆密度小，表面粗糙，吸水性強(qiáng)，在燒結(jié)過程受熱脫除結(jié)晶水和游離水時(shí)會(huì)發(fā)生爆裂現(xiàn)象，而且結(jié)晶水分解會(huì)導(dǎo)致更多孔隙的形成，增加反應(yīng)接觸面積，表現(xiàn)出強(qiáng)的同化性和液相流動(dòng)性，同時(shí)含有大量的揮發(fā)物，燒損大，收縮率大。燒結(jié)此種礦石燃料用量大，液相有較大發(fā)展，燒結(jié)礦嚴(yán)重熔化、孔隙率大 (約 70％以上)，易形成大孔薄壁結(jié)構(gòu)，因而高配比褐鐵礦燒結(jié)通常出現(xiàn)燒結(jié)生產(chǎn)率低、燒結(jié)礦強(qiáng)度差、成品率低及固體燃耗高等情況。

針對(duì)褐鐵礦的燒結(jié)特性和燒結(jié)工藝技術(shù)要求，在褐鐵礦配比達(dá)20％～40％的條件下，研究探討適宜的燒結(jié)工藝參數(shù)，在生產(chǎn)中通過采取一些技術(shù)措施，使高配比褐鐵礦條件下燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量指標(biāo)和冶金性能均滿足高爐冶煉要求，對(duì)于降低燒結(jié)礦成本具有重大意義。

1 生產(chǎn)用原料條件

生產(chǎn)所用褐鐵礦系澳大利亞進(jìn)口粉礦，各種原燃料的化學(xué)成分見表1。2008年12月分別配加褐鐵礦(礦A)，即：第一階段0％(1～7日)、第二階段10％(8～14日)、第三階段20％(15～21日)、第四階段30％(22～28日)、第五階段40％(12月29日～2010年1月5日)進(jìn)行生產(chǎn)，各階段原料結(jié)構(gòu)見表2，通過配加不同比例的褐鐵粉礦，合理調(diào)整和控制燒結(jié)工藝參數(shù)，探討合理的燒結(jié)工藝操作制度與高比例褐鐵粉礦相適應(yīng)的最佳生產(chǎn)條件。

2 高配比褐鐵礦燒結(jié)的特點(diǎn)

褐鐵礦在燒結(jié)過程中，結(jié)晶水在300℃左右發(fā)生分解而蒸發(fā)掉，在蒸發(fā)時(shí)由于高溫水分急驟汽化，促使礦石顆粒爆裂炸開，主要呈現(xiàn)以下一些特點(diǎn)：

表1 原料化學(xué)成分 ％

表2 各階段原料結(jié)構(gòu)對(duì)比 ％

2.1 固體燃料消耗高

褐鐵礦中約含10％的結(jié)晶水，在燒結(jié)過程中結(jié)晶水分解和部分褐鐵礦氧位變化轉(zhuǎn)化為磁鐵礦時(shí)需要消耗大量熱量，同時(shí)，由于褐鐵礦吸水性強(qiáng)，持有更多的水分，游離水在蒸發(fā)過程中需要消耗更多的熱量，這也導(dǎo)致了褐鐵礦燒結(jié)要消耗更多的固體燃料。

2.2 料層溫度低，高溫保持時(shí)間短

在燒結(jié)過程中，由于要排除大量的結(jié)晶水，總的料層阻力較大，料層溫度較低；一旦結(jié)晶水逐漸減少，料層阻力迅速下降，風(fēng)量迅速增加，料層溫度峰值不可能提高反而下移，使溫度曲線呈現(xiàn)低谷狀，顯示著高溫值低和高溫保持時(shí)間短。

2.3 燒結(jié)礦強(qiáng)度低，成品率低

由于褐鐵礦的同化性能好，燒結(jié)過程中促進(jìn)低熔點(diǎn)液相的快速形成，故在配碳量一定的情況下，隨其配比增加，燒結(jié)速度加快，時(shí)間縮短，易形成多孔薄壁和結(jié)構(gòu)松散的燒結(jié)礦。因而易出現(xiàn)主管廢氣溫度降低、抽風(fēng)負(fù)壓下降、風(fēng)機(jī)電流升高而被迫減風(fēng)降壓，導(dǎo)致褐鐵礦燒結(jié)生產(chǎn)率和成品率低、強(qiáng)度差。

2.4 燒結(jié)礦品位自然富集

2、在部門協(xié)作上聯(lián)合。將人口健康教育納入學(xué)校教育，將衛(wèi)生計(jì)生宣傳納入媒體單位社會(huì)公益事業(yè)宣傳，將關(guān)愛幫扶活動(dòng)納入民政救助，將倡導(dǎo)健康生活納入全民健身體育活動(dòng)，形成衛(wèi)生計(jì)生大聯(lián)合、大宣傳格局。

在褐鐵礦中的結(jié)晶水和其他揮發(fā)分被排除后，燒結(jié)礦品位自然上升，即呈現(xiàn)通常所說的“熱富集”。總的說來，其中所含的結(jié)晶水越多，燒損越大，則其燒結(jié)礦品位增高的幅度也越大。

2.5 燒結(jié)過程的收縮現(xiàn)象

燒損率大，結(jié)晶水排除引起燒結(jié)餅體積大量收縮，從燒結(jié)料面上可以明顯看到，料層收縮厚度達(dá)30～50mm。

3 實(shí)施高比例褐鐵礦燒結(jié)的技術(shù)措施

為了改善高配比褐鐵礦粉燒結(jié)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在強(qiáng)化日常操作和管理的前提下，針對(duì)高褐鐵礦燒結(jié)的特性，采取了如下技術(shù)措施。

3.1 優(yōu)化配礦，調(diào)整原料結(jié)構(gòu)

通過調(diào)整配礦結(jié)構(gòu)，改善混合料的粒度組成，改善混勻礦燒結(jié)性能的匹配程度。由于褐鐵礦的同化性能強(qiáng)，在配入量較大時(shí)易出現(xiàn)過熔，故在配礦時(shí)應(yīng)與同化溫度較高的鐵礦粉搭配使用，以確保燒結(jié)料層的熱態(tài)透氣性，避免燒結(jié)生產(chǎn)率的降低和燒結(jié)礦質(zhì)量的下降。如我們?cè)谂浼?0％上升到40％的褐鐵礦時(shí)，搭配約10％的南非粉礦下調(diào)為約6％(燒損小，粒度均勻)，約29％的磁精礦(同化性很弱)下調(diào)為0％，高鎂精礦 (同化性也很弱)搭配約9％。在倉位條件許可的情況下，盡量增加價(jià)格較為低廉的礦石品種，以期達(dá)到在化學(xué)成分方面補(bǔ)優(yōu)消缺、改善冶金性能和降低軟熔點(diǎn)的作用。

利用配用的褐鐵礦和南非礦中較高的 w (A l2O3)來調(diào)整燒結(jié)礦中合適的鋁硅比 w(A l2O3)2/w(S iO2)=0.10～0.35，以促進(jìn)復(fù)合鐵酸鈣 (SFCA)的形成，通過生產(chǎn)表明這一情況十分有利于提高燒結(jié)生產(chǎn)率，可以改善燒結(jié)礦質(zhì)量。另外，適當(dāng)增加粗粒返礦配比，利用其在燒結(jié)中所起的骨架作用，能夠減少燒結(jié)過程中出現(xiàn)的大量收縮，對(duì)提高燒結(jié)礦的強(qiáng)度和成品率有利。返礦配比可增加到30％以上。

由于一方面褐鐵礦本身帶進(jìn)大量的吸附水和結(jié)晶水需要消耗一部分熱量；另一方面其中的鐵是以 Fe2O3形態(tài)存在的，要使 Fe2O3變成液相或促進(jìn) Fe2O3與脈石相互作用生成液相，均需要較高的燒結(jié)溫度才能實(shí)現(xiàn)。由于配入的固體燃料較多，脫除結(jié)晶水后的 Fe2O3被還原和分解成為 Fe3O4，該礦物在燒結(jié)礦中的量多達(dá)33％以上，從礦物的強(qiáng)度順序(CF一 Fe3O4一 Fe2O3一 CFS一C2F一玻璃質(zhì))可知，磁鐵礦對(duì)提高燒結(jié)礦的強(qiáng)度是有利的。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中，將燃料配碳比由4.1％提高到4.4％較為合適。

3.3 適當(dāng)增加混合料水分添加量

針對(duì)褐鐵礦粉濕容量大和制粒時(shí)適宜水分高的特點(diǎn)，需增加混合機(jī)內(nèi)水分添加量，提高混合料的造球性能，提高料層透氣性，改善燒結(jié)過程的氣體動(dòng)力學(xué)，控制混合料水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)比磁、赤鐵礦粉的要高1.5％～2.0％，一般在 8.0％～9.0％。雖然水分較高，但過濕的影響并不突出。

3.4 延長點(diǎn)火時(shí)間

為了使褐鐵礦顆粒內(nèi)的結(jié)晶水充分排除，以保證燒結(jié)礦的強(qiáng)度，可延長點(diǎn)火時(shí)間。點(diǎn)火時(shí)間由1.5 m in延長到2.0min，彌補(bǔ)了料層表面的熱量不足，可以提高表層燒結(jié)礦的強(qiáng)度。

3.5 適當(dāng)提高料層厚度

隨著料層厚度增加，燒結(jié)生產(chǎn)率降低，成品率上升，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度先升后降，固體燃耗下降。分析認(rèn)為，料層提高后，表層未燒好及強(qiáng)度差的燒結(jié)礦相對(duì)減少，上部供熱充足和料層高溫保持時(shí)間長，促進(jìn)各種物理化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，有利于燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)的改善，提高燒結(jié)礦強(qiáng)度和成品率。但料層過厚，降低了料層透氣性，垂直燒結(jié)速度下降，生產(chǎn)率和利用系數(shù)降低較多，快速的同化封閉了燒結(jié)料層液相帶的孔隙而降低料層透氣性，使利用系數(shù)和成品率均下降。因此要控制合適的料層厚度，綜合考慮各方面因素，一般控制在500mm～550mm(壓料后)為宜。

3.6 適當(dāng)壓料

燒結(jié)前對(duì)燒結(jié)料進(jìn)行預(yù)壓，可增加容積密度，同時(shí)可減少料層的收縮量，提高燒結(jié)礦強(qiáng)度和成品率。采用在布料后的平料網(wǎng)上增加配重的措施，對(duì)料面進(jìn)行預(yù)壓，考慮料層透氣性，壓料量控制在15mm～30mm。

3.7 適當(dāng)提高燒結(jié)礦堿度

實(shí)踐表明，隨著燒結(jié)礦堿度的提高，燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)穩(wěn)定在較好的生產(chǎn)水平。在燒結(jié)礦 w (SiO2)基本不變的情況下，配加到燒結(jié)混合料中的氧化鈣數(shù)量增多，增加了 Fe2O3與氧化鈣接觸的機(jī)會(huì)，生成的鐵酸鈣數(shù)量增多，因而燒結(jié)礦的冷態(tài)強(qiáng)度提高。而且隨著堿度的提高，燒結(jié)礦還原度和低溫還原粉化率指標(biāo)有所改善。當(dāng)燒結(jié)礦堿度由1.95 (倍)提高到2.10(倍)時(shí)，燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)穩(wěn)定在 75.66％以上，滿足了高爐需求，但當(dāng)燒結(jié)礦堿度超過2.10時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)提高幅度不大。

3.8 增加 SYP燒結(jié)增效劑配加量

SYP燒結(jié)增效劑的連續(xù)配加，可促使低溫的高氧化氣氛產(chǎn)生，提高鐵酸鈣 (SFCA)的生成量，降低固體燃耗用量和 FeO含量，提高燒結(jié)礦強(qiáng)度，改善燒結(jié)礦的粒度組成，特別是5～10mm部分。配加褐鐵礦由10％到40％過程中，在燒結(jié)料中配加 SYP增效劑由0.03％提高到0.05％，可提高燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提3％以上，返礦率可降低1.48％，在一定程度上抑制了高褐鐵礦燒結(jié)強(qiáng)度差、成品率低、固體燃耗高的問題，為高比例配加褐鐵粉礦降低燒結(jié)礦成本奠定了良好的基礎(chǔ)。

4 生產(chǎn)效果

永通公司在將褐鐵礦配比由10％逐步增加到40％的生產(chǎn)實(shí)踐中，對(duì)生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，燒結(jié)礦堿度確定為2.10±0.12，燃料的配碳比為4.1％～4.4％，水分8.0％～9.0％，料層厚度為500mm～550mm，使配加40％褐鐵礦下利用系數(shù)為1.987 t·m-2·h-1，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)達(dá) 76.05％，燒結(jié)礦粒度組成均勻，化學(xué)成分穩(wěn)定，燒結(jié)礦品位達(dá)到56.03％，F(xiàn)eO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于11％，還原度(R I)和低溫還原粉化率(RD I)下降幅度不大，各指標(biāo)均能滿足高爐用料要求(見表3、表4、表5)。

表3 燒結(jié)礦化學(xué)成分 ％

表4 燒結(jié)礦粒度組成 ％

表5 燒結(jié)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

5 結(jié)論

1)在燒結(jié)中配加高比例的廉價(jià)褐鐵礦是降低燒結(jié)成本的有效措施，是燒結(jié)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

2)在高比例褐鐵礦燒結(jié)的條件下，采取優(yōu)化配礦、適當(dāng)增加燃料用量、延長點(diǎn)火時(shí)間、提高料層厚度和燒結(jié)礦堿度、壓料等技術(shù)措施，對(duì)穩(wěn)定燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量有明顯效果。

3)在燒結(jié)料中添加 SYP增效劑對(duì)強(qiáng)化高配比褐鐵礦燒結(jié)十分有利。

4)根據(jù)永通公司現(xiàn)有原料條件，生產(chǎn)中將燒結(jié)礦堿度控制在2.10±0.12較為適宜，適宜的燒結(jié)物料水分為 8.0％～9.0％，料層厚度為500～550mm，燃料配碳比應(yīng)控制在4.1％～4.4％。

5)從以上數(shù)據(jù)看，用褐鐵粉礦燒結(jié)生產(chǎn)的利用系數(shù)不好，有偏差，有待我們進(jìn)一步在生產(chǎn)中進(jìn)行摸索。

[1]王旭，唐榮，陳軍等.SYP增效劑用于褐鐵礦燒結(jié)的試驗(yàn)研究.燒結(jié)球團(tuán)，2006，31(5)：23-27.

[2]劉振林，楊金福，馮根生，高征鎧.高配比褐鐵礦的燒結(jié)試驗(yàn)研究.鋼鐵，2004，39(12)：9-13.

[3]胡洪天.強(qiáng)化褐鐵礦燒結(jié)措施研究.四川冶金，2004(5)：39-42.

PRACT ICE O F SINTERW ITH H IGH RAT IO O F L IM ON ITE IN YONGTONG P IPES

Sun Tao L i X inbing W en L ixia Q iu Jiayongma Yongguang (Anyang Iron and Steel Group Yongtong Casting Pipe Co rpo ration)

The p ractice of sinterw ith high ratio of limonite of Yongtong casting PIPE Co.was p resented in this paper，and som e effective technicalmeasures intensifying the limonitic sintering p rocesswere p roposed and conducted.

limonite sintering cost technicalm ethod

＊聯(lián)系人：孫濤，副經(jīng)理，高級(jí)工程師，河南.安陽(455133)，安鋼集團(tuán)永通球墨鑄鐵管有限責(zé)任公司；

2009—10—15