濟鋼燒結配加石灰石粉的試驗研究及應用

夏世元 華旭軍 楊魯光

(濟南鋼鐵集團公司)

0 前言

目前燒結使用的熔劑主要有石灰石、白云石、消石灰、生石灰等［1］。生石灰強化燒結的作用已被廣泛認可。但隨著國內鐵礦石資源的日益緊缺，國外礦粉比例大幅提高，其粒度較國內礦粉粗且均勻，混合料原始透氣性較好。在這種新的原料結構條件下，通過全生石灰燒結來強化生產的作用已經被削弱。

濟鋼400 m2燒結機原熔劑結構為生石灰和輕燒白云石，燒結礦堿度2.05倍，由于熔劑用量大，混合料制粒效果較好，造成混合料透氣性過好，不僅使熔劑成本升高，還影響了燒結礦質量。為此，濟鋼燒結從熔劑結構入手，開展了石灰石粉替代部分生石灰粉的生產實踐，取得了降低熔劑成本、提高燒結礦質量的預期效果。

1 試驗情況

1.1 試驗設備及參數控制

試驗首先將原料按配比經人工用電子秤稱量后，在混合機內干混4 min，再加水混合2 min。再往Ф250 mm×590 mm燒結杯內裝料，裝料高度600 mm(含鋪底料)，壓下5 mm。用焦爐煤氣點火，點火溫度為1100 ±50℃，點火負壓為6.5 kPa，點火時間1.5 min。點火完畢后將負壓調到12.5 kPa進行燒結，當廢氣溫度達到最高并開始下降的瞬時為燒結終點，繼續抽風冷卻，當廢氣溫度降低到200℃時停主抽風機倒出燒結餅，經單輥破碎機破碎后，做落下實驗3次、再分別經篩孔為40 mm、25 mm、16 mm、10 mm、5 mm振動篩篩分，取篩分后10 mm～16 mm、16 mm ～25 mm、25 mm ～40 mm 粒級成品礦共3 kg做轉鼓實驗，再取成品礦送質檢中心做化學成分、RDI等檢測。

1.2 試驗原料條件

為使試驗更加接近實際生產狀態，試驗用原料均取自于400 m2燒結機現場。濟鋼400 m2燒結機含鐵原料以澳洲粗粉、巴西粗粉為主，占含鐵原料總量的60%以上。中和料結構、主要原料成分及熔劑成分分別見表1、表2、表3。

表1 濟鋼400 m2燒結機中和料結構wt.%

表2 濟鋼400 m2燒結機原料成分%

表3 濟鋼400 m2燒結機熔劑成分 %

1.3 試驗方案

為了研究現有生產條件下，用石灰石粉部分取代生石灰作為熔劑降低燒結礦成本的效果，以及對燒結生產指標的影響，試驗在生產用原料結構的基礎上進行了熔劑結構調整。設定燒結礦中MgO含量為3.30%，堿度R=2.05倍。熔劑試驗方案詳見表4。

表4 熔劑試驗方案 kg/t

2 試驗結果及分析

根據試驗方案安排，分別進行兩個方案的試驗，為減小外在因素對試驗結果的影響，每個方案安排兩次試驗，兩次試驗的平均值作為最終的試驗結果，試驗結果見表5。

表5 燒結杯試驗數據

從燒結利用系數和垂直燒結速度來看，垂直燒結速度降低，原因是生石灰用量降低后，混合料粒徑減小，透氣性過好的問題得以抑制。但燒結利用系數略有提高，原因是配加石灰石粉后，因為垂直燒結速度的降低，燒結過程礦化反應時間延長，燒結礦質量得以改善，成品率提高了2.22%。

從燒結礦粒度組成看，＜5 mm粒級降低0.09%，10 mm ～5 mm 粒級上升了 0.12%，但整體上變化不大。

從燒結礦低溫還原粉化率來看，兩種燒結礦低溫還原粉化率分別為78.05%、78.66%，都能滿足高爐生產的要求。

從燒結礦固體燃料消耗看，配加石灰石后，生熔劑的增加，導致燒結礦固體燃料消耗上升了1.7 kg/t燒結礦。

3 生產應用情況

根據試驗情況，2011年12月在濟鋼400 m2燒結機進行了生產應用。應用期間，石灰石用量12 t/h，配比 1.66%。

3.1 過程參數分析

在配用了1.66%的石灰石粉后，配碳量有所上升，這可能與石灰石分解需要熱量有關［2］。同時，生石灰粉用量下降，其質量的波動對生產過程的影響也相對減小，從混合料水分變化趨勢發現，試驗期水分波動范圍減小了0.20%左右，這些都有利于燒結過程的穩定。另一方面，生石灰用量的下降，導致混合料料溫降低，原始負壓有所上升，大煙道廢氣溫度略有下降，但機尾溫度仍處于比較理想的水平(400℃左右)。不同時期的混合料配比及主要過程參數分別見表6、表7。

表6 不同時期的混合料配比 %

表7 不同時期的過程參數

3.2 對生產指標的影響

從燒結礦物理性能來看，試驗前后轉鼓指數、＜5 mm及10 mm～5 mm粒級變化不大。主要變化為＞40 mm粒級減少了0.44%，25 mm～10 mm粒級上升了 0.23%，40 mm～25 mm粒級上升了0.19%，整體上來看粒度更加均勻，有利于高爐冶煉［3］，見表8。

表8 不同時期的燒結礦物理指標

從經濟技術指標來看，主要變化為固體燃耗上升了1.38 kg/t，雖然固體燃耗受其它因素影響較大，但從理論計算和實際生產情況來看，使用石灰石后固體燃耗上升的趨勢是不變的。其次，R穩定率提高了6.12%，從試驗期燒結礦化學成分來看，CaO的波動明顯減小，因CaO波動導致廢樣個數也減少，這與石灰石質量的穩定和生石灰用量的減少是分不開的，不同時期的經濟技術指標見表9。

表9 不同時期的經濟技術指標

整體上來說，配用石灰石后透氣性有所下降，固體燃耗上升了1.38 kg/t，但并未對燒結礦質量和其它指標產生不利影響。

4 效果分析

從熔劑消耗情況來看，使用石灰石后生石灰消耗減少(見表10)。由于石灰石價格比生石灰低廉得多，按照濟鋼熔劑采購價格計算，試驗前熔劑成本為 12.22 元/t，試驗期熔劑成本為 9.67 元/t，考慮到固體燃耗的上升，試驗期燃料成本上升了1.17元/t。綜合計算試驗期燒結礦成本下降了1.38元/t。

表10 熔劑消耗情況 kg/t

此外，配用石灰石后，混合圓筒及混合料槽粘料現象緩解，減少了停機清理的次數，節省了大量的人力物力，提高了設備作業率。另一方面，由于生石灰需求量減少，有利于提高其質量。這些都給生產穩定創造了條件。

5 結論

1)在濟鋼400 m2燒結機目前的原料結構條件下，配用1.66%的石灰石粉替代部分生石灰粉進行生產，燒結礦粒度更加均勻，固體燃耗有所上升，但因石灰石價格比生石灰價格低廉，因此可顯著降低燒結礦成本。

2)配加1.66%的石灰石后，混料圓筒及混合料槽粘料現象減輕，混合料水分波動減小，R穩定率提高了6.12%，極大的促進了生產的穩定順行。

［1］ 孫文東.燒結管理概論［M］.北京：冶金工業出版社，2004：18-19.

［2］ 賈艷，齊素慈.燒結工［M］.北京：化學工業出版社，2011：38.

［3］ 薛俊虎.燒結生產技能知識問答［M］.北京：冶金工業出版社，2003：308.