430m2燒結機生產酸性燒結礦的試驗研究

王梅菊

（寶鋼集團八鋼公司制造管理部）

430m2燒結機生產酸性燒結礦的試驗研究

王梅菊

（寶鋼集團八鋼公司制造管理部）

文章介紹了以八鋼南疆原料和430m2燒結機工藝裝備為基本條件，開展了利用大型燒結機生產酸性燒結礦的燒結杯試驗。試驗結果表明：在南疆原料條件下，利用430m2燒結機生產酸性燒結礦是可行的，可以解決燒結產能過剩，部分替代高成本酸性爐料的問題。酸性燒結礦堿度控制在0.6，燒結礦質量可以滿足生產要求。關鍵詞:酸性燒結礦；燒結杯試驗；生產成本

聯系人：王梅菊，女，47歲，本科，燒結高級工程師，烏魯木齊（830022）寶鋼集團八鋼公司制造管理部

E-mail:wangmeij@bygt.com.cn

1 前言

八鋼公司南疆分公司燒結系統裝備有430m2燒結機一臺，與2座1800m3高爐配套。430m2燒結機和1號1800m3高爐已相繼投產開爐，由于2號高爐1800m3仍處于建設中，因此燒結產能目前過剩。為此，公司提出了利用富余的燒結產能生產酸性燒結礦，以酸性燒結礦取代或部分取代進口球團礦的設想，一方面可充分發揮燒結機能力，解決堿性燒結礦富余，酸性爐料不足的問題；另一方面探索在八鋼南疆公司的生產裝備和原料條件下降低鐵前原料結構成本，優化高爐爐料結構、降成本的新途徑。

本次試驗主要研究在南疆原料條件下，利用大型的430m2燒結機生產酸性燒結礦的可行性，酸性燒結礦同高堿度燒結礦各項技術指標的差異分析，以及酸性燒結礦工藝操作參數的優化，尋找提高產量、質量的方法。

2 原料條件

本次試驗所用鐵料取自八鋼南疆公司料場，熔劑及燃料取自于本部現場，在實驗室對所有原料進行再次混勻后取樣制樣，進行化學成分全分析和粒度組成檢測。其結果見表1、表2。

從表1、表2中可看出，本次試驗用原料特點：（1）兩種鐵精粉的SiO2普遍較高，均在7%以上,和入燒礦的SiO2含量接近；（2）入燒礦、低品位精粉和釩鈦精粉的MgO含量較高，在2%～4%。

3 試驗設備及方法

3.1 燒結試驗設備

燒結杯：燒結杯為φ200mm，采用電動傾翻卸料機構卸料，配3#葉氏鼓風機。點火器為旋流擴散式，燃料為液化石油氣，助燃風機為1#葉氏風機。

單輥破碎機輥徑：φ440mm；三排齒輥，每排三齒；輥子轉速20r/min。

落下試驗機：落下高度為2000mm，試料箱容積560×420×200（mm），試料箱采用電動提升。

表1 原料的化學成分 %

表2 原料的粒度組成 mm

轉鼓試驗機：采用鼓體為1/2和1/5ISO合在一起的結構。轉鼓直徑為φ1000mm；轉鼓寬度為250 mm與100mm；鼓體轉速25r/min；采用時間繼電器控制時間。

水平往復搖動篩：規格500mm×800mm（外框）；往復次數：60次/min；沖程280mm。篩板按國際標準設計，用于燒結礦篩分試驗，采用時間繼電器定時自動停機。

3.2 試驗方法

配料與制粒：按試驗設計要求，使用計算機程序進行配料計算，用電子秤稱料。首先將配好的原料在鋼板上人工倒堆4次，然后加水混勻（一混）。將一混后的原料加入圓筒混合機，在轉速15r/min,筒體傾角0°下轉動5分鐘，取出混合料并測定水分。

點火制度：點火負壓7850Pa，點火溫度1100±50℃，點火時間2分鐘；燒結負壓13730Pa；廢氣溫度達最高點即為燒結終點，點火開始到燒結終點時間為燒結時間。

燒結餅處理：從燒結杯倒出燒結餅經單輥破碎后，自然冷卻至室溫，然后經落下試驗機從2m高落下三次，再用往復篩篩分3分鐘后進行粒級組成測定，>5mm部分為成品，<5mm部分為返礦。對成品燒結礦進行轉鼓試驗（1/5ISO）、化學成分分析等。

4 試驗結果與分析

4.1 不同堿度的燒結礦試驗

第一階段主要進行了堿度為1.7，1.55，1.3，0.25的燒結杯試驗。參照南疆公司430m2燒結機的工藝條件，固定料層高度700mm，鋪底料1.5kg，約高30mm；焦粉配比4.8%，燒結礦TiO21.1%（高爐TiO2負荷20kg/t鐵）。主要考察在南疆原料和工藝條件下超低堿度（不配加熔劑）燒結礦生產的可行性及與高堿度燒結礦，自熔性燒結礦相比各項經濟技術指標的變化，試驗結果見表3，圖1為燒結礦堿度與各項指標的關系。

表3 不同堿度燒結試驗結果

試驗結果顯示，在燃料配比相同的條件下，隨著堿度的降低，由1.69降低到0.25，垂直燒結速度、燒結成品率、利用系數均逐漸降低。垂直燒結速度由25.69mm/min下降到12.61mm/min，下降了50.91%。利用系數由1.69t/(m2·h)下降到0.98t（m2·h)，下降了56%。燒結成品率由82.91%下降到77.53%，下降了5.38個百分點。堿度在1.29時燒結礦的冷態強度最差，其轉鼓指數為55.15%。0.25堿度時燒結礦的轉鼓強度是最好的，為64.33%，0.25堿度燒結礦的TFe為59.7%，比1.69堿度燒結礦的品位高了7.1個百分點，但其FeO含量也高達16.46%。

分析認為：（1）0.25堿度的酸性燒結礦同高堿度燒結礦相比混合料中多了約12%精礦粉，少了約11.5%的生石灰，原料的初始粒度降低，制粒效果變差。（2）由于未配加熔劑，混合料的濕容量變小，過濕層現象加重。（3）由于酸性燒結礦的主要液相為硅酸鹽類，如，鐵橄欖石(2FeO·SiO2)，其熔點和液相粘度都比較高，加之700mm厚度的料層，也使得料層的蓄熱能力加強，保證足夠多液相量的形成，然而過多的熱量使得燃燒帶變寬，料層阻力加大，燒結料層透氣性變壞，還原性氣氛加強，在保證酸性燒結礦強度的同時直接導致了垂直燒結速度降低，利用系數降低，FeO含量上升。

綜上所述，燒結過程透氣性是影響酸性燒結礦指標的最直接因素，因此還將圍繞適當降低料層厚度和改善混合料的初始粒度進行試驗。

4.2 酸性燒結礦系列試驗

本階段試驗主要研究堿度在0.25、0.4、0.6條件下，改變料層厚度，焦粉配比以及入燒礦配加量后燒結礦各項指標的變化趨勢，試驗結果見表4、5。

表4 酸性燒結礦不同條件試驗結果

表5 酸性燒結礦化學成分 %

圖1 不同堿度條件下各項指標

4.2.1 堿度在0.25時不同條件試驗對比分析

首先研究在0.25堿度條件下，改變料層厚度和焦粉配比后燒結指標的變化趨勢，其結果見圖2。

圖2顯示，同料層700mm相比，當料層厚度降低到580mm后，利用系數和垂直燒結速度均提高，并且隨焦粉配比的提高而提高。

當焦粉配比在5.2%時，兩種料層厚度的FeO含量均在17%以上，當焦粉配比降到4.8%時，FeO含量有所下降，雖然580mm料層燒結礦的FeO含量要降低幅度大一些，但仍在15.3%。

在配碳量大于4.8%后，兩種料層的冷態強度都較好，相同配碳情況下，由于700mm料層的蓄熱能力更強，使燒結過程的溫度水平提高，有利于鐵橄欖石粘結相的生成，燒結礦強度提高，所以轉鼓指數更高一些。

當配碳量降到4.4%時，580mm料層燒結礦的各項指標急劇下降，說明此時配C量偏低，使燒結過程熱量不足，粘結相生成不充分，從而導致燒結礦強度差，整體指標變差。

圖2 0.25堿度條件下燒結指標與料層厚度、焦粉配比的關系

綜合分析，在堿度0.25條件下，降低料層到580mm后，其燒結整體指標比700mm料層時有較大改善。在配碳量5.2%時，利用系數提高到了1.32t/m2.h,但由于此時燒結礦FeO含量依然較高，接近18%，會嚴重影響燒結礦在高爐內的還原性。

4.2.2 提高堿度及入燒礦比例后試驗對比分析

（1）本階段主要分析酸性燒結礦在料層580mm條件下，提高堿度到0.4、0.6，并加大入燒礦至20%后燒結指標的變化。

圖3、4顯示，酸性燒結礦提高堿度并加大入燒礦配比至20%后，燒結指標明顯改善。隨著堿度的上升，燒結過程的利用系數垂直燒結速度均大幅度上升，當堿度0.6時燒結礦的利用系數提高到1.56t/m2.h，FeO含量降低到了14.15%，轉鼓指數比0.4堿度時略有下降，但也達到64%。

圖3 580mm料層酸性燒結礦指標變化趨勢

圖4 580mm料層酸性燒結礦指標與堿度關系圖

（2）固定堿度0.6，提高料層到650mm時燒結指標的變化。

由于南疆430m2燒結機的其料層厚度設計為700mm,為與現場工藝更加貼近，最后進行了在0.6堿度下，燒結料層厚度650mm，焦粉配比降至4.8%后燒結指標的變化。

圖5 料層厚度與利用系數轉鼓指數的關系

圖6 料層厚度與利用系數和垂速的關系

從圖5、6可以看出，料層提高后，FeO含量有所下降，轉鼓指數有所上升。分析認為，降低焦粉配比至4.8%，在650mm料層下，能夠保證燒結過程足夠的熱量，保證了轉鼓指數的水平。

料層提高后，利用系數和垂直燒結速度均有大幅度的降低，說明即使加大了入燒礦的配比，改善了混合料的原始透氣性，但由于增大了料層厚度，惡化了燒結過程的透氣性，導致燒結生產率的降低。

4.3 不同堿度燒結礦粒度組成

從表6可以看出，酸性燒結礦中>40mm的比例，明顯大于其它堿度，并且隨堿度的降低而上升，主要是因為垂直燒結速度低，且高溫保持的時間長，因而形成燒結礦大塊較多。

5 結論

試驗表明，在南疆原料條件下，利用430m2燒結機生產酸性燒結礦是可行的，可以解決南疆燒結產能過剩，以及替代或部分替代其它高成本的酸性爐料的問題。

（1）通過加大入燒礦配加量，降低料層厚度等措施后，0.6堿度燒結礦除FeO較高外，其利用系數比高堿度燒結礦降低11個百分點，轉鼓指數高于高堿度燒結礦。

（2）在綜合考慮燒結礦的粒度組成，尤其>40mm的大塊燒結礦比例，燒結礦的產品性能及產量指標等情況下，應該將酸性燒結礦的堿度控制在0.6范圍，燒結過程料層厚度控制在580mm范圍，FeO控制在約14%，焦粉配比略高于高堿度燒結礦，控制在約5%為宜。

（3）提高酸性燒結礦產質量的重點是改善其原料的原始透氣性及燒結過程透氣性。燒結機試驗中入燒礦比例提高至20%時，各項指標最優?？紤]在實際生產中，高爐槽下返礦未按品種區分堆放，酸燒返礦不易重新進入酸燒生產，建議在酸性燒結礦生產過程中，加大入燒礦的比例至30%～35%。

Experiment Study on Producing Acid Sinter Ore in 430m2Sintering Machine

WANG Mei-ju
（ManufacturingManagementDepartment,Bayi Iron&SteelCo.,BaosteelGroup)

This paper introduced sinter cup experimentwhich developed acid sinterore through simulation rawmaterials and technology equipment of 430m2sintering machine at Bayi Steel of southern Xinjiang.The results show that the method is feasible under thesematerial conditions thatcan solve the problem ofexcess production capacity and partly replacehigh costacidmaterial.Basicity ofsinter should be given 0.6(CaO/SiO2=0.6)，thequality ofacid sinterore is stable to satisfy the needsofproduction.

acid sinterore;sinter cup experiment;production cost

TF046.4

A

1672—4224（2014）01—0001—05