首鋼配加巴西精粉的燒結試驗

施麗麗，李容（湖南化工職業技術學院，湖南株洲412004）

首鋼配加巴西精粉的燒結試驗

施麗麗，李容
（湖南化工職業技術學院，湖南株洲412004）

[摘要]為提高燒結礦品位，在首鋼擬定燒結原料結構條件下，采用燒結杯制備燒結試樣，進行配加巴西精粉的燒結杯實驗，應用轉鼓測試強度、光學顯微鏡和X射線衍射分析顯微結構和礦相組成，研究了巴西精粉配比的增加對燒結礦技術指標的影響，重點探討其與燒結質量的相關性。試驗結果表明，提高巴西精粉的配比可以提高燒結礦的品位，使燒結礦品位保持在一個較高的水平（達55%以上）；選取巴西精粉和印度粉配比的合理范圍對提高燒結質量是非常必要的。

[關鍵詞]燒結礦；巴西精粉；燒結杯試驗；燒結質量；品位

1　引言

進口礦具有較高的品位，特別是巴西精礦粉，其具有含鐵品位高、SiO2、Al2O3含量低的特點，燒結過程中適量增加巴西精粉的配比對于提高燒結礦的品位及其質量都十分有利。目前，首鋼水城鋼鐵集團（以下簡稱水鋼）主要使用進口赤鐵礦粉、國內磁鐵礦精粉、焙燒礦及自產礦燒結[1]。由于該廠主要是采用實際操作經驗和簡單的燒結杯試驗來調整原料配比和組織生產，因此燒結礦的強度較低（64%左右），返礦率高達26%，嚴重影響了高爐的經濟指標，且隨著高爐精料的發展，提高燒結礦的性能和質量顯得至關重要[2]。

2　燒結杯試驗

2.1試驗用料

為保證燒結試驗研究對燒結生產的指導意義，燒結試驗和生產所用原燃料完全一致，均為水鋼現場正在使用的原燃料，含鐵原料有地方粉、巴西精粉、印度粉以及返礦等；所用的熔劑有石灰石和白云石；燃料為焦粉；另外還有配有一定量的瓦斯灰。原燃料的化學成分見表1。從表1可以看出，試驗所用的鐵礦粉中，巴西精粉含鐵品位最高，達到67.54%，SiO2較低；印度粉含鐵品位最高的可以達到62.86%，SiO2含量較高。地方粉含鐵品位最高的為59.82%，SiO2含量最高的達到7.78%。

2.2試驗方法

根據首鋼的水鋼生產現場用到的礦粉種類、配料情況以及按高爐生產實際工藝的要求，選定燒結工藝條件：燒結控制堿度為2.0~2.1，返礦配加量取15%和燃料配比為6.2%。根據粒度大小及分布、現場燒結機和燒結杯間的相關性選擇確定水分條件為（7.5±0.2）%，其他配礦根據現場確定，共安排7組試驗。

表1　原燃料和熔劑化學成分　/%

原燃料的配入量配料比，利用TCS-150電子秤稱料，稱量精確度達到0.02 kg。將各種原燃料人工混合后按3、5、10 mm的粒度級別測定混合料的粒度組成，測定混合料的水分（按照實驗方案的水分配比確定加水量）。加水后在混合機中混料4 min，并測定經混合機混合后的物料粒度組成，粒度級別分別為3、5、10 mm。同時確定加水后的水分是否符合實驗方案的要求。

模擬燒結機生產工藝參數，進行燒結杯試驗，試驗在Φ145 mm×560 mm圓形燒結杯中進行，料層高540 mm，壓料20 mm，原料量為15~20 kg，點火溫度（1 323±50）K，點火時間1 min，點火段和燒結段抽風負壓分別為6 000 Pa和11 000 Pa。每2 min記錄一次抽風負壓合記錄廢氣溫度出現波動前的溫度；當廢氣溫度出現波動時，每30 s記錄一次，此時應記錄抽風負壓1次/min，直至燒結終了，觀察記錄面收縮情況和收縮高度。以廢氣溫度降至433 K時為燒結終點。燒結礦出杯后稱總重，燒成的燒結餅作落下試驗3次、標準轉鼓測試和粒級篩分。將各燒結杯試驗的燒結礦制成礦相試樣，光學顯微鏡觀察其組織結構；另將每次燒結礦樣研磨成200目的粉末樣，X射線衍射分析燒結礦的礦相組成。

3　結果與分析

燒結試樣的化學成分及試驗結果分別參見表2、表3。

表2　燒結礦試樣的化學成分　/%

表3　燒結鐵料配比及試驗結果

試驗結果表明，隨著巴西精粉配比的增加，其轉鼓指數和成品率指標有下降的趨勢，燒成率有增加的趨勢，其化學成分、轉鼓指數、垂直燒結速度及落下強度等指標均能符合生產要求。值得一提的是，配加巴西精粉7.5%，印度粉35%（S-4號）時各項燒結指標相對較好，成品率為76%，轉鼓指數為80.56%，垂直燒結速度達到19.87 mm/min，燒成率為87%，落下強度相對較好。

3.1對燒結礦品位的影響

巴西精粉品位高，SiO2含量低，有利于提高燒結礦的品位[3]。燒結試驗表明，巴西精粉配加量從6%增加到9%，燒結礦品位增加了1%。繼續增加巴西精粉的配比到12%，對提高燒結礦品位影響不大。

3.2對燒結礦強度的影響

由表2燒結礦的化學成分可看出，燒結礦中的FeO含量明顯呈下降趨勢，S-6號試驗僅為4.39%。影響燒結礦FeO含量的因素很多，在配碳比沒變的情況下，巴西精粉的配比增加使燒結礦的FeO含量降低，盡管還原度相應有所提高，但據以往有關研究表明[4]，當FeO含量在4.54%~5.56%時，形成了較多的鐵鋁酸鎂等，燒結礦強度較低，液相的流動性變差，粗礦粒的同化作用減弱，不利于鐵酸鈣的生成，形成大量的玻璃質和硅酸鈣，且分布不均，致使強度較低。因此，降低燒結礦中FeO含量不是最終目的，關鍵在于改善燒結礦質量，應盡量探索FeO的最佳值，給高爐冶煉提供強度好，易還原的優質燒結礦。

從表3燒結試驗結果可知，在堿度、配碳量均不變，印度粉配比降低的情況下，隨著巴西精粉配比增加，轉鼓指數和成品率偏低，其它指標變化稍小。當巴西精粉配加量從7.5%增加到12%時，轉鼓指數降低了5個多百分點，成品率相應降低了8個百分點，但燒結速率有加快的趨勢。如S-7號試驗巴西精粉配比增加12%，而印度粉配比降低到33%時，轉鼓指數和成品率最低，主要原因是巴西精粉粒度過細降低料層透氣性，同時由于燃燒速度過快導致燃燒帶過窄，來不及生成足夠的液相，使燒結礦的強度降低。

3.3對垂直燒結速度的影響

從S-1號試驗（巴西精粉配比和印度粉配比分別為3%、40%）和S-4號試驗（巴西精粉配比與印度粉配比分別為7.5%、35%）兩組試驗的試驗結果（見表3）可看出，混料時發現制粒效果較好，燒結后各項指標均較好。而隨著巴西精粉的配比增加和印度粉的配比降低，與（S-4號）和（S-1號）相比較，垂直燒結速度、轉鼓指數和成品率偏低，主要是由于印度粉的粒度較大，成球性好，故與之配用后混合料粒度組成更為合理，因而使燒結料層透氣性明顯改善，垂直燒結速度上升的緣故，還可使燒結均勻，增強料層的氧化性氣氛，對提高燒結礦的氧化度和去硫效果均有利。

4　結論

試驗表明，配加巴西精粉后，明顯影響燒結礦的轉鼓指數和成品率，FeO含量有所降低，垂直燒結速度也略有下降，為取得較好的燒結指標，在提高巴西精粉配比的同時，選取巴西精粉和印度粉配比的合理范圍對提高燒結質量也是非常必要的。就試驗結果看，采用S-4號試驗中的巴西精粉配加方案對燒結生產較為有利。

提高巴西精粉的配比可以提高燒結礦的品位，使燒結礦品位保持在一個較高的水平（達55%以上），但由于巴西精粉的粒度細小，過度提高巴西精粉的配比會降低混合料的成球性，惡化燒結料層的透氣性，對提高燒結生產質量不利。致謝

感謝首鋼水城鋼鐵（集團）有限責任公司對本項目的支持。

參考文獻

[1]周取定，孔令壇.鐵礦石造塊理論及工藝[M]．北京：冶金工業出版社，1988.

[2]敖萬忠，鄧海亮.關于水(城)鋼燒結礦強度影響因素的研究[J]．燒結球團，2006，31（3）：12-15.

[3]王義芳，王五經.巴西精礦粉的燒結試驗與生產[J].鋼鐵，2000，35（12）：1-8.

[4]楊光亮，張金柱.原料組成從和燃耗對燒結礦強度影響的試驗研究[J].貴州工業大學學報，2006，35（1）：10-13.

Sintering Test with Brazil Concentrate Fine Addition at Shougang

SHI Li-li and LI Rong
(Hunan Chemical Vocational Technology College, Zhuzhou, Hunan Province 412004, China)

AbstractIn order to improve sinter grade, under the condition that Shougang set out the composition of sinter raw material, sintering cup was utilized for preparing sinter sample and sintering cup test carried out for Brazil concentrate fine addition. Rotary drum was adopted to measure the strength and optical microscopy and X-ray diffraction were adopted to analyze microstructure and metallographic structure. The paper studies the influence of increasing Brazil concentrate fine addition ratio on the technical indices of sintering ore and focuses on its relevance to sinter quality. Test results showed that increasing the addition ratio of Brazil concentrate fine could improve the grade of sintering ore and keep it at a high level (up to over 55%); choosing a reasonable range for the addition ratio of Brazil concentrate fine to Indian fine was extremely necessary to the improvement of sinter quality.

Key wordssintering ore; Brazil concentrate fine; sintering cup test; sinter quality; grade

作者簡介：施麗麗（1983—），女，碩士，講師，主要從事冶金物理化學方面的研究工作。

基金項目：湖南化工職業技術學院院級課題（Hnhy2012B018）

收稿日期：2015- 01- 04修回日期：2015- 01- 15

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2015.02.001