塞拉利昂鐵精粉的燒結試驗研究

劉振林，萬繼成，周長強，楊金福

（山鋼股份濟南分公司煉鐵廠，山東濟南　250101）

試驗研究

塞拉利昂鐵精粉的燒結試驗研究

劉振林，萬繼成，周長強，楊金福

（山鋼股份濟南分公司煉鐵廠，山東濟南250101）

塞拉里昂鐵精粉具有品位高、SiO2含量低、Al2O3含量和灼減高、粒度粗以及堿金屬等有害元素含量低等特點，隨著其比例的升高，燒結利用系數降低、轉鼓強度總體呈現降低趨勢，固體燃耗呈現升高趨勢，燒結礦平均粒徑呈現減小趨勢；燒結礦RDI（+3.15 mm的比例）總體呈降低趨勢；燒結礦還原度總體呈現升高的趨勢；燒結礦軟化開始溫度1 120℃以上，軟化區(qū)間較窄。綜合考慮，塞拉里昂鐵精粉合適的比例為10%以內，最好不超過15%。另外，該鐵精粉具有褐鐵礦的性質，在鐵精粉配加比例比較高時，要適當提高混合料水分配加量，以改善料層透氣性。

塞拉里昂鐵精粉；燒結試驗；同化性；冶金性能

1　前言

塞拉利昂礦業(yè)有限公司生產的鐵精粉（簡稱塞礦鐵精粉），具有品位高、SiO2含量低、Al2O3含量和灼減高而且粒度比較粗的特點。為了解塞礦鐵精粉的燒結性能以及冶金性能，為今后塞礦鐵精粉的合理使用提供技術支撐，在濟鋼目前原燃料條件下，開展了塞礦鐵精粉的同化性能和配加不同比例塞礦鐵精粉后的燒結性能以及燒結礦冶金性能變化趨勢等的系列試驗研究。

2　試驗過程

2.1試驗用原燃料性能

試驗用原燃料化學成分及粒度組成見表1、表2。

表1　試驗用原燃料化學成分（質量分數）%

表2　試驗用原燃料粒度

從表1可以看出，塞礦鐵精粉與塞礦粗粉相比，其品位和TiO2有所升高，Al2O3和灼減有較大幅度的降低。另外，該鐵精粉基本不含Zn，其他有害元素含量也都不高，皆達到濟鋼驗收標準JGY 026—2011鐵礦石采購標準要求。

由表2可知，現場所取澳洲PB粗粉、塞礦粗粉（不含塊）粒度適中，平均粒徑分別為3.01 mm和2.99 mm；委內瑞拉細粉和巴西高硅粗粉粒度較細，＜1 mm的比例較高，分別為51.26%和51.54%；燒結返粉粒度較粗，平均粒徑達到6.66 mm；國內鐵精粉和塞礦鐵精粉粒度較粗，-0.074 mm的比例分別為33.78%和20.67%。

從熔劑粒度來看，輕燒白云石粉粒度較細，＜3 mm的比例達到95.15%；生石灰粒度相對較粗，＜3 mm的比例只有81.18%。

從燃料粒度情況看，＜1 mm部分為41.44%，＜3 mm的比例為77.8%，＞5 mm的比例占9.51%，其平均粒徑為2.06 mm，總體粒度分布比較合理。

2.2試驗研究總體思路

1）檢測塞礦鐵精粉的最低同化溫度，從而了解其同化性能，在此基礎上進行燒結杯試驗，進一步了解其燒結性能和冶金性能。

2）在制定燒結試驗方案時，燒結礦堿度和燒結礦鎂鋁比（MgO/Al2O3）保持不變。

3）通過塞礦粗粉與塞礦鐵精粉的對比試驗，了解塞礦鐵精粉和目前濟鋼使用的塞礦粗粉在燒結性能、冶金性能等方面的變化。

4）通過配加不同比例塞礦鐵精粉的系列試驗，了解隨著塞礦鐵精粉比例的升高，燒結利用系數、轉鼓強度、粒度組成、RDI和RI以及熔滴性能的變化趨勢。

2.3同化性試驗

試驗設備包括稱量裝置、壓樣裝置及箱式馬弗爐。試驗原料要求干燥，粒度＜0.15 mm。

分別稱取質量0.8 g鐵礦粉和質量1.8 g CaO分析純；分別壓制直徑8 mm鐵礦粉和直徑20 mm氧化鈣小餅；將鐵礦粉小餅放在CaO小餅上部；將疊加在一起的鐵礦粉小餅和CaO小餅放進溫度設定好的箱式馬弗爐中進行燒結。

鐵礦粉的同化性反映其與CaO反應的能力，用最低同化溫度來表示。最低同化溫度以鐵礦粉與CaO小餅接觸面上生成略大于鐵礦粉小餅一圈的反應物為其同化特征，此時的溫度即最低同化溫度。試驗用鐵礦粉的同化溫度見表3。

表3　試驗用鐵礦粉的最低同化溫度℃

由表3可以看出，塞礦鐵精粉同化溫度適中，比國內鐵精粉、委粉和塞礦粗粉都低，但比PB粉和巴西高硅粗粉高。

2.4燒結杯試驗

采取傳統(tǒng)燒結杯試驗研究方法，燒結杯內徑250 mm，高度590 mm。試驗時，按照燒結混合料配比準確地稱量配料進行干濕混合，預先將重3 kg的鋪底料（粒度為10～16 mm）平鋪到爐蓖條上，然后人工將混合好的燒結料裝入燒結杯，并壓料5 mm，刮平后點火。點火使用液化氣，點火時間1.5 min，點火負壓6.5 kPa，點火溫度1 100℃，燒結負壓12.5 kPa。

燒結礦鎂鋁比控制在1.0；塞礦鐵精粉的比例由5%逐步提高到30%，同時相應降低澳洲PB粗粉的比例來實現中和料結構的變化。根據試驗所用鐵礦粉的同化性能，設計了1組對比試驗和6組系列試驗。試驗方案見表4、表5，燒結試驗結果見表6、表7，燒結礦的軟熔滴落性能（由萊鋼技術中心檢測）見表8。

表4　塞礦鐵精粉試驗方案%

表5　具體燒結杯試驗方案kg

3　試驗結果分析

3.1對比試驗分析

由表6可以看出，試驗1與基準期相比，即配加5%的塞礦精粉與配加5%的塞礦粗粉相比，在其他條件保持不變的情況下，指標變化分析如下。

1）燒結利用系數有所降低。主要原因是由于塞礦鐵精粉成球性較差，影響了料層透氣性，燒結時間較長，試驗1比基準期長3.04 min。

2）燒結礦轉鼓強度有所升高。主要原因:一是由于塞礦鐵精粉SiO2含量較高，在同樣燒結礦堿度下配加生石灰粉量增加，利于鐵酸鈣的生成；二是塞礦鐵精粉的灼減較低，也利于燒結礦強度的提高。

3）固體燃耗有所降低。主要原因是塞礦鐵精粉灼減較低，比塞礦粗粉低2.15%，燒結礦出礦率較高（2.05%）。

4）燒結礦平均粒徑有所增大（見表7）。試驗期比基準期提高0.45 mm。

5）與基準期相比，還原度提高4.29%，低溫還原粉化率降低2.30%，但能夠滿足高爐生產需要。

6）由表8可以看出，基準期和試驗1燒結礦的熔滴性能總體都不錯。試驗1與基準期相比，軟化開始溫度低36℃、軟化區(qū)間寬2℃、軟熔帶寬度寬13℃；而且最大壓差較高，S值也高。

表6　燒結主要技術經濟指標

表7　燒結礦粒度組成及其平均粒徑

表8　試驗燒結礦的軟熔滴落性能

綜合評價:試驗1燒結礦的熔滴性能不如基準期燒結礦的熔滴性能。

3.2不同塞礦鐵精粉比例的影響

根據表6～8的試驗結果，可以看出隨塞礦鐵精粉比例的提高燒結技術經濟指標的變化。

1）燒結利用系數總體呈降低趨勢。主要是由于隨著塞礦鐵精粉比例的提高，混合料平均粒徑呈明顯的減小趨勢。

2）燒結礦轉鼓強度總體呈現降低趨勢。當塞礦鐵精粉比例在5%～20%時，燒結礦轉鼓強度總體穩(wěn)定在78.5%～79.5%。但當塞礦鐵精粉比例繼續(xù)提高到20%以上時，燒結礦轉鼓強度急劇降低。

3）燒結固體燃耗總體呈現升高趨勢。主要原因是隨著塞礦鐵精粉比例的提高，燒結礦出礦率降低。

4）燒結礦平均粒徑總體呈現降低趨勢。其中＜5 mm比例呈現明顯的升高趨勢；5～10 mm的比例也呈現升高趨勢；10～16 mm的比例變化不大；16～25 mm的比例總體呈現降低趨勢；25～40 mm的比例出現先升高后降低的趨勢；＞40 mm的比例燒結礦總體呈現降低趨勢。

5）燒結礦化學成分。經檢測，基準期與試驗期燒結礦的化學成分見表9，可以看出，7組試驗的燒結礦成分穩(wěn)定，品位皆在57%以上，SiO2多數控制在4.60%左右，燒結礦氧化亞鐵基本控制在8%～9.7%之間，燒結礦堿度在1.90±0.10波動范圍之內。

6）燒結礦RDI和RI。由表6可以看出，從基準期到試驗期的方案6，隨著塞礦鐵精粉比例的升高，燒結礦RDI（+3.15 mm的比例）總體呈降低趨勢；燒結礦還原度總體呈現升高的趨勢，具體呈現先升高、后降低、再升高、再降低的趨勢。

7）由表8可以看出，從基準期到試驗6，燒結礦軟化開始溫度都在1 120℃以上，軟化區(qū)間較窄；軟熔帶寬度試驗3最窄，其次是試驗5，再就是基準期。從基準期到試驗6，最大壓差和熔滴特性指數總體呈現先升高后降低的趨勢。

表9　燒結礦化學成分（質量分數）

4　混合料水分的影響

為探究高比例塞礦鐵精粉條件下混合料水分對燒結性能的影響，以試驗6方案為基礎，配加不同水量進行燒結杯試驗，試驗結果見表10和表11。

表10　不同混合料水分下燒結主要技術經濟指標

表11　不同混合料水分燒結礦粒度組成及平均粒徑

由表10、表11可以看出，隨著混合料配加水量的增加，混合料水分由7.52%提高到7.96%，又進一步提高到9.21%，混合料平均粒徑由3.20 mm增大到4.20 mm，料層透氣性明顯改善，燒結利用系數由1.103 t/（m2·h）逐步提高到1.418 t/（m2·h），生產率提高22.22%；同時，燒結礦轉鼓強度提高，固體燃耗降低，燒結礦粒度組成改善，其平均粒徑由16.01 mm提高到21.94 mm。試驗表明，該鐵精粉具有褐鐵礦的性質，在實際生產過程中，在合適的水分范圍內，應盡量多配加水，以改善料層的透氣性，達到提高燒結礦產質量的目的。

5　結論和建議

5.1塞礦鐵精粉與塞礦粗粉相比，具有品位高、二氧化鈦含量高、三氧化二鋁含量低、灼減低的特點；同時塞礦鐵精粉堿金屬等有害元素含量皆比較低，達到企業(yè)采購標準要求。

5.2塞礦鐵精粉的同化性能好于塞礦粗粉。

5.3隨著塞礦鐵精粉比例的升高，一是燒結利用系數降低、轉鼓強度總體呈現降低趨勢，固體燃耗呈現升高趨勢，燒結礦平均粒徑呈現減小趨勢。二是燒結礦RDI（+3.15 mm的比例）總體呈降低趨勢；燒結礦還原度總體呈現升高的趨勢，具體呈現先升高、再降低、再升高、再降低的趨勢。三是燒結礦軟化開始溫度都在1 120℃以上，軟化區(qū)間皆比較窄；四是最大壓差和熔滴特性指數皆呈現先升高后降低的趨勢。綜合考慮各項指標，該鐵精粉合適的比例為10%以內，最好不超過15%。

5.4塞礦鐵精粉具有褐鐵礦性質，在其配比比較高時，要適當提高混合料水分，以改善料層透氣性。

Abstrraacctt::Sierra Leone powdered iron has the better properties of higher grade，less SiO2，more Al2O3content and burning lose，coarse grained and less harmful element content.As increasing of the adding amount of the powder，sintering utilization factor is reduced，the drum strength wholly is decreased，the solid fuel consumption is rising，and average grain is decreasing.Sinter RDI（+3.15 mm ratio）trends to drop，reduction degree of the sinter trends to rise.The beginning softening temperature is higher than 1 120℃，and softening range is limit.Generally weight，a likely content of Sierra Leone powdered iron is less than 10%，don’t excess 15%.And due to the powder has the nature of limonite，to improve gas permeability，so when add higher of the powder，mixture moisture should slightly higher.

Key worrddss::Sierra Leone powdered iron；sintering test；assimilability；metallurgy property

A Study on Sintering Test of Sierra Leone Powdered Iron

LIU Zhenlin，WAN Jicheng，ZHOU Changqiang，YANG Jinfu
（The Ironmaking Plant of Jinan Branch of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Jinan 250101，China）

TF046.4

A

1004-4620（2016）05-0020-04

2016-05-10

劉振林，男，1966年生，2003年畢業(yè)于北京科技大學冶金工程專業(yè)，碩士?，F為山鋼股份濟南分公司煉鐵廠燒結球團首席工程師、工程技術應用研究員，從事燒結球團工藝技術管理與配礦技術研究等工作。