原波 唐曉東 陳東文 吳戰(zhàn)林
（陜西龍門(mén)鋼鐵有限責(zé)任公司 陜西 韓城）
摘要：今年來(lái)燒結(jié)原料價(jià)格不斷攀升，為了降低生產(chǎn)成本，龍鋼公司煉鐵廠冶金實(shí)驗(yàn)室在31#配比基礎(chǔ)上通過(guò)亞鐵在一定范圍內(nèi)變化，保持堿度穩(wěn)定在一定范圍進(jìn)行燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)考察不同亞鐵對(duì)燒結(jié)礦強(qiáng)度、成礦率、低溫還原粉化、高溫還原性的影響試圖通過(guò)合理的亞鐵控制降低成本，且能穩(wěn)定燒結(jié)礦質(zhì)量、保證高爐生產(chǎn)的順行從而為公司降低生產(chǎn)成本提供有利的參考分析。
關(guān)鍵詞：燒結(jié)礦質(zhì)量；亞鐵；冶金性能
1 引言
燒結(jié)礦亞鐵是燒結(jié)、煉鐵十分重要的質(zhì)量指標(biāo)之一，通常是作為燒結(jié)礦強(qiáng)度和還原性好壞的重要指標(biāo)。燒結(jié)礦亞鐵對(duì)高爐中上部的還原也有很大影響。
燒結(jié)礦亞鐵含量高低對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量的影響較大。影響燒結(jié)礦亞鐵的因素較多，有工藝操作的影響，堿度及二氧化硅、氧化鎂的影響，燒結(jié)料層的影響。本次實(shí)驗(yàn)在采用同一配比、穩(wěn)定混合料水分在7.0±0.2、穩(wěn)定燒結(jié)礦堿度及統(tǒng)一燒結(jié)料層高度，可使亞鐵含量的影響盡量降低。這樣以來(lái)燒結(jié)礦亞鐵的高低主要因素便是配碳量的大小了。本次實(shí)驗(yàn)配碳量過(guò)低燒結(jié)礦液相生成不足，強(qiáng)度變差，成礦率下降；配碳量過(guò)高會(huì)增加燃燒帶厚度，燒結(jié)阻力加強(qiáng)，延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間，降低燒結(jié)礦產(chǎn)量。燒結(jié)配料中，配碳量多少?zèng)Q定燒結(jié)溫度及氣氛條件，對(duì)燒結(jié)過(guò)程和燒結(jié)礦質(zhì)量有很大的影響。在本文中以配碳量的多少控制燒結(jié)礦亞鐵含量的高低。
2 實(shí)驗(yàn)方案和方法
2.1 實(shí)驗(yàn)條件在堿度保持一定范圍，亞鐵在11±0.5-7±0.5之間變化。
為了減少由于物料變化引起對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程帶來(lái)的影響，冶金實(shí)驗(yàn)室通過(guò)一次性取夠5組燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)的燒結(jié)物料和反礦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在混合料水分配比加上穩(wěn)定在7%±0.2范圍。
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實(shí)驗(yàn)方案 |
燒結(jié)礦堿度控制范圍 |
燒結(jié)礦亞鐵控制范圍 |
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方案6 |
1.95±0.05 |
11±0.5 |
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方案7 |
10±0.5 |
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方案8 |
9±0.5 |
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方案9 |
8±0.5 |
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方案10 |
7±0.5 |
2.2 燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)原料條件
燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)用含鐵料均從龍鋼公司14#料場(chǎng)取用。為避免成分及質(zhì)量波動(dòng)，實(shí)驗(yàn)用生灰、焦沫、反礦均在400㎡燒結(jié)機(jī)配料室取料。其配料配比如下：
表1配和料配比
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實(shí)驗(yàn)方案 |
混勻礦 |
燃料 |
生石灰 |
返礦 |
合計(jì) |
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方案6 |
39.1 |
3.70 |
5.40 |
30.0 |
100.00 |
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方案7 |
38.8 |
3.45 |
5.30 |
30.0 |
100.00 |
|
方案8 |
38.5 |
3.15 |
5.30 |
30.0 |
100.00 |
|
方案9 |
38.1 |
2.80 |
5.30 |
30.0 |
100.00 |
|
方案10 |
37.7 |
2.40 |
5.30 |
30.0 |
100.00 |
注：燃料均已烘干。
2.3 實(shí)驗(yàn)方法
燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)流程主要包括：按照混勻礦配比進(jìn)行稱(chēng)料配料、混合加水、制粒、點(diǎn)火、燒結(jié)、冷卻、破碎、篩分。燒結(jié)原料按礦種配比稱(chēng)量好后在一混混勻10分鐘，確?；炝铣煞志鶆?；二混通過(guò)人工加水、制粒各5分鐘；混合料由設(shè)備自動(dòng)均勻布入直徑300mm?1000mm燒結(jié)杯中；鋪底料5公斤，料層厚度800mm；點(diǎn)火時(shí)間35s,混合料上鋪0.5公斤焦沫。
2.4 燒結(jié)杯控制及指標(biāo)情況及冶金性能數(shù)據(jù)
表2燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)指標(biāo)情況
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實(shí)驗(yàn)方案 |
燒結(jié)時(shí)間min |
燒結(jié)負(fù)壓kPa |
尾氣最高℃ |
成礦率% |
返礦率% |
垂直速度 |
|
方案1 |
28.3 |
-12 |
671 |
74.31 |
16.20 |
28.27 |
|
方案2 |
29.7 |
-13 |
708 |
70.75 |
17.18 |
26.94 |
|
方案3 |
32.3 |
-11 |
504 |
70.56 |
18.85 |
24.77 |
|
方案4 |
35.88 |
-12 |
588 |
67.33 |
21.60 |
22.3 |
|
方案5 |
28.03 |
-12 |
460 |
65.91 |
24.00 |
28.54 |
表3燒結(jié)礦粒度組成
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實(shí)驗(yàn)方案 |
＞40 % |
40-25 % |
25-16 % |
16-10 % |
10-5 % |
＜5 % |
＞16mm % |
轉(zhuǎn)鼓 % |
平均粒徑mm |
|
方案1 |
9.84 |
20.90 |
17.69 |
19.11 |
17.12 |
15.34 |
48.43 |
61.67 |
19.59 |
|
方案2 |
14.33 |
17.67 |
16.00 |
17.39 |
18.32 |
16.29 |
48.00 |
59.67 |
20.27 |
|
方案3 |
16.41 |
17.46 |
14.02 |
15.28 |
18.97 |
17.86 |
47.89 |
62.00 |
20.64 |
|
方案4 |
10.86 |
14.87 |
13.50 |
16.81 |
23.48 |
20.48 |
39.23 |
56.67 |
17.66 |
|
方案5 |
6.76 |
12.95 |
10.81 |
19.28 |
27.45 |
22.76 |
30.52 |
51.33 |
15.22 |
表4燒結(jié)礦主要成分
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實(shí)驗(yàn)方案 |
TFe% |
FeO% |
SiO2% |
CaO% |
MgO% |
Al2O3% |
R |
|
方案1 |
55.30 |
11.40 |
5.48 |
11.05 |
1.84 |
2.13 |
2.02 |
|
方案2 |
56.20 |
9.77 |
5.27 |
9.85 |
1.66 |
2.19 |
1.87 |
|
方案3 |
55.69 |
9.48 |
5.29 |
10.47 |
1.82 |
2.04 |
1.98 |
|
方案4 |
55.28 |
8.16 |
5.26 |
10.30 |
1.96 |
2.11 |
1.96 |
|
方案5 |
55.15 |
6.74 |
5.23 |
10.54 |
2.02 |
2.02 |
2.01 |
表5實(shí)驗(yàn)方案冶金性能對(duì)比如下
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實(shí)驗(yàn)方案 |
低溫粉化 RDI |
高溫還原RI% |
||
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＞6.3mm% |
＞3.15mm% |
<0.5mm% |
RI% |
|
|
方案1 |
43.42 |
72.83 |
3.85 |
73.28 |
|
方案2 |
38.55 |
71.32 |
3.86 |
71.04 |
|
方案3 |
37.97 |
70.83 |
6.46 |
75.90 |
|
方案4 |
21.18 |
59.50 |
9.89 |
77.70 |
|
方案5 |
30.03 |
66.55 |
8.81 |
78.40 |
3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
方案1到方案5是在燒結(jié)礦堿度在一定的范圍內(nèi)，燒結(jié)礦亞鐵含量由高到低進(jìn)行的五組燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)。以下是對(duì)這五組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析。
3.1 尾氣溫度與燃料配比的關(guān)系
注：尾氣最高溫度為燒結(jié)過(guò)程的終點(diǎn)溫度
由上表可看出，隨著燃料配比的減少，尾氣最高溫度整體呈下降趨勢(shì)。
3.2 方案1-方案5燃料配比與燒結(jié)礦亞鐵的趨勢(shì)圖
燒結(jié)過(guò)程中燃料用量的多少直接影響燒結(jié)礦的亞鐵含量，高配碳量必然會(huì)帶來(lái)高亞鐵，低配碳量必然會(huì)帶來(lái)低亞鐵。
在方案1-方案5中隨著燃料配比的減少，燒結(jié)礦亞鐵含量也會(huì)相應(yīng)的降低。
3.3 燃料配比、燒結(jié)礦成礦率和返礦率的趨勢(shì)圖
燒結(jié)礦成礦率呈下降趨勢(shì)，而返礦率呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。這是因?yàn)槿剂嫌昧可贂r(shí)，燒結(jié)所需的熱量則不夠，達(dá)不到燒結(jié)所需的溫度，生成液相量減少，從而導(dǎo)致成礦率逐漸減少、反礦率逐漸增加。
3.4 燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度與亞鐵趨勢(shì)圖
由上圖可知，從整體上隨著燒結(jié)礦亞鐵含量的降低，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。但仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)燒結(jié)礦亞鐵最高的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度卻不是最高的。在高配碳量下會(huì)帶來(lái)高亞鐵，而在燒結(jié)過(guò)程中燒結(jié)溫度較高的話(huà)反而也影響燒結(jié)礦質(zhì)量。因此提高亞鐵含量對(duì)于燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度沒(méi)有直接關(guān)系。只有最合適的配碳量和亞鐵才能燒出最好的燒結(jié)礦強(qiáng)度。上圖中方案3亞鐵控制范圍在9±0.5，表現(xiàn)出了最好的燒結(jié)礦強(qiáng)度。
3.5 燒結(jié)礦亞鐵與低溫還原粉化指數(shù)、高溫還原度的關(guān)系。
由上圖可知，低溫還原粉化指數(shù)與燒結(jié)礦亞鐵含量呈明顯的正線(xiàn)性關(guān)系。
由上表可得出，高溫還原度與燒結(jié)礦亞鐵含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。隨著燒結(jié)礦亞鐵含量的增加，高溫還原度RI呈下降趨勢(shì)。
由上圖可以看出低溫粉化指數(shù)與高溫還原度呈一高一低的趨勢(shì)。而在方案3在亞鐵9±0.5范圍內(nèi)中高溫還原表現(xiàn)良好且低溫還原粉化指數(shù)也在70%以上，保證了燒結(jié)礦的冶金性能指標(biāo)。
4 結(jié)論
方案1-5五組燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)是在燒結(jié)礦堿度含量一定、通過(guò)調(diào)整亞鐵變化進(jìn)行燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)。五組不同燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及冶金性能的分析得出以下結(jié)論：
①、隨著燃料配比的減少，尾氣最高溫度整體呈下降趨勢(shì)。（注：尾氣最高溫度為燒結(jié)終點(diǎn)溫度。）
②、隨著燃料配比的降低，燒結(jié)礦亞鐵含量也隨之減少。但是，燃料配比的減少使得整體燒結(jié)礦成礦率、有所下降，返礦率增加，導(dǎo)致燒結(jié)礦產(chǎn)量降低。
③、在高配碳量下會(huì)帶來(lái)高亞鐵，而在燒結(jié)過(guò)程中燒結(jié)溫度較高的話(huà)反而也影響燒結(jié)礦質(zhì)量。只有最合適的配碳量和亞鐵才能燒出最好的燒結(jié)礦強(qiáng)度。方案3亞鐵控制范圍在9±0.5，表現(xiàn)出了最好的燒結(jié)礦強(qiáng)度。
④、在冶金性能方面，方案1-5中在保持堿度在一定范圍內(nèi)，燒結(jié)礦亞鐵在11±0.5-7±0.5范圍內(nèi)，燒結(jié)礦亞鐵含量與低溫還原粉化呈明顯的正線(xiàn)性關(guān)系、與高溫還原度呈明顯的負(fù)線(xiàn)性關(guān)系，即隨著燒結(jié)礦亞鐵含量的降低，低溫還原粉化指數(shù)呈下降趨勢(shì)，而高溫還原度呈上升趨勢(shì)。低溫還原粉化指數(shù)與高溫還原度呈一高一低的趨勢(shì)使得在要兩者都要兼顧才能保證燒結(jié)礦的冶金性能。而在方案3在亞鐵9±0.5范圍內(nèi)中高溫還原表現(xiàn)良好且低溫還原粉化指數(shù)也在70%以上，保證了燒結(jié)礦的冶金性能指標(biāo)。