原波 唐曉東 陳東文 吳戰(zhàn)林
（陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司 陜西 韓城）
摘要：今年來燒結(jié)原料價格不斷攀升，為了降低生產(chǎn)成本，龍鋼公司煉鐵廠冶金實驗室在31#配比基礎(chǔ)上通過亞鐵在一定范圍內(nèi)變化，保持堿度穩(wěn)定在一定范圍進(jìn)行燒結(jié)杯實驗研究。通過實驗考察不同亞鐵對燒結(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。本次實驗在采用同一配比、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。本次實驗配碳量過低燒結(jié)礦液相生成不足，強(qiáng)度變差，成礦率下降；配碳量過高會增加燃燒帶厚度，燒結(jié)阻力加強(qiáng)，延長燒結(jié)時間，降低燒結(jié)礦產(chǎn)量。燒結(jié)配料中，配碳量多少決定燒結(jié)溫度及氣氛條件，對燒結(jié)過程和燒結(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 實驗方案和方法
2.1 實驗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實驗過程帶來的影響，冶金實驗室通過一次性取夠5組燒結(jié)杯實驗的燒結(jié)物料和反礦進(jìn)行實驗。在混合料水分配比加上穩(wěn)定在7%±0.2范圍。
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實驗方案 |
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)杯實驗原料條件
燒結(jié)杯實驗用含鐵料均從龍鋼公司14#料場取用。為避免成分及質(zhì)量波動，實驗用生灰、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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實驗方案 |
混勻礦 |
燃料 |
生石灰 |
返礦 |
合計 |
|
方案6 |
39.1 |
3.70 |
5.40 |
30.0 |
100.00 |
|
方案7 |
38.8 |
3.45 |
5.30 |
30.0 |
100.00 |
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方案8 |
38.5 |
3.15 |
5.30 |
30.0 |
100.00 |
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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 實驗方法
燒結(jié)杯實驗流程主要包括：按照混勻礦配比進(jìn)行稱料配料、混合加水、制粒、點火、燒結(jié)、冷卻、破碎、篩分。燒結(jié)原料按礦種配比稱量好后在一混混勻10分鐘，確保混料成分均勻；二混通過人工加水、制粒各5分鐘；混合料由設(shè)備自動均勻布入直徑300mm?1000mm燒結(jié)杯中；鋪底料5公斤，料層厚度800mm；點火時間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)杯實驗指標(biāo)情況
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實驗方案 |
燒結(jié)時間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
|
實驗方案 |
＞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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實驗方案 |
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實驗方案冶金性能對比如下
|
實驗方案 |
低溫粉化 RDI |
高溫還原RI% |
||
|
＞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 實驗數(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)杯實驗。以下是對這五組實驗數(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)過程的終點溫度
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。
3.2 方案1-方案5燃料配比與燒結(jié)礦亞鐵的趨勢圖
燒結(jié)過程中燃料用量的多少直接影響燒結(jié)礦的亞鐵含量，高配碳量必然會帶來高亞鐵，低配碳量必然會帶來低亞鐵。
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圖
燒結(jié)礦成礦率呈下降趨勢，而返礦率呈增長趨勢。這是因為燃料用量少時，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。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。在高配碳量下會帶來高亞鐵，而在燒結(jié)過程中燒結(jié)溫度較高的話反而也影響燒結(jié)礦質(zhì)量。因此提高亞鐵含量對于燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度沒有直接關(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。
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。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)杯實驗是在燒結(jié)礦堿度含量一定、通過調(diào)整亞鐵變化進(jìn)行燒結(jié)杯實驗。五組不同燒結(jié)杯實驗數(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。（注：尾氣最高溫度為燒結(jié)終點溫度。）
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、在高配碳量下會帶來高亞鐵，而在燒結(jié)過程中燒結(jié)溫度較高的話反而也影響燒結(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性關(guān)系、與高溫還原度呈明顯的負(fù)線性關(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，而高溫還原度呈上升趨勢。低溫還原粉化指數(shù)與高溫還原度呈一高一低的趨勢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)。