呂梁建龍全外礦燒結配礦及生產實踐

唐永紅  李炳岳   席文強

（呂梁建龍實業有限公司，山西呂梁032100）

摘  要：受礦粉市場價格影響，呂梁建龍階段性摒棄周邊精粉資源，進行全外粉燒結生產探究，并成功投入生產實踐，實現鐵前配礦調整質量平穩過渡，鐵水成本降低49.32元/噸。建立市場分析、燒結高爐一體化配礦策劃、實驗論證、工業實踐的完整配礦研究實踐體系。

關鍵詞:礦粉市場；全外礦；配礦；燒結

1  前言

針對目前國內鐵精粉選礦成本高、外礦含鐵原料市場價格優勢突出的現狀，為進一步優化配比結構，在確保煉鐵高爐生產穩定順行的基礎上，最大程度地降低鐵前成本，實現生產效益最大化，呂梁建龍200m²燒結機于2021年9月9日組織進行全外礦燒結生產實踐。

2  礦粉市場分析、礦種選擇

2.1  選擇依據

根據連鐵期貨2209及普氏（62%FE）指數走勢對外礦市場進行分析預測。連鐵期貨指數是鐵礦石期貨主力合約價格組合而成；普氏指數是依據是當天最高的買方詢價和最低的賣方報價對礦粉價格的估價。連鐵期貨和普氏指數是對礦粉市場走勢分析預測的主要參考指數。

圖1  連鐵期貨2209日均線

圖2  普氏（62%FE）指數趨勢

如上圖1和圖2所示，8月底外礦挺價交貨，拉動現貨市場情緒，在一波上漲行情后，港口現貨市場成交明顯有所減量，再加上當前環保組進場，限產加嚴趨勢下，鐵礦石需求繼續被壓制，進口鐵礦石市場震蕩偏弱運行。據此推測外礦市場繼續看跌。

2.1礦粉性價比綜合測算

根據國內精粉、外礦粉市場價格，在當前燒結配礦結構和高爐爐料結構基礎上，測試同比例置換基準主礦粉（麥克粉比例26.5%），測算燒結礦品位、燒結礦成本、綜合入爐品位、鐵水成本和成本排名（見表1），確定全外粉燒結主配礦結構和降本經濟礦種。

表1  精粉、外粉性價比綜合測算排序表

3. 配礦方案及驗證分析

3.1 參照礦粉基礎特性數據庫進行礦種預選擇

根據各礦粉基礎特性（見表2）進行互補搭配，確定中高品位外粉礦種：巴混BRBF粉、麥克粉，低品位外礦粉：FMG混合粉、超特粉。

因混勻料場正在建設、燒結配料礦槽數量不足，限制礦粉種類選用，燒結配礦方案選用3～4種外礦粉。

表2  外礦粉基礎特性

3.2優化配礦方案

制定燒結配礦方案（見表3），對燒結礦成分、高爐爐料結構、爐渣成分、鐵水成分進行預測，并預測燒結礦成本、鐵水成本變化。

燒結配礦方案考慮燒結礦品位成分變化對入爐品位變化、高爐燃料比變化、高爐渣比變化、渣中Al₂O₃變化、鐵水P變化、高爐爐料堿負荷、鋅負荷變化等因素。在保證高爐入爐品位、渣成分、鐵水成分滿足要求前提下，尋求鐵水成本最低的燒結配礦方案。

表3   燒結配礦調整方案 /%

表4  燒結礦成分預測

表5  爐料結構與成本對比分析

表6  爐渣、鐵水成分、堿負荷、鋅負荷預測對比

3.3系統實驗對配礦方案可行性進行實驗論證

通過對以上三組方案進行燒結礦成分、高爐渣、鐵水成分預測對比，評價其投入燒結、高爐生產實踐的可行性后，利用燒結杯實驗對配礦方案進行可行性論證，實驗分析三組配礦方案對燒結產、質量影響。

3.3.1燒結杯實驗主要數據

表7  實驗配比

表8  實驗過程指標

表9  成品礦粒級組成及強度指標

表10  成品礦化學成分

表11  成品礦冶金性能

3.3.2實驗分析

（1）試驗參數對比

在水份基本一致的情況下，3組方案與基準杯對比，混合料粒度+3mm比例分別增加0.30%、2.43%、3.64%，方案3制粒效果最優，垂直燒結速度分別升高1.85、2.61、2.71mm/min，燒結時間均縮短，收縮率分別升高7.0、7.5、8.5%，終點溫度均升高；3組方案因精粉比例大幅度減少，制粒效果改善，垂直燒結速度升高利于增產。

（2）成品礦粒級強度對比

3個方案與基準杯平均粒徑相近，25 mm～40mm粒級較基準差異分別為-2.96%、-4.07%、-3.7%；10 mm～16mm粒級比例分別升高0.38%、1.81%、1.47%；10mm～40mm粒級較基準差異分別為-2.08%、-4.68%、-4.01%，返礦率（-5mm粒級比例）分別升高0.96%、1.27%、1.76%，成品率均降低，轉鼓指數對比-1.67%、0.33%、0.0%；其中方案2成品粒級與強度指標優于其他方案。

（3）冶金性能指標對比

軟化性能從優至劣排序：方案2→方案1→基準方案→方案3；

熔滴性能從優至劣排序：方案1→方案2→基準方案→方案3；

低溫還原粉化性能從優至劣排序：方案3→方案1→方案2→基準方案；

還原性從優至劣排序：方案2→基準方案→方案3→方案1；

高溫性能指標評價，方案2與方案1較優，3組方案軟熔滴落、低溫還原粉化、還原度指標較優滿足高爐生產需求。

（4）化驗成分對比

方案1、方案2、方案3較基準方案品位均降低，成分變化在測算范圍內；

3.3.3實驗結論

（1）3組方案對比基準方案，垂直燒結速度升高較大，終點溫度升高較大，轉鼓指數略降，對燒結質量影響較小，利于燒結提產。

（2）方案1和方案2對比基準方案還原性、軟化性能和熔滴性能較優，低溫還原粉化則方案3最優，但三個方案產品質量指標差別不大，均可以考慮進行工業生產試驗。

（3）因褐鐵礦、赤鐵礦比例增加，制粒效果改善、燒結生產需提高料層厚度，厚料層燒結，延長燒結時間，充分發展燒結過程液相生成流動，改善燒結礦物理和高溫性能指標。

根據系統的燒結杯實驗論證，最終確定方案2為全外粉燒結配礦方案，并進行工業生產。

4.燒結生產過程控制要點及優化措施

4.1工藝優化措施

針對全部使用外礦粉后，易出現的燒結粒度碎、燒結礦強度差、轉鼓指數下降等問題，從燃料粒度控制、混合料水分、燒結終點溫度等方面采取了一系列的工藝優化措施。

（1）提高焦粉燃料破碎粒度。焦粉破碎粒度0mm～3mm粒度比例由原≥72%提高至≥75%，進一步改善外礦粉大顆粒粘附焦粉效果，利于燒結料層垂直方向上燃料分布均勻。

（2）燒結礦FeO由原8.5%～9.0%上調至9.0%～9.5%，保證燒結礦粒度和強度同時避免影響燒結礦還原性。

（3）加強一次配料、二次配料工藝管理，保持各物料下料穩定精確，并對FMG混合粉、麥克粉褐鐵礦和熱返礦進行水霧預潤濕，改善制粒效果。

（4）加強一混、二混、燒結機看火崗位和配料崗位之間的聯系，保持混合料水分穩定，嚴禁跑干、濕料，控制燒結機泥輥處混合料水分波動<0.2%。

（5）全外粉燒結后，為適應褐鐵礦比例大幅增加對燒結工藝參數要求，將混合料水分由8.0%調整至8.5%。

（6）強化燒結布料管控，堅持厚料層燒結，燒結料層厚度控制在850mm，滿鋪適當壓料，料面布平、均勻，充分利用厚料層燒結的蓄熱作用，大煙道負壓由原15.5kPa～16.0kPa提高至16.0kPa～16.5kPa。

（7）嚴格控制燒結終點溫度，要求終點控制在倒數第二個風箱，終點溫度控制在350℃～400℃，機尾紅層控制在1/4～1/3，確保燒好燒透。

4.2適應全外粉燒結的設備改造

（1）將原高比例精粉燒結時燒結機九輥布料器下方的松料器（兩層），撤掉下層松料器。

全外粉燒結后燒結料層透氣性明顯改善，松料器對燒結料層帶來二次過分疏松引起的燒結料層透氣性不均勻，減少臺車寬度方向上的風量分布不均勻引起的燒結過程不均勻。

（2）一混、二混加蒸汽預熱，在一混、二混原分段加水管鋼絲繩上加設蒸汽管道，每隔50cm增設一組蒸汽噴嘴，向下噴灑蒸汽。同時為降低預熱蒸汽中冷凝水對混合料水分波動影響，對預熱蒸汽管道加設脫水器，減少蒸汽帶水，穩定混合料水分控制。

（3）燒結機臺車增設刮料壓料一體壓料板。使用三塊寬度40cm格柵板，長度分別為120cm、100cm、120cm錯位放置由鐵鏈固定至進點火器之前。通過格柵板對料層的壓覆平整，并將表層大顆粒（粘附燃料少）刮至表層以下。減少料面不平對點火火焰的折射散射，同時可增加料面表層的含碳量，利于改善點火效果，提高燒結料面成礦率。

圖3 刮料板及燒結料面點火效果

5. 全外粉燒結生產參數和質量指標對比

5.1燒結生產參數對比

表12  變料前后燒結生產參數

5.2燒結成品礦成分、質量指標對比

表13  變料前后燒結礦成分、質量指標

5.3 燒結成品礦高溫性能指標對比

表14  變料前后燒結礦高溫性能指標

通過以上措施，全外粉厚料層燒結，因褐鐵礦、赤鐵礦比例增加，磁鐵礦精粉比例降低，燒結礦還原性得到一定的提高。上調燃料配比，燒結礦FeO適量上控至9.0%～9.5%，保證燒結礦還原性前提下，消除粒度和強度指標變差情況。

全外粉燒結低溫還原粉化RDI_+3.15指標略降2.1%，處于較優水平，遠滿足高爐生產用料要求，故不犧牲還原性指標提高低溫還原粉化指標。

全外粉燒結礦開始軟化溫度T10降低24℃，軟化區間變寬增大11℃，熔滴開始溫度Ts降低16℃，熔滴區間變窄減小7℃，對高爐軟熔帶滴落帶厚度和位置帶來一定影響，需通過微調高爐操作方針、優化爐料結構消除。

6.結語

（1）呂梁建龍使用全外粉燒結，摒棄之前經驗配礦理念，確定“市場跟蹤預測、礦粉性價比測算、礦粉基礎特性測定、制定配礦方案、燒結杯實驗論證、工業生產實驗”整套科學性配礦研究至工業化生產流程。

（2）通過系統的燒結杯實驗及高溫性能實驗，對多個配礦方案進行實驗論證，提前總結全外礦粉燒結工藝控制標準，并確定了最佳的全外粉燒結生產配比，為進一步優化配料結構、穩定燒結生產、降低燒結礦成本積累了寶貴的經驗。