李 杰，王杏娟，劉 然，呂 慶，張金福

（1. 河北理工大學(xué) 冶金與能源學(xué)院 現(xiàn)代冶金技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山063009；2. 河北鋼鐵集團(tuán)石鋼公司，河北 石家莊050031）

0 引 言

石鋼近期使用馬來西亞粉作為燒結(jié)原料，由于這批馬來西亞粉屬于小礦種，公司從未使用過，但是價(jià)格上有優(yōu)勢(shì)。為了生產(chǎn)上更有效的利用它，石鋼有關(guān)技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行了配礦實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)燒結(jié)實(shí)驗(yàn)的工藝參數(shù)、燒結(jié)成分及冶金性能等指標(biāo)綜合分析，初步摸清了配加馬來西亞礦后對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)各項(xiàng)指標(biāo)的影響，為生產(chǎn)采用合理的配比和操作方式提供了依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)方案的制定

1.1 原料條件

實(shí)驗(yàn)所用原、燃料及熔劑均取自石鋼生產(chǎn)車間，其化學(xué)成分見表1。

表1 原料化學(xué)成分／%

從成分上看，馬來西亞礦具有較高的品位，且SiO2及Al2O3的含量適中，在較大比例配加時(shí)不會(huì)對(duì)燒結(jié)礦成分產(chǎn)生影響，所以在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，適當(dāng)提高了馬礦的最高配比，同時(shí)檢驗(yàn)馬粉在不同比例下對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的影響。

1.2 配料及工藝條件

燒結(jié)杯試驗(yàn)是模擬石家莊鋼鐵公司燒結(jié)廠的實(shí)際生產(chǎn)情況。燒結(jié)杯內(nèi)徑為300 mm，各次試驗(yàn)用料按試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案配料，每次試驗(yàn)的總原料量為100 kg，人工加水拌勻后加入φ600 mm×1200 mm的小型園筒混料機(jī)內(nèi)進(jìn)行混勻造球，混勻造球的時(shí)間控制為10 m in。燒結(jié)杯底層放置4 kg大于10 mm的成品燒結(jié)礦作為鋪底料，燒結(jié)料層厚度控制為600 mm，燒結(jié)負(fù)壓控制為12000 Pa。燒結(jié)點(diǎn)火溫度控制為1150℃，燒結(jié)點(diǎn)火時(shí)間為1 min，燒結(jié)點(diǎn)火負(fù)壓控制為8000 Pa，將燒結(jié)廢氣溫度開始下降時(shí)定為燒結(jié)終點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

由于沒有馬來西亞礦的燒結(jié)特性及礦相分析資料，單從外觀以及燒損1.79%來看，其粒度偏細(xì)而且結(jié)晶水含量不高，因此可以認(rèn)為和澳礦及巴西礦的燒結(jié)特性能相去甚遠(yuǎn)[1-3]，所以不采用替代式方案，而采用逐漸提高馬來西亞礦占所有新礦的比例的方案，且實(shí)驗(yàn)梯度為 5%。通過單燒試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)一些影響其單燒性能的因素，能夠反映一定的趨勢(shì)，如粒度、燒損、SiO2含量、礦石熔點(diǎn)、礦物組成對(duì)燒結(jié)速度、成品率等的影響[4]。根據(jù)石鋼的原料條件，燒結(jié)配礦試驗(yàn)條件為：堿度為2，固定碳含量為3.8%，水分控制在7.5%左右，MgO含量為2.8%左右。研究各種鐵礦粉配比對(duì)燒結(jié)過程及燒結(jié)礦質(zhì)量的影響規(guī)律。各種礦粉配比做到均勻分散，齊整可比，得到最佳的配礦組合。具體的試驗(yàn)方案見表2。

圖1 燒結(jié)試驗(yàn)裝置示意圖

表2 燒結(jié)配料試驗(yàn)方案(%)

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 燒結(jié)礦利用系數(shù)

燒結(jié)礦技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

表3 燒結(jié)礦的技術(shù)指標(biāo)

燒結(jié)礦利用系數(shù)如圖2所示。由各方案利用系數(shù)的對(duì)比圖可以看到，與基礎(chǔ)方案比較，配加馬來西亞礦導(dǎo)致燒結(jié)利用系數(shù)升高，但是升高幅度與配加比例成反向?qū)?yīng)關(guān)系，當(dāng)馬來西亞礦比例為20%時(shí)，利用系數(shù)降至低于基礎(chǔ)方案。影響因素有：馬來西亞礦是粒度為1mm以下的細(xì)粉料，一定比例配加后，有利于改善造球，提高料層透氣性；但是馬來西亞礦燒損較低、隨著馬來西亞礦比例逐步增加，綜合礦物的燒損下降（高結(jié)晶水的礦物總比例下降），會(huì)造成燒結(jié)料層的收縮量下降、透氣性變差，導(dǎo)致利用系數(shù)的下降。

圖2 燒結(jié)礦利用系數(shù)

2.2 燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度及返礦率指標(biāo)

燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度及返礦率指標(biāo)分別見圖3和圖4。由圖3可見，與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)比較，馬來西亞礦的配加造成燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度有提高的趨勢(shì)，當(dāng)馬來西亞礦配加到 15%（方案三），強(qiáng)度升高的趨勢(shì)出現(xiàn)拐點(diǎn)，方案四（馬礦20%）較方案三轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度下降2個(gè)百分點(diǎn)；由圖4可見，馬來西亞礦的配加對(duì)返礦率變化影響不十分明顯，出現(xiàn)圖3中方案一返礦率向上波動(dòng)的原因可能是水分波動(dòng)的影響。

圖3 燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度

圖4 燒結(jié)礦返礦率

由以上分析得出以下幾點(diǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

（1）通過試驗(yàn)可以看出，在當(dāng)前燒結(jié)原料基礎(chǔ)上，配加適當(dāng)比例的馬來西亞礦有利混勻礦造球，有利于提高燒結(jié)產(chǎn)量，也有利于轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的改善。

（2）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，馬來西亞礦適宜的配加比例為10%～15%。

（3）從配水造球過程來看，配加馬來西亞礦粉后，混勻料造球能力提高，配水量應(yīng)由一定幅度的下降，考慮試驗(yàn)中生石灰配水消化與生產(chǎn)控制過程不同，建議混勻礦水分控制在8.4%～9.2%。

3 生產(chǎn)的跟蹤情況及分析

表4和表5為使用馬來西亞礦后的鋪垛配比情況，表6和表7為馬來西亞礦使用前后燒結(jié)礦成分和轉(zhuǎn)鼓指數(shù)的對(duì)比情況，從表3和表4可以看出燒結(jié)在使用了一定比例的馬來西亞礦以后對(duì)提高燒結(jié)礦的品位和控制Al2O3的含量有一定的幫助。

值得注意的是一燒在使用7%的馬來西亞礦以后，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提高了近0.4個(gè)百分點(diǎn)，這和燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是一致的，之后一燒保持馬來西亞礦7%的比例不變的情況下，配入了8%的秘魯精粉，結(jié)果燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)繼續(xù)上升，可以看出在目前燒結(jié)生產(chǎn)配入富含結(jié)晶水礦的比例較大的情況下，適當(dāng)提高諸如馬來西亞礦和秘魯?shù)V的比例，對(duì)提高燒結(jié)礦的強(qiáng)度有一定的益處。

二燒使用馬來西亞礦后，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)略有下降，但下降的幅度不大，在使用比例由7%增加到10%以后，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)基本不變，這種結(jié)果可能和生產(chǎn)的過程控制有關(guān)。而后10月10日～10月30日馬來西亞礦配比降到7%，同時(shí)配加了8%的秘魯粉，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)同時(shí)也得到了提高，在10月30日～11月2日馬來西亞礦比例繼續(xù)提高到10.2%時(shí)，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)也跟著提高了近0.9個(gè)百分點(diǎn)，這個(gè)結(jié)果和一燒的情況是基本一致的。

表4 一燒鋪垛情況

表5 二燒鋪垛情況

表6 一燒燒結(jié)礦使用馬粉前后指標(biāo)對(duì)比情況

表7 二燒燒結(jié)礦使用馬粉前后指標(biāo)對(duì)比情況

4 課題結(jié)論及效益計(jì)算

用馬來西亞礦代替目前單品位價(jià)格最低，燒結(jié)性能也較好的FMG礦，產(chǎn)生的效益如下表8所示。

表8 使用馬粉效益計(jì)算

由上表可見使用馬來西亞礦后2009年10月份的效益為18.57萬元。

5 結(jié) 論

通過試驗(yàn)可以看出，在當(dāng)前燒結(jié)原料基礎(chǔ)上，配加適當(dāng)比例的馬來西亞礦有利混勻礦造球，有利于提高燒結(jié)產(chǎn)量，也有利于轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的改善。

從生產(chǎn)實(shí)踐上看，配加馬來西亞礦后比例和過程控制得當(dāng)，對(duì)生產(chǎn)基本沒有不良的影響，如果價(jià)格上有優(yōu)勢(shì)，今后可以繼續(xù)提高馬來西亞礦的使用比例。

[1] 李曉云, 時(shí)越, 胡慶利, 等. 唐鋼燒結(jié)配加揚(yáng)迪礦的實(shí)踐[J]. 燒結(jié)球團(tuán), 2007, 32(1): 51-55

[2] 遲富新. 360M2燒結(jié)機(jī)提高澳礦配比的生產(chǎn)實(shí)踐[J]. 本鋼技術(shù), 2009, 4: 7-9

[3] 于原浩, 馮根生, 蘇東學(xué). 改善燒結(jié)礦質(zhì)量降低高爐煉鐵燃耗[J]. 鋼鐵, 2008, 43(12): 99-102

[4] 翟立委, 周明順, 任偉, 等. 巴西Vale低硅鐵礦粉燒結(jié)性能研究[J]. 鞍鋼技術(shù), 2009, 4: 22-25

[5] 彭志堅(jiān), 陳鐵軍, 翁德明, 等. 武鋼燒結(jié)廠燒結(jié)料燒結(jié)性能的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2003, 26(4): 348-351