魏太林 張曉亮 牛衛(wèi)軍，2 余麗娜

(1.安陽鋼鐵股份有限公司;2.武漢科技大學(xué))

高爐配加經(jīng)濟(jì)礦料生產(chǎn)實(shí)踐*

魏太林1張曉亮1牛衛(wèi)軍1，2余麗娜1

(1.安陽鋼鐵股份有限公司;2.武漢科技大學(xué))

經(jīng)濟(jì)礦料通常由褐鐵礦或半褐鐵礦組成，含鐵品位低、雜質(zhì)多，在燒結(jié)中配加它是鋼鐵行業(yè)應(yīng)對資源危機(jī)、降低生產(chǎn)成本的有效措施之一。安鋼通過生產(chǎn)試驗(yàn)與理論探索，燒結(jié)經(jīng)濟(jì)礦料的使用量占到了鐵礦粉消耗總量的50.1%，成本下降10%左右，完全適應(yīng)了大配比經(jīng)濟(jì)礦料燒結(jié)生產(chǎn)。同時，高爐操作為適應(yīng)低品位經(jīng)濟(jì)礦料采取了各種措施，實(shí)現(xiàn)了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

經(jīng)濟(jì)礦料 褐鐵礦 燒結(jié) 高爐

0 引言

隨著我國鋼鐵產(chǎn)能的不斷擴(kuò)張，戰(zhàn)略性資源的爭奪日趨激烈，品質(zhì)優(yōu)良的鐵礦石價格居高不下，采購變得日趨困難。從國內(nèi)外礦石資源分布和燒結(jié)技術(shù)發(fā)展趨勢來看，在燒結(jié)中配加低品位大比例廉價的經(jīng)濟(jì)礦料是鋼鐵行業(yè)應(yīng)對危機(jī)、降低燒結(jié)成本、優(yōu)化資源配置的有效措施之一［1－3］。顯然，安鋼作為一個中原鋼鐵企業(yè)，對低品位經(jīng)濟(jì)礦料在燒結(jié)和高爐中的生產(chǎn)研究是十分必要的。

大多數(shù)經(jīng)濟(jì)礦料都由褐鐵礦或半褐鐵礦組成，同時存在大量的對高爐有害的微量元素，如鋅、鉀、鈉等，而且品位較低、雜質(zhì)較多。褐鐵礦是含水氧化鐵礦石，是一種含結(jié)晶水約10%的赤鐵礦，其化學(xué)式nFe2O3·mH2O，與高品質(zhì)礦石的含鐵品位和市場價格相比，兩類鐵礦石價格差別很大，在300～350元/t之間，但扣除SiO2后的含鐵品位相差并不大。褐鐵礦在國內(nèi)外許多燒結(jié)廠已廣泛使用，配比一般為10%～35%，以寶鋼為首，褐鐵礦的比例從15%逐步提高到2010年的35%;日本和韓國鋼鐵公司褐鐵礦使用比例在30%以上，最高達(dá)到50%［4－8］。

1 配加經(jīng)濟(jì)礦料燒結(jié)實(shí)驗(yàn)研究

1.1 經(jīng)濟(jì)礦燒結(jié)特點(diǎn)

經(jīng)濟(jì)礦料中的褐鐵礦結(jié)構(gòu)疏松、吸水性強(qiáng)，還原性好，同化性好，而且SiO2含量偏高、燒損高。在生產(chǎn)燒結(jié)礦時，會有以下幾方面問題產(chǎn)生:

1)由于密度小、填充率低和結(jié)晶水分解，又會造成燒結(jié)礦氣孔率高、燒成率低等問題，影響燒結(jié)產(chǎn)量和質(zhì)量;

2)吸水性強(qiáng)使燒結(jié)過程中需要的水分較大，對點(diǎn)火質(zhì)量要求高，易形成過濕層;

3)SiO2含量偏高會使燒結(jié)礦品位降低，燒結(jié)過程中易形成硅酸鈣不利于燒結(jié)礦質(zhì)量和降低煉鐵能耗;

4)雖然褐鐵礦同化性好，但燒結(jié)過程中液相量中硅酸鹽比例增大，流動性差，燒結(jié)料層內(nèi)孔隙大，燒結(jié)礦強(qiáng)度差。

因此，高爐使用褐鐵礦，一直是困擾煉鐵企業(yè)的一大難題。在這方面，安鋼經(jīng)過努力攻克了這一難題。為克服褐鐵礦對燒結(jié)礦質(zhì)量的負(fù)面影響，滿足高爐對燒結(jié)礦的要求，燒結(jié)車間從2010年開始進(jìn)行了大量的試驗(yàn)和研究，對燒結(jié)生產(chǎn)過程的工藝技術(shù)參數(shù)和設(shè)備配置、操作條件進(jìn)行了總體調(diào)整。最終，使燒結(jié)生產(chǎn)能夠順利接受高燒損經(jīng)濟(jì)礦料的生產(chǎn)條件，取得良好的質(zhì)量指標(biāo)。

1.2 經(jīng)濟(jì)礦料燒結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

安鋼配加經(jīng)濟(jì)礦料試驗(yàn)情況見表1，配加經(jīng)濟(jì)礦料試驗(yàn)的主要技術(shù)指標(biāo)見表2。其中粉礦1、粉礦3結(jié)晶水含量達(dá)到了10.5%，屬于褐鐵礦，粉礦2結(jié)晶水含量在5.5%左右，屬于半褐鐵礦。

表1 配加經(jīng)濟(jì)礦料試驗(yàn)情況

表2 配加經(jīng)濟(jì)礦料試驗(yàn)的主要技術(shù)指標(biāo)

試驗(yàn)中通過調(diào)節(jié)水炭和焦粉、熔劑粒度、料層調(diào)整等措施，尋找最優(yōu)的工藝操作制度，以褐鐵礦為主的燒結(jié)實(shí)驗(yàn)基本上取得成功。

2 配加經(jīng)濟(jì)礦料燒結(jié)工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐

2.1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析

通過實(shí)驗(yàn)研究，安鋼經(jīng)濟(jì)礦料使用比例逐漸增大，如圖1所示。2011年經(jīng)濟(jì)礦料最高配礦比例達(dá)到所用鐵礦粉的50.10%，安鋼2011年高比利經(jīng)濟(jì)礦料的大部分配比見表3，各配比所對應(yīng)燒結(jié)礦化學(xué)成分見表4。由圖1和表3、表4可以看出，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、篩分指數(shù)、小于10 mm粒級含量隨經(jīng)濟(jì)礦料配比增高增加，其變化并不大，質(zhì)量也穩(wěn)定。

圖1 燒結(jié)礦質(zhì)量隨經(jīng)濟(jì)礦料配比的變化

表3 2011年燒結(jié)配料結(jié)構(gòu)%

表4 燒結(jié)礦化學(xué)成分 %

2.2 配加經(jīng)濟(jì)礦料燒結(jié)生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)

經(jīng)過多年來對經(jīng)濟(jì)礦料燒結(jié)生產(chǎn)技術(shù)的研究探索及實(shí)踐，獲得了以下經(jīng)濟(jì)礦料燒結(jié)的關(guān)鍵性技術(shù):

1)針對羅泊河礦、揚(yáng)迪粉等鐵礦結(jié)晶水含量高、礦質(zhì)疏松、吸水性強(qiáng)等特點(diǎn)，安鋼提出了控制燃料粒度，增大混合料水分、增厚料層、處理料面、控制紅火層的操作方法。

2)一般情況下不主張大溫度燒結(jié)，容易造成局部過濕，影響透氣性，但是大配比使用褐鐵礦時，由于礦質(zhì)疏松，吸水性強(qiáng)，考慮水分給料層帶來的負(fù)面影響，將混合料水分控制在至8.5%～9.5%，滿足燒結(jié)造粒需求的同時盡量降低同時考慮水分給料層帶來的負(fù)面影響，提高大煙道溫度至130℃～140℃。

3)在條件允許情況下盡量提高料層厚度，達(dá)到了超過欄板50 mm以上，控制邊緣效應(yīng)，同時采用刮料器適當(dāng)壓料并保持料面平整，可以起到增加混合料堆密度，提高負(fù)壓控制垂直燒結(jié)速度和保證燒結(jié)料面點(diǎn)火的效果。

4)控制紅火層厚度在150 mm以下，降低燒結(jié)溫度促進(jìn)鐵酸鈣液相的形成，從而達(dá)到提高燒結(jié)礦強(qiáng)度的目的。

3 高爐應(yīng)對經(jīng)濟(jì)礦料的措施

3.1 縮小風(fēng)口或使用長風(fēng)口，適當(dāng)降低冶煉強(qiáng)度

低品質(zhì)礦雜質(zhì)多、堿金屬多，高爐以低品質(zhì)礦為原料易造成高硫高砷高鋁、大渣量等現(xiàn)象，容易造成爐缸不活、爐渣粘稠等，安鋼高爐通過縮小風(fēng)口面積或使用長風(fēng)口，保證風(fēng)口前的實(shí)際風(fēng)速，提高煤氣流向爐缸中心的穿透力，活躍爐缸工作狀態(tài)，來降低此種弊端。

鼓風(fēng)進(jìn)入高爐具有一定的速度和動能，風(fēng)口回旋區(qū)的形狀和大小，反映風(fēng)口進(jìn)風(fēng)狀態(tài)，影響氣流和溫度分布，以及爐缸的均勻活躍程度。高爐冶煉要求回旋區(qū)有適宜的深度，過大或過小都將造成煤氣流分布不均，中心或邊緣過分發(fā)展。

改變風(fēng)口尺寸、長度是高爐調(diào)整送風(fēng)制度的重要手段。在入爐風(fēng)量不變的情況下，縮小風(fēng)口面積，風(fēng)口前風(fēng)速隨之增大，鼓風(fēng)動能就增大。在風(fēng)壓基本不變的情況下，縮小風(fēng)口面積首先保證風(fēng)口前鼓風(fēng)速度，使煤氣流克服大渣量的影響，盡量吹透中心，使?fàn)t內(nèi)煤氣流分布均勻。其次，適當(dāng)降低冶煉強(qiáng)度，間接降低了每次出鐵之間的渣量，利于高爐冶煉穩(wěn)定順行。

3.2 改變渣相，提高渣中MgO含量

保持爐渣合適的流動性，適當(dāng)控制爐渣粘度在低品位礦冶煉工藝中至關(guān)重要。低品位礦冶煉，噸鐵渣量明顯增大，且低品位礦中Al2O3較高，爐渣中容易出現(xiàn)高熔點(diǎn)礦物尖晶石(熔化溫度高達(dá)2135℃)，這種礦物尖晶石的結(jié)晶能力很強(qiáng)，在爐渣中極易形成固體，造成爐渣粘度大，流動性差。

MgO含量對爐渣粘度影響很大，爐渣中Al2O3含量和二元堿度確定時，隨著MgO含量增加，在一定范圍內(nèi)粘度下降，流動性得到明顯改善。因?yàn)榧哟笤蠱gO含量可避免渣中出現(xiàn)高熔點(diǎn)的2CaO·SiO2，還可帶入較多的 O2－離子，減少 Si－O、Al－O陰離子團(tuán)的聚合度，破壞他們的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成簡單的單、雙四面體結(jié)構(gòu)。高爐操作時，把爐渣中MgO/Al2O3作為重要控制參數(shù)，通過配加蛇紋石增加渣中MgO含量，隨著MgO在一定范圍內(nèi)的適當(dāng)提高，爐渣組成進(jìn)入低粘度的黃長石(2CaO·MgO·2SiO2)初晶區(qū)范圍，在此區(qū)域內(nèi)，熔化溫度和爐渣粘度較低，從而改善了爐渣的流動性。

3.3 調(diào)整裝料制度，適當(dāng)發(fā)展邊緣，保順行

合理的裝料制度對于高爐穩(wěn)定順行十分關(guān)鍵。無料鐘布料，通過在爐內(nèi)形成一定的布料平臺和中心漏斗，確保礦石和焦炭在爐喉半徑上有一個合適的礦焦比。由于焦炭的透氣性比礦石好，礦焦比大的地方煤氣在爐內(nèi)上升的阻力也大;相反，礦焦比小的地方煤氣在爐內(nèi)上升的阻力就小。

安鋼高爐重視用爐頂CO2曲線、爐喉十字測溫來判斷爐內(nèi)煤氣流的分布狀況，透氣性好的地方即較發(fā)展的地方通過的煤氣流大，CO2含量低，爐喉溫度較高;透氣性不好的地方不易發(fā)展，通過的煤氣流小，CO2含量高，爐喉溫度較低。通過煤氣曲線、爐喉十字測溫判斷爐內(nèi)礦石及焦炭的分布，礦石多的地方透氣性低，焦炭多的地方透氣性好。利用多環(huán)布料和中心加焦，優(yōu)化布料矩陣，確保中心氣流暢通，同時適當(dāng)發(fā)展邊緣煤氣流，使其達(dá)到較為合理的邊緣和中心煤氣流分布，在保證較好的煤氣利用率的同時兼顧高爐穩(wěn)定順行。

4 結(jié)語

1)在燒結(jié)中配加經(jīng)濟(jì)礦料是鋼鐵行業(yè)應(yīng)對資源危機(jī)、降低燒結(jié)成本的有效措施之一。安鋼作為內(nèi)陸鋼鐵企業(yè)，對經(jīng)濟(jì)礦料燒結(jié)生產(chǎn)及利用的研究是十分必要的。

2)安鋼通過實(shí)驗(yàn)研究與不斷探索，經(jīng)濟(jì)礦料的使用量占到了鐵礦粉消耗總量的50.1%，成本下降了10%左右。2009年以來，安鋼對燒結(jié)生產(chǎn)中低品位燒結(jié)礦的配比呈上升趨勢，2011年為50%以上，適應(yīng)了高比例經(jīng)濟(jì)礦料燒結(jié)冶煉。

3)安鋼通過對經(jīng)濟(jì)礦料燒結(jié)技術(shù)的試驗(yàn)研究與不斷探索，獲得了關(guān)鍵性的技術(shù)，找到了適合安鋼高爐冶煉需求的經(jīng)濟(jì)礦料生產(chǎn)及冶煉方法，并在高爐操作上主動調(diào)整，以適應(yīng)這種低品位經(jīng)濟(jì)礦料入爐冶煉，較好地實(shí)現(xiàn)了低原料成本冶煉，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)煉鐵。

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PRODUCTION PRACTICE OF ADDING ECONOMIC IRON ORES IN BF

Wei Tailin1Zhang Xiaoliang1Niu Weijun1，2Yu Lina1
(1.Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd. 2.University of Science and Technology Wuhan)

Economic iron ores consist of limonite or semi－ limonite with low Fe grade and more impurities.Adding economic iron ores in sintering production is one of the effective measures for facing resources crisis and reducing sintering cost in steel industry.Through experimental research and theoretical exploration，the amount of economic iron ores has increased to 50.1%，the cost reduced by about 10%，it can fully adapt to the sintering production with high ratio of economic ores.Meanwhile，some measures are taken for adapting the low quality iron ores in BF operation，good economical and technical target are finally obtained.

economic iron ores limonite sintering BF

2011－11－8