劉振林，萬(wàn)繼成，周長(zhǎng)強(qiáng)，楊金福

（山鋼股份濟(jì)南分公司煉鐵廠，山東濟(jì)南　250101）

試驗(yàn)研究

塞拉利昂鐵精粉的燒結(jié)試驗(yàn)研究

劉振林，萬(wàn)繼成，周長(zhǎng)強(qiáng)，楊金福

（山鋼股份濟(jì)南分公司煉鐵廠，山東濟(jì)南250101）

塞拉里昂鐵精粉具有品位高、SiO2含量低、Al2O3含量和灼減高、粒度粗以及堿金屬等有害元素含量低等特點(diǎn)，隨著其比例的升高，燒結(jié)利用系數(shù)降低、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度總體呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，固體燃耗呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，燒結(jié)礦平均粒徑呈現(xiàn)減小趨勢(shì)；燒結(jié)礦RDI（+3.15 mm的比例）總體呈降低趨勢(shì)；燒結(jié)礦還原度總體呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)；燒結(jié)礦軟化開(kāi)始溫度1 120℃以上，軟化區(qū)間較窄。綜合考慮，塞拉里昂鐵精粉合適的比例為10%以內(nèi)，最好不超過(guò)15%。另外，該鐵精粉具有褐鐵礦的性質(zhì)，在鐵精粉配加比例比較高時(shí)，要適當(dāng)提高混合料水分配加量，以改善料層透氣性。

塞拉里昂鐵精粉；燒結(jié)試驗(yàn)；同化性；冶金性能

1　前言

塞拉利昂礦業(yè)有限公司生產(chǎn)的鐵精粉（簡(jiǎn)稱塞礦鐵精粉），具有品位高、SiO2含量低、Al2O3含量和灼減高而且粒度比較粗的特點(diǎn)。為了解塞礦鐵精粉的燒結(jié)性能以及冶金性能，為今后塞礦鐵精粉的合理使用提供技術(shù)支撐，在濟(jì)鋼目前原燃料條件下，開(kāi)展了塞礦鐵精粉的同化性能和配加不同比例塞礦鐵精粉后的燒結(jié)性能以及燒結(jié)礦冶金性能變化趨勢(shì)等的系列試驗(yàn)研究。

2　試驗(yàn)過(guò)程

2.1試驗(yàn)用原燃料性能

試驗(yàn)用原燃料化學(xué)成分及粒度組成見(jiàn)表1、表2。

表1　試驗(yàn)用原燃料化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

表2　試驗(yàn)用原燃料粒度

從表1可以看出，塞礦鐵精粉與塞礦粗粉相比，其品位和TiO2有所升高，Al2O3和灼減有較大幅度的降低。另外，該鐵精粉基本不含Zn，其他有害元素含量也都不高，皆達(dá)到濟(jì)鋼驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)JGY 026—2011鐵礦石采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)要求。

由表2可知，現(xiàn)場(chǎng)所取澳洲PB粗粉、塞礦粗粉（不含塊）粒度適中，平均粒徑分別為3.01 mm和2.99 mm；委內(nèi)瑞拉細(xì)粉和巴西高硅粗粉粒度較細(xì)，＜1 mm的比例較高，分別為51.26%和51.54%；燒結(jié)返粉粒度較粗，平均粒徑達(dá)到6.66 mm；國(guó)內(nèi)鐵精粉和塞礦鐵精粉粒度較粗，-0.074 mm的比例分別為33.78%和20.67%。

從熔劑粒度來(lái)看，輕燒白云石粉粒度較細(xì)，＜3 mm的比例達(dá)到95.15%；生石灰粒度相對(duì)較粗，＜3 mm的比例只有81.18%。

從燃料粒度情況看，＜1 mm部分為41.44%，＜3 mm的比例為77.8%，＞5 mm的比例占9.51%，其平均粒徑為2.06 mm，總體粒度分布比較合理。

2.2試驗(yàn)研究總體思路

1）檢測(cè)塞礦鐵精粉的最低同化溫度，從而了解其同化性能，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行燒結(jié)杯試驗(yàn)，進(jìn)一步了解其燒結(jié)性能和冶金性能。

2）在制定燒結(jié)試驗(yàn)方案時(shí)，燒結(jié)礦堿度和燒結(jié)礦鎂鋁比（MgO/Al2O3）保持不變。

3）通過(guò)塞礦粗粉與塞礦鐵精粉的對(duì)比試驗(yàn)，了解塞礦鐵精粉和目前濟(jì)鋼使用的塞礦粗粉在燒結(jié)性能、冶金性能等方面的變化。

4）通過(guò)配加不同比例塞礦鐵精粉的系列試驗(yàn)，了解隨著塞礦鐵精粉比例的升高，燒結(jié)利用系數(shù)、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、粒度組成、RDI和RI以及熔滴性能的變化趨勢(shì)。

2.3同化性試驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)備包括稱量裝置、壓樣裝置及箱式馬弗爐。試驗(yàn)原料要求干燥，粒度＜0.15 mm。

分別稱取質(zhì)量0.8 g鐵礦粉和質(zhì)量1.8 g CaO分析純；分別壓制直徑8 mm鐵礦粉和直徑20 mm氧化鈣小餅；將鐵礦粉小餅放在CaO小餅上部；將疊加在一起的鐵礦粉小餅和CaO小餅放進(jìn)溫度設(shè)定好的箱式馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)。

鐵礦粉的同化性反映其與CaO反應(yīng)的能力，用最低同化溫度來(lái)表示。最低同化溫度以鐵礦粉與CaO小餅接觸面上生成略大于鐵礦粉小餅一圈的反應(yīng)物為其同化特征，此時(shí)的溫度即最低同化溫度。試驗(yàn)用鐵礦粉的同化溫度見(jiàn)表3。

表3　試驗(yàn)用鐵礦粉的最低同化溫度℃

由表3可以看出，塞礦鐵精粉同化溫度適中，比國(guó)內(nèi)鐵精粉、委粉和塞礦粗粉都低，但比PB粉和巴西高硅粗粉高。

2.4燒結(jié)杯試驗(yàn)

采取傳統(tǒng)燒結(jié)杯試驗(yàn)研究方法，燒結(jié)杯內(nèi)徑250 mm，高度590 mm。試驗(yàn)時(shí)，按照燒結(jié)混合料配比準(zhǔn)確地稱量配料進(jìn)行干濕混合，預(yù)先將重3 kg的鋪底料（粒度為10～16 mm）平鋪到爐蓖條上，然后人工將混合好的燒結(jié)料裝入燒結(jié)杯，并壓料5 mm，刮平后點(diǎn)火。點(diǎn)火使用液化氣，點(diǎn)火時(shí)間1.5 min，點(diǎn)火負(fù)壓6.5 kPa，點(diǎn)火溫度1 100℃，燒結(jié)負(fù)壓12.5 kPa。

燒結(jié)礦鎂鋁比控制在1.0；塞礦鐵精粉的比例由5%逐步提高到30%，同時(shí)相應(yīng)降低澳洲PB粗粉的比例來(lái)實(shí)現(xiàn)中和料結(jié)構(gòu)的變化。根據(jù)試驗(yàn)所用鐵礦粉的同化性能，設(shè)計(jì)了1組對(duì)比試驗(yàn)和6組系列試驗(yàn)。試驗(yàn)方案見(jiàn)表4、表5，燒結(jié)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6、表7，燒結(jié)礦的軟熔滴落性能（由萊鋼技術(shù)中心檢測(cè)）見(jiàn)表8。

表4　塞礦鐵精粉試驗(yàn)方案%

表5　具體燒結(jié)杯試驗(yàn)方案kg

3　試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1對(duì)比試驗(yàn)分析

由表6可以看出，試驗(yàn)1與基準(zhǔn)期相比，即配加5%的塞礦精粉與配加5%的塞礦粗粉相比，在其他條件保持不變的情況下，指標(biāo)變化分析如下。

1）燒結(jié)利用系數(shù)有所降低。主要原因是由于塞礦鐵精粉成球性較差，影響了料層透氣性，燒結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，試驗(yàn)1比基準(zhǔn)期長(zhǎng)3.04 min。

2）燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度有所升高。主要原因:一是由于塞礦鐵精粉SiO2含量較高，在同樣燒結(jié)礦堿度下配加生石灰粉量增加，利于鐵酸鈣的生成；二是塞礦鐵精粉的灼減較低，也利于燒結(jié)礦強(qiáng)度的提高。

3）固體燃耗有所降低。主要原因是塞礦鐵精粉灼減較低，比塞礦粗粉低2.15%，燒結(jié)礦出礦率較高（2.05%）。

4）燒結(jié)礦平均粒徑有所增大（見(jiàn)表7）。試驗(yàn)期比基準(zhǔn)期提高0.45 mm。

5）與基準(zhǔn)期相比，還原度提高4.29%，低溫還原粉化率降低2.30%，但能夠滿足高爐生產(chǎn)需要。

6）由表8可以看出，基準(zhǔn)期和試驗(yàn)1燒結(jié)礦的熔滴性能總體都不錯(cuò)。試驗(yàn)1與基準(zhǔn)期相比，軟化開(kāi)始溫度低36℃、軟化區(qū)間寬2℃、軟熔帶寬度寬13℃；而且最大壓差較高，S值也高。

表6　燒結(jié)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

表7　燒結(jié)礦粒度組成及其平均粒徑

表8　試驗(yàn)燒結(jié)礦的軟熔滴落性能

綜合評(píng)價(jià):試驗(yàn)1燒結(jié)礦的熔滴性能不如基準(zhǔn)期燒結(jié)礦的熔滴性能。

3.2不同塞礦鐵精粉比例的影響

根據(jù)表6～8的試驗(yàn)結(jié)果，可以看出隨塞礦鐵精粉比例的提高燒結(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的變化。

1）燒結(jié)利用系數(shù)總體呈降低趨勢(shì)。主要是由于隨著塞礦鐵精粉比例的提高，混合料平均粒徑呈明顯的減小趨勢(shì)。

2）燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度總體呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。當(dāng)塞礦鐵精粉比例在5%～20%時(shí)，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度總體穩(wěn)定在78.5%～79.5%。但當(dāng)塞礦鐵精粉比例繼續(xù)提高到20%以上時(shí)，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度急劇降低。

3）燒結(jié)固體燃耗總體呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。主要原因是隨著塞礦鐵精粉比例的提高，燒結(jié)礦出礦率降低。

4）燒結(jié)礦平均粒徑總體呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。其中＜5 mm比例呈現(xiàn)明顯的升高趨勢(shì)；5～10 mm的比例也呈現(xiàn)升高趨勢(shì)；10～16 mm的比例變化不大；16～25 mm的比例總體呈現(xiàn)降低趨勢(shì)；25～40 mm的比例出現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)；＞40 mm的比例燒結(jié)礦總體呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。

5）燒結(jié)礦化學(xué)成分。經(jīng)檢測(cè)，基準(zhǔn)期與試驗(yàn)期燒結(jié)礦的化學(xué)成分見(jiàn)表9，可以看出，7組試驗(yàn)的燒結(jié)礦成分穩(wěn)定，品位皆在57%以上，SiO2多數(shù)控制在4.60%左右，燒結(jié)礦氧化亞鐵基本控制在8%～9.7%之間，燒結(jié)礦堿度在1.90±0.10波動(dòng)范圍之內(nèi)。

6）燒結(jié)礦RDI和RI。由表6可以看出，從基準(zhǔn)期到試驗(yàn)期的方案6，隨著塞礦鐵精粉比例的升高，燒結(jié)礦RDI（+3.15 mm的比例）總體呈降低趨勢(shì)；燒結(jié)礦還原度總體呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，具體呈現(xiàn)先升高、后降低、再升高、再降低的趨勢(shì)。

7）由表8可以看出，從基準(zhǔn)期到試驗(yàn)6，燒結(jié)礦軟化開(kāi)始溫度都在1 120℃以上，軟化區(qū)間較窄；軟熔帶寬度試驗(yàn)3最窄，其次是試驗(yàn)5，再就是基準(zhǔn)期。從基準(zhǔn)期到試驗(yàn)6，最大壓差和熔滴特性指數(shù)總體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。

表9　燒結(jié)礦化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

4　混合料水分的影響

為探究高比例塞礦鐵精粉條件下混合料水分對(duì)燒結(jié)性能的影響，以試驗(yàn)6方案為基礎(chǔ)，配加不同水量進(jìn)行燒結(jié)杯試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10和表11。

表10　不同混合料水分下燒結(jié)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

表11　不同混合料水分燒結(jié)礦粒度組成及平均粒徑

由表10、表11可以看出，隨著混合料配加水量的增加，混合料水分由7.52%提高到7.96%，又進(jìn)一步提高到9.21%，混合料平均粒徑由3.20 mm增大到4.20 mm，料層透氣性明顯改善，燒結(jié)利用系數(shù)由1.103 t/（m2·h）逐步提高到1.418 t/（m2·h），生產(chǎn)率提高22.22%；同時(shí)，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提高，固體燃耗降低，燒結(jié)礦粒度組成改善，其平均粒徑由16.01 mm提高到21.94 mm。試驗(yàn)表明，該鐵精粉具有褐鐵礦的性質(zhì)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，在合適的水分范圍內(nèi)，應(yīng)盡量多配加水，以改善料層的透氣性，達(dá)到提高燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的目的。

5　結(jié)論和建議

5.1塞礦鐵精粉與塞礦粗粉相比，具有品位高、二氧化鈦含量高、三氧化二鋁含量低、灼減低的特點(diǎn)；同時(shí)塞礦鐵精粉堿金屬等有害元素含量皆比較低，達(dá)到企業(yè)采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.2塞礦鐵精粉的同化性能好于塞礦粗粉。

5.3隨著塞礦鐵精粉比例的升高，一是燒結(jié)利用系數(shù)降低、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度總體呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，固體燃耗呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，燒結(jié)礦平均粒徑呈現(xiàn)減小趨勢(shì)。二是燒結(jié)礦RDI（+3.15 mm的比例）總體呈降低趨勢(shì)；燒結(jié)礦還原度總體呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，具體呈現(xiàn)先升高、再降低、再升高、再降低的趨勢(shì)。三是燒結(jié)礦軟化開(kāi)始溫度都在1 120℃以上，軟化區(qū)間皆比較窄；四是最大壓差和熔滴特性指數(shù)皆呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，該鐵精粉合適的比例為10%以內(nèi)，最好不超過(guò)15%。

5.4塞礦鐵精粉具有褐鐵礦性質(zhì)，在其配比比較高時(shí)，要適當(dāng)提高混合料水分，以改善料層透氣性。

Abstrraacctt::Sierra Leone powdered iron has the better properties of higher grade，less SiO2，more Al2O3content and burning lose，coarse grained and less harmful element content.As increasing of the adding amount of the powder，sintering utilization factor is reduced，the drum strength wholly is decreased，the solid fuel consumption is rising，and average grain is decreasing.Sinter RDI（+3.15 mm ratio）trends to drop，reduction degree of the sinter trends to rise.The beginning softening temperature is higher than 1 120℃，and softening range is limit.Generally weight，a likely content of Sierra Leone powdered iron is less than 10%，don’t excess 15%.And due to the powder has the nature of limonite，to improve gas permeability，so when add higher of the powder，mixture moisture should slightly higher.

Key worrddss::Sierra Leone powdered iron；sintering test；assimilability；metallurgy property

A Study on Sintering Test of Sierra Leone Powdered Iron

LIU Zhenlin，WAN Jicheng，ZHOU Changqiang，YANG Jinfu
（The Ironmaking Plant of Jinan Branch of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Jinan 250101，China）

TF046.4

A

1004-4620（2016）05-0020-04

2016-05-10

劉振林，男，1966年生，2003年畢業(yè)于北京科技大學(xué)冶金工程專(zhuān)業(yè)，碩士?，F(xiàn)為山鋼股份濟(jì)南分公司煉鐵廠燒結(jié)球團(tuán)首席工程師、工程技術(shù)應(yīng)用研究員，從事燒結(jié)球團(tuán)工藝技術(shù)管理與配礦技術(shù)研究等工作。