劉曉明 王金龍 郭蘭芬 張紅闖

(河鋼集團(tuán)邯鄲公司)

鐵礦粉粒度組成對(duì)混勻料制粒效果的分析與探討

劉曉明 王金龍 郭蘭芬 張紅闖

(河鋼集團(tuán)邯鄲公司)

通過對(duì)多種鐵礦粉粒度組成進(jìn)行測定，歸納總結(jié)了邯鋼燒結(jié)常用鐵礦粉粒度分布規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上通過大量試驗(yàn)，對(duì)混勻料制粒前后粒度組成的變化規(guī)律進(jìn)行了分析和探討；結(jié)果認(rèn)為：燒結(jié)中可將核粉比作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化的參數(shù)加以應(yīng)用。

燒結(jié) 粒度分布 核粉比 制粒

0 前言

制粒工藝是混勻料燒結(jié)前的重要環(huán)節(jié)，決定了混合料的透氣性和粒度分布，對(duì)燒結(jié)礦的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。國內(nèi)外在該領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，其中一部分注重混勻料粒度分布和透氣性的預(yù)測，而另外一部分研究主要集中在制粒工藝的參數(shù)選擇和優(yōu)化。目前，在礦種變化頻繁的情況下，生產(chǎn)中所關(guān)注的問題更側(cè)重于礦種對(duì)混勻料粒度分布的影響。制粒過程中，鐵礦粉顆粒主要以三種狀態(tài)存在，即形核粒子、中間粒子和粘附粉，研究表明：粘附粒子多附著在核粒子表面，形核粒子不斷粘附細(xì)小顆粒而長大，中間粒子既不易成核，又不易被粘附，在燒結(jié)中對(duì)料層透氣性有不利影響[1]。為了掌握目前原料結(jié)構(gòu)條件下鐵礦粉的制粒效果，通過大量的試驗(yàn)，對(duì)邯鋼燒結(jié)常用鐵礦粉及混勻料制粒前后的粒度分布規(guī)律進(jìn)行了研究。

1 邯鋼燒結(jié)常用鐵礦粉粒度分布特征

邯鋼燒結(jié)常用鐵礦粉主要由國內(nèi)精粉和進(jìn)口礦粉組成，國內(nèi)精粉有邯邢、本地、司家營等，以鐵精粉為主；進(jìn)口礦粉有澳粉、楊迪、麥克、巴粗、南非等赤鐵礦粉，這些礦種在較長時(shí)期內(nèi)保持穩(wěn)定，進(jìn)口礦配比基本在80%以上。近年來，鐵礦石價(jià)格變化對(duì)邯鋼入燒料的影響主要表現(xiàn)在：一是鐵礦粉在化學(xué)成分和粒度組成上有較大的波動(dòng)，二是原料結(jié)構(gòu)變化頻繁，出現(xiàn)較多新的礦種，如巴西高硅、火箭粉、土耳其等低價(jià)礦粉。

為了掌握鐵礦粉粒度組成的變化情況，對(duì)邯鋼燒結(jié)用鐵礦粉進(jìn)行粒度檢測，按照10 mm、5 mm、3 mm、0.63 mm、0.2 mm的粒級(jí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖1、圖2是燒結(jié)常用鐵礦粉粒度分類箱形圖表示法，以礦種分類表示。在箱形圖中，最上方和最下方的線段分別表示數(shù)據(jù)的最大值和最小值，中間的粗線段表示數(shù)據(jù)的中位數(shù)。

圖1 邯鋼燒結(jié)常用鐵精粉分類箱形圖

從圖1可以反映出三種精粉粒級(jí)分布主要以<0.2 mm部分為主，按該部分比例由高到低的順序排列為：司家營、邯邢、本地；由箱體長短可知，<0.2 mm部分比例穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱排列為：司家營、邯邢、本地；以0.2 mm～0.63 mm粒級(jí)比例反映礦粉對(duì)料層透氣性的影響，其影響程度由強(qiáng)到弱排列為：本地、邯邢、司家營；同時(shí)，從圖1可以看出，本地精粉在較多粒級(jí)范圍內(nèi)粒度組成波動(dòng)較大，這與其組成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定有關(guān)，司家營精粉粒度組成最穩(wěn)定。

圖2 邯鋼燒結(jié)常用進(jìn)口鐵礦粉分類箱形圖

從圖2中可以看出，五種進(jìn)口礦粉的3 mm～5 mm粒級(jí)水平波動(dòng)幅度最小，其它粒級(jí)水平上礦粉粒級(jí)所占比例存在較大波動(dòng)，如南非在5 mm～10 mm及0.63 mm～3 mm粒級(jí)上、巴粗在>10 mm及<0.2 mm粒級(jí)上、澳粉在<0.2 mm粒級(jí)上均有較大波動(dòng)；<0.2 mm粒級(jí)中，澳粉、巴粗、麥克比例接近，約占20%，南非與楊迪接近，但含量不足5%；以0.2 mm～0.63 mm粒級(jí)比例反映礦粉對(duì)料層透氣性的影響程度，由強(qiáng)到弱排列為：澳粉、巴粗、麥克、楊迪、南非，可見南非礦的使用能夠有效提高料層的透氣性。

由上述箱形圖分析可知，邯鋼燒結(jié)常用鐵礦粉粒度分布特征表現(xiàn)為，精粉粒級(jí)分布呈指數(shù)形，在制粒中多以粘附粉狀態(tài)存在；進(jìn)口礦粉整體上呈中間高、兩頭低的分布規(guī)律，其核礦石比例明顯大于粘附粉，制粒中多以核礦石存在，充當(dāng)料層的骨架，有利于改善原始料層透氣性。

2 燒結(jié)混勻料制粒前后粒度組成變化規(guī)律

鐵礦粉按照一定的配比混合后在混合機(jī)中滾動(dòng)制粒，制粒后混勻料的粒度與制粒前相比會(huì)發(fā)生很大的變化，其粒度分布對(duì)燒結(jié)料層透氣性有重要的影響。為了掌握混勻料制粒前后粒度組成的變化規(guī)律，對(duì)一段時(shí)期以來燒結(jié)杯試驗(yàn)中制粒前后的粒度分布進(jìn)行了跟蹤，具體實(shí)施方法為：

(1)研究對(duì)象為組成混勻料中的鐵礦粉，制粒前對(duì)每一種鐵礦粉進(jìn)行粒度測定，然后按照配比計(jì)算出該配料方案下混勻料的粒度組成及分布。

(2)在給定的工藝條件下進(jìn)行制粒，對(duì)制粒后混勻料按照相同的粒級(jí)測定粒度分布。

(3)將兩種情況下的粒度分布按粒級(jí)分類，以分類箱形圖形式表示制粒前后粒度組成的變化規(guī)律。

測定中共產(chǎn)生39組數(shù)據(jù)，由于測試的目的是為了考察現(xiàn)有制粒工藝條件下混勻料粒度分布規(guī)律，沒有考慮礦種及加水量對(duì)礦粉成球性的影響因素，因此每一粒級(jí)測定數(shù)據(jù)會(huì)受這些因素的影響在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，為了能更直觀的了解粒度的變化及分布情況，用箱形圖來表示粒度的變化規(guī)律，如圖3所示。

圖3 燒結(jié)用鐵礦粉制粒前后粒度分布箱形圖

從圖3可以發(fā)現(xiàn)以下特征：

(1)制粒后混勻料粒度呈中間大、兩頭小的山形分布特征，粒度大都集中在0.63 mm～10 mm的范圍；

(2)粒度>10 mm部分在制粒前后變化不大，表現(xiàn)特征為含量少、波動(dòng)小；粒度<0.2 mm部分在制粒前后變化最大，制粒后幾乎全部消失，不受制粒前粒度分布的影響；0.2 mm～0.63 mm部分有所減少，但箱體上下界加長，說明波動(dòng)較大；3 mm～10 mm粒級(jí)數(shù)量增加明顯，0.63 mm～3 mm部分有所增加；

(3)制粒后0.63 mm～10 mm部分?jǐn)?shù)量增加，但波動(dòng)幅度增大，這說明礦種和配水量的變化對(duì)0.63 mm～10 mm粒級(jí)的分布有較大影響。

3 核粉比參數(shù)的引入

通過對(duì)燒結(jié)用鐵礦粉及制粒前后粒度分布規(guī)律的研究可知，鐵礦粉的粒度分布特征決定了其在混勻料中的存在狀態(tài)，從制粒前后粒度變化規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)，粒度<0.2 mm的粒子幾乎全部作為粘附粉附著在較大的顆粒上，而0.63 mm～10 mm的顆粒作為形核粒子不斷長大。也就是說，粘附粉與核礦粉的數(shù)量對(duì)制粒后混勻料的粒度分布有重要影響，在此，引入核粉比用以表征鐵礦粉粒度分布特征的參數(shù)，其表示方法為：

P=H/F

式中：P——核粉比； H——礦粉中0.63 mm～10 mm粒級(jí)百分?jǐn)?shù)%； F——礦粉中<0.2 mm粒級(jí)百分?jǐn)?shù)%。

根據(jù)該參數(shù)，邯鋼燒結(jié)常用鐵礦粉的核粉比值情況見表1。

表1 邯鋼燒結(jié)常用鐵礦粉核粉比情況

從表1可以看出，邯邢、司家營、本地礦粉主要以粘附粉存在，南非、楊迪礦粉核粉比值高，以核礦石存在，其余礦種P值適中，這與箱形圖反映的現(xiàn)象一致。

4 結(jié)語

提高混合料制粒效果是改善原始料層透氣性最有效、也是最直接的手段。通過以上對(duì)混合料制粒前后粒度分布規(guī)律的研究，可以將核粉比P作為燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)優(yōu)化的參數(shù)加以應(yīng)用，工藝上可以從核粒子的結(jié)構(gòu)、混合料的加水程度及粘附粉的存在數(shù)量三個(gè)方面對(duì)制粒進(jìn)行控制，以達(dá)到預(yù)期的制粒效果。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，可以發(fā)現(xiàn)：燒結(jié)混合料中核粉比在1.5～2.5之間時(shí)燒結(jié)具有較好的生產(chǎn)指標(biāo)，因此，以粘附粉和核礦石為主要存在形態(tài)的礦粉互補(bǔ)使用是燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)粒度優(yōu)化、降低生產(chǎn)成本的重要手段。

[1] 呂學(xué)偉.煉鐵流程中鐵礦石評(píng)價(jià)體系構(gòu)建[D].重慶大學(xué).2010：21～22.

[2] 鄭興榮，黃世來，戚義龍，等.馬鋼三鐵總廠900 mm厚料層燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐[J]. 2012年全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會(huì)議暨煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)文集(上冊(cè)).2012：295～302.

ANALYSIS AND DISCUSSION ON THE EFFECT OF PARTICLE SIZE COMPOSITION OF IRON ORE ON THE GRANULATION OF MIXTURE

Liu Xiaoming Wang Jinlong Guo Lanfen Zhang Hongchuang

(Handan Iron and Steel Company, Hebei Iron and Steel Group)

The regulation of particle size distribution is summarizing by measuring particle of kinds of iron ore used sintering in Handan Iron and Steel Company; On the basis of research result, change regulation of mixture particle in palletizing around is analyzed and discussed.It may draw a conclusion that the nuclear-powder ratio can be an important parameter in optimization of sintering raw material structure.

sinter particle distribution nuclear-powder ratio palletizing

明，高級(jí)工程師，河北.邯鄲(056015)，河鋼集團(tuán)邯鄲分公司生產(chǎn)制造部；

2017—2—5