劉月建 郭軍偉 公 毅 趙恒山

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

安鋼本部3 臺(tái)燒結(jié)機(jī)長期大比例使用了兩種澳褐鐵粉礦。由于這兩種礦粉均為高水化程度的褐鐵礦，雖然同化性能和流動(dòng)性較好，但燒損較大[1-4]，大比例配加時(shí)存在燃耗升高，燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)松散、強(qiáng)度變差的問題[5]。為確保大比例配加該褐鐵粉礦而又不影響燒結(jié)礦質(zhì)量，安鋼技術(shù)人員對(duì)包括該粉礦在內(nèi)的多種礦粉進(jìn)行了基礎(chǔ)性能研究，通過配礦優(yōu)化技術(shù)與其他礦粉的基礎(chǔ)性能進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)[6-7]，同時(shí)在燒結(jié)生產(chǎn)操作上采取了一系列強(qiáng)化措施，保證了燒結(jié)生產(chǎn)過程的穩(wěn)定以及燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

1 澳褐鐵礦粉的理化性能

1.1 兩種褐鐵礦粉的化學(xué)成分特點(diǎn)

安鋼使用的澳褐鐵礦A 粉和澳褐鐵礦B 粉以及其他主要品種鐵礦粉的化學(xué)成分見表1。

表 1 安鋼所用主要礦粉的化學(xué)成分 %

從表1 可以看出，兩種粉礦的品位均在58%左右，且均為高鋁礦粉，尤其是澳褐鐵礦B 粉的Al2O3含量達(dá)到2.45%，為目前安鋼所用礦粉中Al2O3含量最高的品種，且兩種礦粉均為褐鐵礦，燒損較高，其中澳褐鐵礦A 粉的燒損達(dá)到9.34%，澳褐鐵礦B 粉的燒損為7.85%，兩種礦粉的燒損也是目前所用礦粉中最高的。

1.2 兩種粉礦的粒度組成

澳褐鐵礦A 粉和澳褐鐵礦B 粉的粒度組成見表2。

表 2 澳褐鐵礦 A 粉和澳褐鐵礦 B 粉的粒度組成 %

從表2 可以看出，兩種礦粉的粒度組成接近，粒度＞6.3 mm 的占比分別為18%和15%，粒度≤0.15 mm 的占比分別為6%和7%，礦粉總體粒度偏粗，有利于提升料層透氣性。

1.3 兩種褐鐵礦粉的同化性和液相流動(dòng)性能

澳褐鐵礦A 粉和澳褐鐵礦B 粉的同化溫度和液相流動(dòng)指數(shù)見表3。

表3 安鋼在用幾種鐵礦粉的同化溫度和流動(dòng)指數(shù)

從表3 可以看出，兩種褐鐵礦粉的同化溫度均在1 200 ℃左右，兩種褐鐵礦粉的流動(dòng)性均較好，尤其是澳褐B粉的流動(dòng)性指數(shù)達(dá)到了5.27倍，為安鋼目前所使用的礦粉中流動(dòng)性最好的品種。

2 配加褐鐵礦粉出現(xiàn)的問題

2.1 燒結(jié)礦Al2O3 含量平衡難度大

澳褐鐵礦B粉的Al2O3含量典型值為2.5%左右，澳褐鐵礦A粉的稍低，為1.8%左右。因高爐要求爐渣鎂鋁比≥0.45，所以燒結(jié)礦Al2O3的含量越高，MgO 的含量也需要跟隨上調(diào)，一方面使燒結(jié)礦品位降低，另一方面過高的Al2O3和MgO 含量也不利于燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度。所以，在提高澳褐鐵礦粉配加比例時(shí)，燒結(jié)礦Al2O3含量平衡難度較大，需要充分考慮燒結(jié)礦Al2O3含量和高爐爐渣Al2O3含量的要求，合理控制配加比例。

2.2 礦粉粒度偏粗影響燒結(jié)礦強(qiáng)度

澳褐鐵礦A粉和澳褐鐵礦B粉兩種礦粉的粒度均偏粗，大粒級(jí)占比較高，一般認(rèn)為，富礦粉燒結(jié)，混合料平均粒度在3.8～4.8 mm 較為合適，大粒級(jí)的礦粒在混勻和制粒過程中不利于與熔劑和燃料混合，在燒結(jié)過程中與熔劑和燃料的接觸面積也較小，不利于燒結(jié)礦的均質(zhì)性，燒結(jié)礦較為松散。且大粒級(jí)礦粉配比過高時(shí)，燒結(jié)料層透氣性過好，燃料燃燒速度快，燒結(jié)溫度低，也不利于燒結(jié)礦強(qiáng)度。因此，提高褐鐵礦比例需要考慮混合料的平均粒級(jí)、提高精礦比例以及加強(qiáng)壓料水平來滿足燒結(jié)過程對(duì)透氣性的要求。

2.3 燒結(jié)礦固體燃耗升高

澳褐鐵礦A 粉和澳褐鐵礦B 粉兩種礦粉均為高水化的褐鐵礦，結(jié)晶水含量較高、燒損大，由于結(jié)晶水的分解需要消耗大量的熱量，結(jié)晶水分解后導(dǎo)致燒結(jié)礦呈現(xiàn)多孔疏松狀態(tài)，燒結(jié)礦強(qiáng)度和成品率均會(huì)受到影響。因此，大比例配加澳褐鐵礦粉時(shí)需要適當(dāng)提高燒結(jié)燃料配比，從而導(dǎo)致燒結(jié)礦固體燃料消耗升高。

3 燒結(jié)機(jī)配礦結(jié)構(gòu)及操作參數(shù)優(yōu)化

3.1 燒結(jié)機(jī)配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化

根據(jù)高爐生產(chǎn)需要，安鋼結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際展開了技術(shù)攻關(guān)，摸索確定了燒結(jié)礦適宜的成分結(jié)構(gòu)，具體見表4。

表4 燒結(jié)礦成分標(biāo)準(zhǔn)要求

澳褐鐵礦A 粉和澳褐鐵礦B 粉作為高Al2O3的褐鐵礦，在礦粉結(jié)構(gòu)搭配上需要與低鋁的赤鐵礦或精礦粉搭配，保證燒結(jié)礦Al2O3含量≤2.0%。同時(shí)，燒結(jié)礦中MgO 的含量根據(jù)高爐Al2O3含量和爐渣鎂鋁比的要求應(yīng)設(shè)定在1.6%～1.8%范圍內(nèi)，才能保證燒結(jié)礦鎂鋁比和鋁硅比達(dá)到配礦要求。

裝備大型化之后，對(duì)燒結(jié)礦性能和高爐順行狀態(tài)提出了更高的要求，技術(shù)人員對(duì)于褐鐵礦粉的大規(guī)模使用經(jīng)歷了一段時(shí)間的摸索和工業(yè)試驗(yàn)，使用品種由最初的四個(gè)品種搭配或輪替，轉(zhuǎn)變?yōu)槟壳耙园暮骤F礦A粉為主、澳褐鐵礦B粉為輔，同時(shí)根據(jù)不同機(jī)組對(duì)燒結(jié)礦指標(biāo)的要求微調(diào)，褐鐵礦粉的總配加比例由0～40%不等逐步固定為25%～30%。以3#燒結(jié)機(jī)為例，2016 年，3#燒結(jié)機(jī)褐鐵礦的配加比例最低為8%，最高為41.69%，波動(dòng)區(qū)間為33.69%，波動(dòng)幅度較大；2017 年，3#燒結(jié)機(jī)褐鐵礦的配加比例最低為22%，最高為30%，波動(dòng)區(qū)間為8%，波動(dòng)幅度大幅度縮窄，褐鐵礦的配加比例穩(wěn)定性逐年提高。各年度3#燒結(jié)機(jī)褐鐵礦配加比例變化見表5 和圖1。

表 5 2016 年 ～2018 年 3# 燒結(jié)機(jī)褐鐵礦種比例變化 %

圖1 2016 年～2018 年3#燒結(jié)機(jī)褐鐵礦比例變化

3.2 燒結(jié)配煤結(jié)構(gòu)優(yōu)化

由于褐鐵礦燒結(jié)時(shí)結(jié)晶水分解需要消耗較多熱量，因此，需要提高燃料配比來彌補(bǔ)熱量損失，造成固體燃料消耗升高。技術(shù)人員通過燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)和工業(yè)試驗(yàn)證明：最大限度低減少燃料中≤0.5 mm 含量部分，可以有效提高燃料利用效率，降低固體燃料消耗。

為此，技術(shù)人員采取了合理控制焦粉和煤粉比例、降低混和燃料水分、實(shí)行焦煤分開破碎等措施。在此基礎(chǔ)上，3#燒結(jié)機(jī)在一系列燃破系統(tǒng)上加裝了波紋篩預(yù)篩分裝置，在進(jìn)入破碎輥之前將≤3 mm的焦粉或煤粉提前篩出，篩分效率可達(dá)到70%左右。使得各機(jī)組在提高燃料粒度合格率的同時(shí)，減少了小粒級(jí)燃料占比，提高了燃料利用效率，抵消了褐鐵礦配比升高帶來的影響。技術(shù)攻關(guān)前后，3#燒結(jié)機(jī)燃料粒度分布變化見表6。

表 6 攻關(guān)前后 3# 燒結(jié)機(jī)燃料粒度組成變化 %

3.3 燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化

隨著澳褐鐵礦粉配比的提升和穩(wěn)定，對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)過程參數(shù)也做了相應(yīng)優(yōu)化，主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）因?yàn)楹骤F礦粉燒損較高，化學(xué)水分解耗熱需求增加，所以技術(shù)人員經(jīng)過摸索，將燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火溫度控制標(biāo)準(zhǔn)由（1 000±50）℃略上調(diào)到（1 050±50） ℃。

（2）隨著褐鐵礦粉配比的提升，燒結(jié)混合料加水量應(yīng)適當(dāng)降低，主要原因?yàn)楹骤F礦粉自身含水量較大，且礦粉粒度較粗，親水性不強(qiáng)，混合料水分不宜過濕。在當(dāng)前褐鐵礦配比23%～28%的條件下，混合料水分適宜范圍確定為6.8%～7.2%。

（3）褐鐵礦粉粒度較粗，燒結(jié)料透氣性較好，且礦粉燒損較大，燒結(jié)后料面收縮現(xiàn)象增加。為此各機(jī)組壓料輥重量增加一倍至300 kg，并增加可調(diào)式配重，加長增重版邊緣小壓料輥，生產(chǎn)中加強(qiáng)了平料和壓料，防止透氣性過好造成的垂直燃燒速度過高，提升了燒結(jié)礦強(qiáng)度。

4 燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)變化

近年來，在提高燒結(jié)礦品位的要求下，為降低燒結(jié)礦中的Al2O3含量，澳褐鐵礦A粉使用量有所增加。由于高爐對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量要求不同，安鋼各機(jī)組燒結(jié)礦的SiO2有所差異，一般控制均值在5.3%～5.7%，燒結(jié)礦堿度均按2.00±0.10 控制，各機(jī)組燒結(jié)礦的Al2O3含量能夠滿足≤2.0%的要求，燒結(jié)礦成分穩(wěn)定。

在配比結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時(shí)，技術(shù)人員對(duì)燒結(jié)機(jī)工藝設(shè)備和操作參數(shù)進(jìn)行了同步提升，在滿足燒結(jié)礦成分指標(biāo)要求的前提下，燒結(jié)礦產(chǎn)量、固體燃料消耗保持在穩(wěn)定水平，強(qiáng)度指標(biāo)略有改善。攻關(guān)前后，各機(jī)組燒結(jié)礦強(qiáng)度指標(biāo)完成情況見表7。

表7 攻關(guān)前后對(duì)比各機(jī)組燒結(jié)礦強(qiáng)度指標(biāo)完成情況 %

5 結(jié)論

（1）生產(chǎn)實(shí)踐表明，在安鋼當(dāng)前的資源條件下，燒結(jié)配加23%～30%的澳褐鐵礦粉較為合理，燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量可以滿足當(dāng)前高爐生產(chǎn)技術(shù)要求。

（2）高Al2O3含量的澳褐鐵礦粉宜與低鋁礦粉搭配，降低燒結(jié)礦Al2O3含量，控制合適的鎂鋁比和鋁硅比，促進(jìn)燒結(jié)礦中鐵酸鈣的生成。

（3）澳褐鐵礦粉配比提升后，應(yīng)適當(dāng)提升點(diǎn)火溫度，同時(shí)采取低碳厚料燒結(jié)技術(shù)、合理控制混合料水分、適當(dāng)壓料等生產(chǎn)措施有利于提升燒結(jié)礦質(zhì)量。

（4）提高澳褐鐵礦粉配加比例需要適當(dāng)增加燃料配比，在燃料粒度控制上既要減少大粒度燃料占比，又要盡可能減少過粉碎現(xiàn)象。實(shí)踐表明，燃料粒度合格率≤3 mm 占比73%～80%較為合理，≤0.5 mm 的那部分的含量要求低于20%。