田 豐

(上海梅山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠，江蘇 南京 210039)

目前梅鋼燒結(jié)使用的主要礦粉有PB粉、卡粉、哈揚迪、圖巴朗以及自產(chǎn)梅精礦。圖巴朗為常用的重要礦種之一，但自2019年1月之后，圖巴朗供應(yīng)緊張，為了應(yīng)對圖巴朗資源短缺，計劃在配礦過程增加新的礦種。梅鋼根據(jù)可供資源以及燒結(jié)“高鐵低硅”的特點，計劃引進有一定價格優(yōu)勢，同時也經(jīng)同行廣泛使用的西皮粉[1～2]。首先進行燒結(jié)杯試驗研究，根據(jù)試驗研究結(jié)果指導(dǎo)開展工業(yè)性試驗，掌握配礦的變化對燒結(jié)與高爐生產(chǎn)的影響，平穩(wěn)實現(xiàn)燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。

1 燒結(jié)杯試驗

1.1 燒結(jié)杯配礦試驗

本次新礦種試驗以西皮粉為主，同時還有SFHT粉，西皮粉屬于澳大利亞FMG粉，SFHT礦粉產(chǎn)自巴西CVRD(淡水河谷)公司。本次燒結(jié)杯試驗主要以西皮粉部份替代圖巴朗及以西皮粉+SFHT粉全部替代圖巴朗的配礦方案。試驗的原燃料化學(xué)成分如表1所示，試驗以生產(chǎn)采用的年度配礦方案作為基準，試驗方案如表2所示。

表1 原燃料化學(xué)成分(%)

表2 燒結(jié)杯試驗配礦方案(%)

從表2可以看出，試驗1為6.1%的高硅粉SFHT和增加2.8%的哈混粉替代圖巴朗；試驗2和試驗3為高硅粉和西皮粉替代圖巴朗，試驗4為在基準組的基礎(chǔ)上，以8%的西皮粉替代部分的圖巴朗礦，試驗5中西皮粉配比進一步提升至10%。

試驗燒結(jié)料層為750 mm，點火時間為120 s，點火和冷卻負壓為8 kPa，燒結(jié)負壓為15.5 kPa?；旌狭弦换觳捎萌斯せ旌?，二混在混合料機中混合6分鐘，燒結(jié)混合料的實際上料量根據(jù)料層確定，燒結(jié)冷卻至150 ℃時倒料。燒結(jié)配料設(shè)定燃料(焦粉)配比為5.0%，外配返礦比例為23%，混合料水分按6.8%±0.2%控制，燒結(jié)礦的目標堿度為1.88，MgO含量按1.40%控制。

1.2 試驗結(jié)果

1.2.1 結(jié)礦技術(shù)指標

本次試驗燒結(jié)過程指標參數(shù)如表3所示，燒結(jié)礦成分列于表4。

結(jié)合表3可以看出，試驗1中使用哈混粉+SFHT礦替代圖巴朗礦后，燒結(jié)時間略有縮短，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度下降較為明顯，而成品率指標沒有明顯的變化。試驗2、3、5表明，當使用西皮礦和SFHT礦后，燒結(jié)時間略有提高，成品率改善明顯，轉(zhuǎn)鼓強度指標略有下降。試驗4與基準組相比較各項指標略有改善，成品率提升了1.62個百分點，轉(zhuǎn)鼓強度幾乎不變，利用系數(shù)略有提高。試驗5和試驗4相比較后發(fā)現(xiàn)西皮粉配比增加后，燒結(jié)礦質(zhì)量略有下降。結(jié)合表4可以看出，配加西皮粉后，鐵品位得到較好地提升。當西皮粉配比分別為6%、8%和10%時，燒結(jié)礦鐵品位相應(yīng)提升至58.38%、58.40%和58.42%，分別提高了0.3%、0.32%和0.34%個百分點。西皮粉的鐵品位為61.01%，比圖巴朗的鐵品位(為58.38%)高2.63個百分點，因此，增配西皮粉后有利于改善燒結(jié)礦鐵品位。鐵品位的改善，將有助于提升高爐入爐鐵品位，降低渣比和減少燃料消耗[3]。

表3 燒結(jié)杯試驗結(jié)果

表4 燒結(jié)礦化學(xué)成分(%)

1.2.2 低溫還原粉化性能

不同燒結(jié)杯試驗方案所得到的燒結(jié)礦的低溫還原粉化性能檢測結(jié)果如表5所示。

表5 低溫還原粉化性能檢測結(jié)果

從表5可以看出，試驗1具有較好的低溫還原粉化性能，還原進行轉(zhuǎn)鼓試驗后，大于3.15 mm的比例的RDI指標優(yōu)于基準組。配加西皮粉和SFHT粉的試驗2和試驗3的RDI+3.15mm的指標均差于基準組(67.3%)，分別為65.6%和65.2%，分別比基準組低1.7和2.1個百分點。以西皮粉替代部份圖巴朗的試驗4和試驗5的RDI+3.15mm的指標較差，分別為63.3%和64.5%，分別比基準組低4.0和2.8個百分點，主要的原因是西皮粉為褐鐵礦，褐鐵礦在燒結(jié)后，結(jié)晶水蒸發(fā)，留下較多微孔，從而擴大了表面積，有利于CO與燒結(jié)礦的接觸還原，增加了低溫還原粉化的幾率[4-5]。后續(xù)在工業(yè)試驗期間，應(yīng)密切關(guān)注低溫還原粉化指標，但在目前噴灑氯化鈣的情況下，低溫還原粉化指標不會對高爐造成太大的影響。

1.2.3 熔滴性能

熔滴性能檢測是模擬鐵礦石在高爐還原過程中發(fā)生的荷重和升溫還原條件下熔化滴落的特性。熔滴性能是評價鐵礦石高溫冶金性能的重要指標之一。

選定四組試驗，進行熔滴性能檢測，檢測結(jié)果列于表6。

表6 燒結(jié)礦熔滴性能檢測結(jié)果

由表中數(shù)據(jù)可知，軟化區(qū)間(T40-T10)試驗3和試驗4最小為92 ℃，比基準小8 ℃；軟熔區(qū)間(TD-T10)，試驗2最小，為377 ℃，比基準小39 ℃；熔滴區(qū)間(TD-TS)，所測三組試驗結(jié)果均優(yōu)于基準。

2 西皮粉工業(yè)試驗

2.1 燒結(jié)工業(yè)性試驗方案

本次工業(yè)試驗方案，使用8%西皮粉替代部分圖巴朗，配礦方案與燒結(jié)杯試驗4方案基本差不多。燒結(jié)礦最終成分目標是：TFe≥58.0%；SiO2≈4.90%；MgO=1.40%；Al2O3≈1.80%；R=1.88倍。配礦結(jié)構(gòu)詳見下表7。

表7 配加西皮粉工業(yè)性試驗原輔料配比(%)

2.2 使用西皮粉工業(yè)試驗結(jié)果與分析

根據(jù)工業(yè)性試驗方案，對試驗條件下生產(chǎn)的燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)量指標與基準期進行對比分析，研究使用西皮粉對燒結(jié)和高爐生產(chǎn)的影響。

2.2.1 燒結(jié)生產(chǎn)效率變化

試驗期間燒結(jié)利用系數(shù)結(jié)果如表8所示。試驗期利用系數(shù)與基準相比，燒結(jié)機的利用系數(shù)由1.106 t/m2·h提高至1.124 t/m2·h，燒結(jié)利用系數(shù)略有提高。

表8 燒結(jié)利用系數(shù)變化

2.2.2 燒結(jié)礦成分變化

試驗期間燒結(jié)燒結(jié)礦成分檢測結(jié)果如表9所示?？梢钥闯?，使用西皮粉后，燒結(jié)礦全鐵品位有所上升，燒結(jié)硅含量幾乎無變化，Al2O3含量略有降低。

表9 燒結(jié)礦成分檢測結(jié)果(%)

2.2.3 燒結(jié)礦粒度、強度及冶金性能變化

試驗期間燒結(jié)礦粒度、強度及冶金性能變化如表10所示。

表10 燒結(jié)礦粒度、強度及冶金性能變化

從表10可以看出，配加西皮粉后，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度、平均粒度變化不明顯，而5-10 mm粒級比例、成品率均有所上升，低溫還原粉化性能有下降趨勢。

由此可見，使用8%西皮粉替代部分圖巴朗后，低溫還原粉化性能有下降趨勢，其余指標均向好發(fā)展，配加西皮粉沒有對產(chǎn)量產(chǎn)生不利影響。

3 結(jié)論

1)配加西皮粉后，燒結(jié)利用系數(shù)略有上升，5-10mm粒級均有所上升，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度、燒結(jié)礦平均粒度變化不明顯。說明8%西皮粉不會對燒結(jié)礦造成負面影響，使用西皮粉替代部分圖巴朗粉方案可行。

2)配加西皮粉后，燒結(jié)礦鐵品位有所上升，將有助于提升高爐入爐鐵品位，降低渣比和減少燃料消耗，對高爐有利。

3)配加西皮粉后，Al2O3燒結(jié)杯試驗結(jié)果略有上升，工業(yè)試驗結(jié)果略有下降，但基本變化不大，不會對高爐排渣造成影響。

4)配加西皮粉后，低溫還原粉化性能有所惡化，但在目前噴灑氯化鈣的情況下，低溫還原粉化指標能得到保證，不會對高爐造成影響。

5)如后續(xù)圖巴朗停用，配加FMG西皮粉不利于提高燒結(jié)礦強度等重要指標，但同時搭配以高粘結(jié)相生成能力的SFHT礦將有利于燒結(jié)礦質(zhì)量的改善，同時可以彌補因硅含量不足而出現(xiàn)燒結(jié)礦液相量變少而導(dǎo)致的燒結(jié)礦質(zhì)量變差。兩種礦種的合理搭配可以使得燒結(jié)礦指標得到一定改善，在后續(xù)配礦計劃中可以考慮這兩種礦的搭配使用。