永通公司高比例褐鐵礦燒結的生產實踐

孫濤 李新兵 溫麗霞 邱家用 馬永廣

(安鋼集團永通球墨鑄管有限責任公司)

永通公司高比例褐鐵礦燒結的生產實踐

孫濤 李新兵 溫麗霞 邱家用 馬永廣

(安鋼集團永通球墨鑄管有限責任公司)

介紹了永通公司采用高比例廉價褐鐵礦粉燒結的生產實踐，提出了高褐鐵礦配比條件下強化燒結過程的有效技術措施。

褐鐵礦 燒結成本技術措施

0 前言

低成本燒結是目前鋼鐵行業應對資源危機的有效舉措。從目前礦石資源分布情況和燒結技術發展趨勢來看，在燒結中配加高比例的廉價褐鐵礦是降低燒結成本的有效措施之一。褐鐵礦是一種約含10％結晶水的赤鐵礦，其化學式為 nFe2O3·mH2O (n=1～3，m=1～4)，品位較低，疏松多孔，堆密度小，表面粗糙，吸水性強，在燒結過程受熱脫除結晶水和游離水時會發生爆裂現象，而且結晶水分解會導致更多孔隙的形成，增加反應接觸面積，表現出強的同化性和液相流動性，同時含有大量的揮發物，燒損大，收縮率大。燒結此種礦石燃料用量大，液相有較大發展，燒結礦嚴重熔化、孔隙率大 (約 70％以上)，易形成大孔薄壁結構，因而高配比褐鐵礦燒結通常出現燒結生產率低、燒結礦強度差、成品率低及固體燃耗高等情況。

針對褐鐵礦的燒結特性和燒結工藝技術要求，在褐鐵礦配比達20％～40％的條件下，研究探討適宜的燒結工藝參數，在生產中通過采取一些技術措施，使高配比褐鐵礦條件下燒結礦產、質量指標和冶金性能均滿足高爐冶煉要求，對于降低燒結礦成本具有重大意義。

1 生產用原料條件

生產所用褐鐵礦系澳大利亞進口粉礦，各種原燃料的化學成分見表1。2008年12月分別配加褐鐵礦(礦A)，即：第一階段0％(1～7日)、第二階段10％(8～14日)、第三階段20％(15～21日)、第四階段30％(22～28日)、第五階段40％(12月29日～2010年1月5日)進行生產，各階段原料結構見表2，通過配加不同比例的褐鐵粉礦，合理調整和控制燒結工藝參數，探討合理的燒結工藝操作制度與高比例褐鐵粉礦相適應的最佳生產條件。

2 高配比褐鐵礦燒結的特點

褐鐵礦在燒結過程中，結晶水在300℃左右發生分解而蒸發掉，在蒸發時由于高溫水分急驟汽化，促使礦石顆粒爆裂炸開，主要呈現以下一些特點：

表1 原料化學成分 ％

表2 各階段原料結構對比 ％

2.1 固體燃料消耗高

褐鐵礦中約含10％的結晶水，在燒結過程中結晶水分解和部分褐鐵礦氧位變化轉化為磁鐵礦時需要消耗大量熱量，同時，由于褐鐵礦吸水性強，持有更多的水分，游離水在蒸發過程中需要消耗更多的熱量，這也導致了褐鐵礦燒結要消耗更多的固體燃料。

2.2 料層溫度低，高溫保持時間短

在燒結過程中，由于要排除大量的結晶水，總的料層阻力較大，料層溫度較低；一旦結晶水逐漸減少，料層阻力迅速下降，風量迅速增加，料層溫度峰值不可能提高反而下移，使溫度曲線呈現低谷狀，顯示著高溫值低和高溫保持時間短。

2.3 燒結礦強度低，成品率低

由于褐鐵礦的同化性能好，燒結過程中促進低熔點液相的快速形成，故在配碳量一定的情況下，隨其配比增加，燒結速度加快，時間縮短，易形成多孔薄壁和結構松散的燒結礦。因而易出現主管廢氣溫度降低、抽風負壓下降、風機電流升高而被迫減風降壓，導致褐鐵礦燒結生產率和成品率低、強度差。

2.4 燒結礦品位自然富集

2、在部門協作上聯合。將人口健康教育納入學校教育，將衛生計生宣傳納入媒體單位社會公益事業宣傳，將關愛幫扶活動納入民政救助，將倡導健康生活納入全民健身體育活動，形成衛生計生大聯合、大宣傳格局。

在褐鐵礦中的結晶水和其他揮發分被排除后，燒結礦品位自然上升，即呈現通常所說的“熱富集”。總的說來，其中所含的結晶水越多，燒損越大，則其燒結礦品位增高的幅度也越大。

2.5 燒結過程的收縮現象

燒損率大，結晶水排除引起燒結餅體積大量收縮，從燒結料面上可以明顯看到，料層收縮厚度達30～50mm。

3 實施高比例褐鐵礦燒結的技術措施

為了改善高配比褐鐵礦粉燒結的技術經濟指標，在強化日常操作和管理的前提下，針對高褐鐵礦燒結的特性，采取了如下技術措施。

3.1 優化配礦，調整原料結構

通過調整配礦結構，改善混合料的粒度組成，改善混勻礦燒結性能的匹配程度。由于褐鐵礦的同化性能強，在配入量較大時易出現過熔，故在配礦時應與同化溫度較高的鐵礦粉搭配使用，以確保燒結料層的熱態透氣性，避免燒結生產率的降低和燒結礦質量的下降。如我們在配加10％上升到40％的褐鐵礦時，搭配約10％的南非粉礦下調為約6％(燒損小，粒度均勻)，約29％的磁精礦(同化性很弱)下調為0％，高鎂精礦 (同化性也很弱)搭配約9％。在倉位條件許可的情況下，盡量增加價格較為低廉的礦石品種，以期達到在化學成分方面補優消缺、改善冶金性能和降低軟熔點的作用。

利用配用的褐鐵礦和南非礦中較高的 w (A l2O3)來調整燒結礦中合適的鋁硅比 w(A l2O3)2/w(S iO2)=0.10～0.35，以促進復合鐵酸鈣 (SFCA)的形成，通過生產表明這一情況十分有利于提高燒結生產率，可以改善燒結礦質量。另外，適當增加粗粒返礦配比，利用其在燒結中所起的骨架作用，能夠減少燒結過程中出現的大量收縮，對提高燒結礦的強度和成品率有利。返礦配比可增加到30％以上。

由于一方面褐鐵礦本身帶進大量的吸附水和結晶水需要消耗一部分熱量；另一方面其中的鐵是以 Fe2O3形態存在的，要使 Fe2O3變成液相或促進 Fe2O3與脈石相互作用生成液相，均需要較高的燒結溫度才能實現。由于配入的固體燃料較多，脫除結晶水后的 Fe2O3被還原和分解成為 Fe3O4，該礦物在燒結礦中的量多達33％以上，從礦物的強度順序(CF一 Fe3O4一 Fe2O3一 CFS一C2F一玻璃質)可知，磁鐵礦對提高燒結礦的強度是有利的。結合實際生產中，將燃料配碳比由4.1％提高到4.4％較為合適。

3.3 適當增加混合料水分添加量

針對褐鐵礦粉濕容量大和制粒時適宜水分高的特點，需增加混合機內水分添加量，提高混合料的造球性能，提高料層透氣性，改善燒結過程的氣體動力學，控制混合料水分質量分數比磁、赤鐵礦粉的要高1.5％～2.0％，一般在 8.0％～9.0％。雖然水分較高，但過濕的影響并不突出。

3.4 延長點火時間

為了使褐鐵礦顆粒內的結晶水充分排除，以保證燒結礦的強度，可延長點火時間。點火時間由1.5 m in延長到2.0min，彌補了料層表面的熱量不足，可以提高表層燒結礦的強度。

3.5 適當提高料層厚度

隨著料層厚度增加，燒結生產率降低，成品率上升，轉鼓強度先升后降，固體燃耗下降。分析認為，料層提高后，表層未燒好及強度差的燒結礦相對減少，上部供熱充足和料層高溫保持時間長，促進各種物理化學反應的進行，有利于燒結礦結構的改善，提高燒結礦強度和成品率。但料層過厚，降低了料層透氣性，垂直燒結速度下降，生產率和利用系數降低較多，快速的同化封閉了燒結料層液相帶的孔隙而降低料層透氣性，使利用系數和成品率均下降。因此要控制合適的料層厚度，綜合考慮各方面因素，一般控制在500mm～550mm(壓料后)為宜。

3.6 適當壓料

燒結前對燒結料進行預壓，可增加容積密度，同時可減少料層的收縮量，提高燒結礦強度和成品率。采用在布料后的平料網上增加配重的措施，對料面進行預壓，考慮料層透氣性，壓料量控制在15mm～30mm。

3.7 適當提高燒結礦堿度

實踐表明，隨著燒結礦堿度的提高，燒結礦的轉鼓指數穩定在較好的生產水平。在燒結礦 w (SiO2)基本不變的情況下，配加到燒結混合料中的氧化鈣數量增多，增加了 Fe2O3與氧化鈣接觸的機會，生成的鐵酸鈣數量增多，因而燒結礦的冷態強度提高。而且隨著堿度的提高，燒結礦還原度和低溫還原粉化率指標有所改善。當燒結礦堿度由1.95 (倍)提高到2.10(倍)時，燒結礦的轉鼓指數穩定在 75.66％以上，滿足了高爐需求，但當燒結礦堿度超過2.10時，各項指標提高幅度不大。

3.8 增加 SYP燒結增效劑配加量

SYP燒結增效劑的連續配加，可促使低溫的高氧化氣氛產生，提高鐵酸鈣 (SFCA)的生成量，降低固體燃耗用量和 FeO含量，提高燒結礦強度，改善燒結礦的粒度組成，特別是5～10mm部分。配加褐鐵礦由10％到40％過程中，在燒結料中配加 SYP增效劑由0.03％提高到0.05％，可提高燒結礦的轉鼓指數提3％以上，返礦率可降低1.48％，在一定程度上抑制了高褐鐵礦燒結強度差、成品率低、固體燃耗高的問題，為高比例配加褐鐵粉礦降低燒結礦成本奠定了良好的基礎。

4 生產效果

永通公司在將褐鐵礦配比由10％逐步增加到40％的生產實踐中，對生產工藝參數進行調整，燒結礦堿度確定為2.10±0.12，燃料的配碳比為4.1％～4.4％，水分8.0％～9.0％，料層厚度為500mm～550mm，使配加40％褐鐵礦下利用系數為1.987 t·m-2·h-1，轉鼓指數達 76.05％，燒結礦粒度組成均勻，化學成分穩定，燒結礦品位達到56.03％，FeO的質量分數低于11％，還原度(R I)和低溫還原粉化率(RD I)下降幅度不大，各指標均能滿足高爐用料要求(見表3、表4、表5)。

表3 燒結礦化學成分 ％

表4 燒結礦粒度組成 ％

表5 燒結主要技術經濟指標

5 結論

1)在燒結中配加高比例的廉價褐鐵礦是降低燒結成本的有效措施，是燒結行業發展的必然趨勢。

2)在高比例褐鐵礦燒結的條件下，采取優化配礦、適當增加燃料用量、延長點火時間、提高料層厚度和燒結礦堿度、壓料等技術措施，對穩定燒結礦產、質量有明顯效果。

3)在燒結料中添加 SYP增效劑對強化高配比褐鐵礦燒結十分有利。

4)根據永通公司現有原料條件，生產中將燒結礦堿度控制在2.10±0.12較為適宜，適宜的燒結物料水分為 8.0％～9.0％，料層厚度為500～550mm，燃料配碳比應控制在4.1％～4.4％。

5)從以上數據看，用褐鐵粉礦燒結生產的利用系數不好，有偏差，有待我們進一步在生產中進行摸索。

[1]王旭，唐榮，陳軍等.SYP增效劑用于褐鐵礦燒結的試驗研究.燒結球團，2006，31(5)：23-27.

[2]劉振林，楊金福，馮根生，高征鎧.高配比褐鐵礦的燒結試驗研究.鋼鐵，2004，39(12)：9-13.

[3]胡洪天.強化褐鐵礦燒結措施研究.四川冶金，2004(5)：39-42.

PRACT ICE O F SINTERW ITH H IGH RAT IO O F L IM ON ITE IN YONGTONG P IPES

Sun Tao L i X inbing W en L ixia Q iu Jiayongma Yongguang (Anyang Iron and Steel Group Yongtong Casting Pipe Co rpo ration)

The p ractice of sinterw ith high ratio of limonite of Yongtong casting PIPE Co.was p resented in this paper，and som e effective technicalmeasures intensifying the limonitic sintering p rocesswere p roposed and conducted.

limonite sintering cost technicalm ethod

＊聯系人：孫濤，副經理，高級工程師，河南.安陽(455133)，安鋼集團永通球墨鑄鐵管有限責任公司；

2009—10—15