西昌鋼釩燒結(jié)配加40褐鐵粉礦試驗(yàn)研究

劉 佳

(攀鋼集團(tuán)西昌鋼釩有限公司，四川西昌 615000)

1 引言

由于在燒結(jié)生產(chǎn)過程中，原料成本占燒結(jié)礦總成本的80%，燒結(jié)配加褐鐵礦是為了降低燒結(jié)礦成本，以達(dá)到進(jìn)一步降低生鐵成本的目的。褐鐵礦是含結(jié)晶水的三氧化二鐵，無磁性，它可由其它鐵礦石風(fēng)化形成，化學(xué)式常用mFe2O3·nH2O來表示。按結(jié)晶水含量多少，褐鐵礦的理論含鐵量可從55.2%增加到66.1%，其中大部分含鐵礦物以2Fe2O3·3H2O形式存在。褐鐵礦一般粒度較粗，疏松多孔、還原性好，融化溫度低，易同化，堆比重小。褐鐵礦用于燒結(jié)一般影響成品率和臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，粉焦單耗上升，高配比時(shí)使燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、低溫還原粉化指數(shù)變差，因而限制了褐鐵礦在鋼鐵企業(yè)燒結(jié)生產(chǎn)上的推廣應(yīng)用。

研究表明［1］，高鈦型燒結(jié)礦配加8%以下褐鐵礦，通過操作參數(shù)的調(diào)整，可確保燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量不發(fā)生大的變化。西昌鋼釩燒結(jié)配料中精礦粉率高達(dá)75%左右，因此適當(dāng)增加部分粒度較粗的褐鐵礦粉，調(diào)整燒結(jié)配碳量，在保證燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)量不發(fā)生大的變化條件下，對降低配礦成本具有較大的意義。

2 配加40褐鐵礦粉實(shí)驗(yàn)室研究

西昌鋼釩燒結(jié)配加TFe為40%的褐鐵礦粉與同品位的赤鐵礦粉相比，具有較高的性價(jià)比，其理化性能結(jié)果見表1。

表1 40褐鐵礦粉理化性能

2．1 40褐鐵礦粉理化性能

從表1可見，40褐鐵礦粉燒損較高為8.93%，屬于典型的針赤鐵礦，其單燒值只有34.72%，SiO2含量為12.76%，相對較高，說明褐鐵礦粉加入燒結(jié)只能替代中赤粉。褐鐵礦粉Dcp值為2.96 mm，堆比重為1.620 t·m－3，相較于其他精礦粉，40褐鐵礦粉粒度較粗，堆比重小，影響混合料混勻與制粒。

2．2 燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)研究

2．2．1 試驗(yàn)方案

在保證燒結(jié)礦品位49.6%不變的前提下，加入7%的40褐鐵礦粉替代7%的篩下料，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方案見表2。

表2 燒結(jié)配比(干料)/%

2．2．2 試驗(yàn)方法

燒結(jié)試驗(yàn)在φ300×800 mm燒結(jié)杯中進(jìn)行，其主要工藝參數(shù)見表3。主要工藝參數(shù)參照現(xiàn)場條件進(jìn)行試驗(yàn)，混合料水分7．2%，料層高度700 mm。一混制粒時(shí)間6 min，二混時(shí)間4 min。

表2 燒結(jié)試驗(yàn)工藝參數(shù)

返礦由實(shí)驗(yàn)室燒制，采用相應(yīng)配比的燒結(jié)礦破碎而成，返礦外配30%，其粒度組成為0～5 mm＞90%，5～8 mm占10%左右。

2．2．3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)結(jié)果見表4～6。

表4 燒結(jié)混合料的粒度組成/%

表5 燒結(jié)礦的粒度組成/%

表6 燒結(jié)試驗(yàn)主要指標(biāo)

由表4～6可見:

(1)與基準(zhǔn)相比，試驗(yàn)期褐鐵礦粉替代篩下料后混合料的粒度下降，粒度組成略有變差，所以配入7%的40褐鐵礦粉替代7%的篩下料，對于燒結(jié)混合料的粒度組成影響不大。

(2)燒結(jié)配加褐鐵礦粉后，燒結(jié)速度加快，燒結(jié)礦成品率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度有所變差，利用系數(shù)略有下降，抗磨指數(shù)基本相同，對燒結(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響不大。

(3)褐鐵礦粉的陪入，燒結(jié)礦粒度組成變差，大粒級燒結(jié)礦含量減少，平均粒度變小，＜5 mm含量略有增加，但相差不大。

3 配加40褐鐵礦粉工業(yè)應(yīng)用

3．1 工業(yè)應(yīng)用概況

西昌鋼釩1#，2#燒結(jié)機(jī)加入40褐鐵礦粉于2013年5月19日開始，直到5月26日止，試驗(yàn)期總計(jì)6天;基準(zhǔn)期選擇為試驗(yàn)期前一周，即5.12～5.18，共計(jì)7天。基準(zhǔn)期篩下料與試驗(yàn)期間40褐鐵礦粉質(zhì)量檢測結(jié)果見表7。

表7 40褐鐵礦粉質(zhì)量情況/%

由表7可見，試驗(yàn)期所用的40褐鐵礦粉全鐵值為42．58%，比實(shí)驗(yàn)室分析的降低了4．8%，但比基準(zhǔn)期篩下料鐵品位高4．59%，因此加入40褐鐵礦粉替代篩下料不會(huì)降低燒結(jié)礦品位。

3．2 工業(yè)應(yīng)用效果

工業(yè)應(yīng)用基準(zhǔn)期與試驗(yàn)期燒結(jié)配料表見表8。

表8 燒結(jié)配料表(干料)/%

由表8可見，為保持燒結(jié)礦品位及堿度，在使用40褐鐵礦粉替代篩下料時(shí)，將白馬精礦提高了1個(gè)百分點(diǎn)，混勻粉降低了2.31個(gè)百分點(diǎn)，其他原燃料配比變化不大。工業(yè)應(yīng)用期間，燒結(jié)主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表9～12。

表9 燒結(jié)礦化學(xué)成分對比/%

表10 燒結(jié)礦主要技術(shù)指標(biāo)

表11 燒結(jié)礦冶金性能

表12 燒結(jié)機(jī)主要參數(shù)

由表9～12可見:

(1)配加5.83%的40褐鐵礦粉替代5.41%的篩下料后，TFe和FeO含量略有變化，但變化不大，所以燒結(jié)加入褐鐵礦粉對燒結(jié)礦化學(xué)成分基本沒有影響。

(2)試驗(yàn)期間轉(zhuǎn)鼓指數(shù)較基準(zhǔn)期降低了0.18%，成品率降低了0.38%。其主要原因?yàn)楹骤F礦屬于難燒礦物，單燒值低，粒度較粗，堆比重小。且礦物含結(jié)晶水，在燒結(jié)過程中，結(jié)晶水分解發(fā)生爆裂，礦石產(chǎn)生大氣孔，燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)疏松等導(dǎo)致燒結(jié)礦指標(biāo)惡化。

(3)試驗(yàn)期間燒結(jié)礦平均粒度比基準(zhǔn)期低了0.37%，返礦率升高0.18%，主要原因在于加入褐鐵礦粉后，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度下降，抗摔性下降，導(dǎo)致返礦率升高。

(4)試驗(yàn)期間燒結(jié)礦 RDI(－3.15mm)增加11.68%，中溫還原率提高0.43%，主要原因?yàn)楹骤F礦在燒結(jié)礦中形成疏松多孔的結(jié)構(gòu)，提高了燒結(jié)礦還原度，但也增加了燒結(jié)礦還原粉化率。

(5)試驗(yàn)期間混合料固定碳含量上升0.08%，固體燃耗增加1.45 kg/t，增加幅度約3%，燒結(jié)機(jī)速度較基準(zhǔn)加快了0.06 m/min，其他操作參數(shù)變化不大。主要是由于褐鐵粉礦在燒結(jié)過程中，結(jié)晶水蒸發(fā)需要較多熱量，需要適當(dāng)上調(diào)配碳量，同時(shí)結(jié)晶水的蒸發(fā)使混合料透氣性增加，燒結(jié)速度加快。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

由于試驗(yàn)期間高爐多個(gè)參數(shù)的變動(dòng)，影響對試驗(yàn)結(jié)果的評估。因此簡單通過理論分析，在保證燒結(jié)礦品位及堿度等指標(biāo)基本保持不變的情況下，用5.83%左右的40褐鐵礦粉替代篩下料能夠降低每燒結(jié)礦6.93元的成本。在目前鋼鐵行業(yè)不景氣，任何冶金環(huán)節(jié)都要求降本增效的大背景下，降低燒結(jié)礦的成本有利于鋼鐵企業(yè)的發(fā)展。

5 結(jié)論

(1)褐鐵礦為含結(jié)晶水的赤鐵礦，粒度較粗，疏松多孔，還原性好，熔化溫度低，易同化，堆比重小。用于燒結(jié)后，燒結(jié)礦粒度組成變差，RDI(－3.15mm)增加了 11.68個(gè)百分點(diǎn)，中溫還原率提高了0.43個(gè)百分點(diǎn)，成品率降低0.38個(gè)百分點(diǎn)，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度下降0.13個(gè)百分點(diǎn)。

(2)配加5.83%的40褐鐵礦粉替代5.41%的篩下料后，燒結(jié)礦TFe和FeO含量略有變化，但變化不大，所以燒結(jié)加入褐鐵礦粉對燒結(jié)礦化學(xué)成分基本沒有影響。

(3)試驗(yàn)期間燒結(jié)機(jī)固體燃料消耗增加1.45 kg/t，增加約3%，燒結(jié)機(jī)的機(jī)速較基準(zhǔn)期加快了0.06 m/min，其他操作參數(shù)變化不大，說明加入褐鐵礦粉后對燒結(jié)中操作參數(shù)影響不大。

(4)在保證燒結(jié)礦品位及堿度等指標(biāo)基本保持不變的情況下，用5.83%左右的40褐鐵礦粉替代篩下料能夠降低每噸燒結(jié)礦6.93元的成本。

［1］ 胡洪天．強(qiáng)化褐鐵礦燒結(jié)措施研究［J］．四川冶金，2004(5)．