430m2燒結(jié)機生產(chǎn)酸性燒結(jié)礦的試驗研究

王梅菊

（寶鋼集團八鋼公司制造管理部）

430m2燒結(jié)機生產(chǎn)酸性燒結(jié)礦的試驗研究

王梅菊

（寶鋼集團八鋼公司制造管理部）

文章介紹了以八鋼南疆原料和430m2燒結(jié)機工藝裝備為基本條件，開展了利用大型燒結(jié)機生產(chǎn)酸性燒結(jié)礦的燒結(jié)杯試驗。試驗結(jié)果表明：在南疆原料條件下，利用430m2燒結(jié)機生產(chǎn)酸性燒結(jié)礦是可行的，可以解決燒結(jié)產(chǎn)能過剩，部分替代高成本酸性爐料的問題。酸性燒結(jié)礦堿度控制在0.6，燒結(jié)礦質(zhì)量可以滿足生產(chǎn)要求。關(guān)鍵詞:酸性燒結(jié)礦；燒結(jié)杯試驗；生產(chǎn)成本

聯(lián)系人：王梅菊，女，47歲，本科，燒結(jié)高級工程師，烏魯木齊（830022）寶鋼集團八鋼公司制造管理部

E-mail:wangmeij@bygt.com.cn

1 前言

八鋼公司南疆分公司燒結(jié)系統(tǒng)裝備有430m2燒結(jié)機一臺，與2座1800m3高爐配套。430m2燒結(jié)機和1號1800m3高爐已相繼投產(chǎn)開爐，由于2號高爐1800m3仍處于建設(shè)中，因此燒結(jié)產(chǎn)能目前過剩。為此，公司提出了利用富余的燒結(jié)產(chǎn)能生產(chǎn)酸性燒結(jié)礦，以酸性燒結(jié)礦取代或部分取代進口球團礦的設(shè)想，一方面可充分發(fā)揮燒結(jié)機能力，解決堿性燒結(jié)礦富余，酸性爐料不足的問題；另一方面探索在八鋼南疆公司的生產(chǎn)裝備和原料條件下降低鐵前原料結(jié)構(gòu)成本，優(yōu)化高爐爐料結(jié)構(gòu)、降成本的新途徑。

本次試驗主要研究在南疆原料條件下，利用大型的430m2燒結(jié)機生產(chǎn)酸性燒結(jié)礦的可行性，酸性燒結(jié)礦同高堿度燒結(jié)礦各項技術(shù)指標的差異分析，以及酸性燒結(jié)礦工藝操作參數(shù)的優(yōu)化，尋找提高產(chǎn)量、質(zhì)量的方法。

2 原料條件

本次試驗所用鐵料取自八鋼南疆公司料場，熔劑及燃料取自于本部現(xiàn)場，在實驗室對所有原料進行再次混勻后取樣制樣，進行化學(xué)成分全分析和粒度組成檢測。其結(jié)果見表1、表2。

從表1、表2中可看出，本次試驗用原料特點：（1）兩種鐵精粉的SiO2普遍較高，均在7%以上,和入燒礦的SiO2含量接近；（2）入燒礦、低品位精粉和釩鈦精粉的MgO含量較高，在2%～4%。

3 試驗設(shè)備及方法

3.1 燒結(jié)試驗設(shè)備

燒結(jié)杯：燒結(jié)杯為φ200mm，采用電動傾翻卸料機構(gòu)卸料，配3#葉氏鼓風(fēng)機。點火器為旋流擴散式，燃料為液化石油氣，助燃風(fēng)機為1#葉氏風(fēng)機。

單輥破碎機輥徑：φ440mm；三排齒輥，每排三齒；輥子轉(zhuǎn)速20r/min。

落下試驗機：落下高度為2000mm，試料箱容積560×420×200（mm），試料箱采用電動提升。

表1 原料的化學(xué)成分 %

表2 原料的粒度組成 mm

轉(zhuǎn)鼓試驗機：采用鼓體為1/2和1/5ISO合在一起的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)鼓直徑為φ1000mm；轉(zhuǎn)鼓寬度為250 mm與100mm；鼓體轉(zhuǎn)速25r/min；采用時間繼電器控制時間。

水平往復(fù)搖動篩：規(guī)格500mm×800mm（外框）；往復(fù)次數(shù)：60次/min；沖程280mm。篩板按國際標準設(shè)計，用于燒結(jié)礦篩分試驗，采用時間繼電器定時自動停機。

3.2 試驗方法

配料與制粒：按試驗設(shè)計要求，使用計算機程序進行配料計算，用電子秤稱料。首先將配好的原料在鋼板上人工倒堆4次，然后加水混勻（一混）。將一混后的原料加入圓筒混合機，在轉(zhuǎn)速15r/min,筒體傾角0°下轉(zhuǎn)動5分鐘，取出混合料并測定水分。

點火制度：點火負壓7850Pa，點火溫度1100±50℃，點火時間2分鐘；燒結(jié)負壓13730Pa；廢氣溫度達最高點即為燒結(jié)終點，點火開始到燒結(jié)終點時間為燒結(jié)時間。

燒結(jié)餅處理：從燒結(jié)杯倒出燒結(jié)餅經(jīng)單輥破碎后，自然冷卻至室溫，然后經(jīng)落下試驗機從2m高落下三次，再用往復(fù)篩篩分3分鐘后進行粒級組成測定，>5mm部分為成品，<5mm部分為返礦。對成品燒結(jié)礦進行轉(zhuǎn)鼓試驗（1/5ISO）、化學(xué)成分分析等。

4 試驗結(jié)果與分析

4.1 不同堿度的燒結(jié)礦試驗

第一階段主要進行了堿度為1.7，1.55，1.3，0.25的燒結(jié)杯試驗。參照南疆公司430m2燒結(jié)機的工藝條件，固定料層高度700mm，鋪底料1.5kg，約高30mm；焦粉配比4.8%，燒結(jié)礦TiO21.1%（高爐TiO2負荷20kg/t鐵）。主要考察在南疆原料和工藝條件下超低堿度（不配加熔劑）燒結(jié)礦生產(chǎn)的可行性及與高堿度燒結(jié)礦，自熔性燒結(jié)礦相比各項經(jīng)濟技術(shù)指標的變化，試驗結(jié)果見表3，圖1為燒結(jié)礦堿度與各項指標的關(guān)系。

表3 不同堿度燒結(jié)試驗結(jié)果

試驗結(jié)果顯示，在燃料配比相同的條件下，隨著堿度的降低，由1.69降低到0.25，垂直燒結(jié)速度、燒結(jié)成品率、利用系數(shù)均逐漸降低。垂直燒結(jié)速度由25.69mm/min下降到12.61mm/min，下降了50.91%。利用系數(shù)由1.69t/(m2·h)下降到0.98t（m2·h)，下降了56%。燒結(jié)成品率由82.91%下降到77.53%，下降了5.38個百分點。堿度在1.29時燒結(jié)礦的冷態(tài)強度最差，其轉(zhuǎn)鼓指數(shù)為55.15%。0.25堿度時燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強度是最好的，為64.33%，0.25堿度燒結(jié)礦的TFe為59.7%，比1.69堿度燒結(jié)礦的品位高了7.1個百分點，但其FeO含量也高達16.46%。

分析認為：（1）0.25堿度的酸性燒結(jié)礦同高堿度燒結(jié)礦相比混合料中多了約12%精礦粉，少了約11.5%的生石灰，原料的初始粒度降低，制粒效果變差。（2）由于未配加熔劑，混合料的濕容量變小，過濕層現(xiàn)象加重。（3）由于酸性燒結(jié)礦的主要液相為硅酸鹽類，如，鐵橄欖石(2FeO·SiO2)，其熔點和液相粘度都比較高，加之700mm厚度的料層，也使得料層的蓄熱能力加強，保證足夠多液相量的形成，然而過多的熱量使得燃燒帶變寬，料層阻力加大，燒結(jié)料層透氣性變壞，還原性氣氛加強，在保證酸性燒結(jié)礦強度的同時直接導(dǎo)致了垂直燒結(jié)速度降低，利用系數(shù)降低，F(xiàn)eO含量上升。

綜上所述，燒結(jié)過程透氣性是影響酸性燒結(jié)礦指標的最直接因素，因此還將圍繞適當(dāng)降低料層厚度和改善混合料的初始粒度進行試驗。

4.2 酸性燒結(jié)礦系列試驗

本階段試驗主要研究堿度在0.25、0.4、0.6條件下，改變料層厚度，焦粉配比以及入燒礦配加量后燒結(jié)礦各項指標的變化趨勢，試驗結(jié)果見表4、5。

表4 酸性燒結(jié)礦不同條件試驗結(jié)果

表5 酸性燒結(jié)礦化學(xué)成分 %

圖1 不同堿度條件下各項指標

4.2.1 堿度在0.25時不同條件試驗對比分析

首先研究在0.25堿度條件下，改變料層厚度和焦粉配比后燒結(jié)指標的變化趨勢，其結(jié)果見圖2。

圖2顯示，同料層700mm相比，當(dāng)料層厚度降低到580mm后，利用系數(shù)和垂直燒結(jié)速度均提高，并且隨焦粉配比的提高而提高。

當(dāng)焦粉配比在5.2%時，兩種料層厚度的FeO含量均在17%以上，當(dāng)焦粉配比降到4.8%時，F(xiàn)eO含量有所下降，雖然580mm料層燒結(jié)礦的FeO含量要降低幅度大一些，但仍在15.3%。

在配碳量大于4.8%后，兩種料層的冷態(tài)強度都較好，相同配碳情況下，由于700mm料層的蓄熱能力更強，使燒結(jié)過程的溫度水平提高，有利于鐵橄欖石粘結(jié)相的生成，燒結(jié)礦強度提高，所以轉(zhuǎn)鼓指數(shù)更高一些。

當(dāng)配碳量降到4.4%時，580mm料層燒結(jié)礦的各項指標急劇下降，說明此時配C量偏低，使燒結(jié)過程熱量不足，粘結(jié)相生成不充分，從而導(dǎo)致燒結(jié)礦強度差，整體指標變差。

圖2 0.25堿度條件下燒結(jié)指標與料層厚度、焦粉配比的關(guān)系

綜合分析，在堿度0.25條件下，降低料層到580mm后，其燒結(jié)整體指標比700mm料層時有較大改善。在配碳量5.2%時，利用系數(shù)提高到了1.32t/m2.h,但由于此時燒結(jié)礦FeO含量依然較高，接近18%，會嚴重影響燒結(jié)礦在高爐內(nèi)的還原性。

4.2.2 提高堿度及入燒礦比例后試驗對比分析

（1）本階段主要分析酸性燒結(jié)礦在料層580mm條件下，提高堿度到0.4、0.6，并加大入燒礦至20%后燒結(jié)指標的變化。

圖3、4顯示，酸性燒結(jié)礦提高堿度并加大入燒礦配比至20%后，燒結(jié)指標明顯改善。隨著堿度的上升，燒結(jié)過程的利用系數(shù)垂直燒結(jié)速度均大幅度上升，當(dāng)堿度0.6時燒結(jié)礦的利用系數(shù)提高到1.56t/m2.h，F(xiàn)eO含量降低到了14.15%，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)比0.4堿度時略有下降，但也達到64%。

圖3 580mm料層酸性燒結(jié)礦指標變化趨勢

圖4 580mm料層酸性燒結(jié)礦指標與堿度關(guān)系圖

（2）固定堿度0.6，提高料層到650mm時燒結(jié)指標的變化。

由于南疆430m2燒結(jié)機的其料層厚度設(shè)計為700mm,為與現(xiàn)場工藝更加貼近，最后進行了在0.6堿度下，燒結(jié)料層厚度650mm，焦粉配比降至4.8%后燒結(jié)指標的變化。

圖5 料層厚度與利用系數(shù)轉(zhuǎn)鼓指數(shù)的關(guān)系

圖6 料層厚度與利用系數(shù)和垂速的關(guān)系

從圖5、6可以看出，料層提高后，F(xiàn)eO含量有所下降，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)有所上升。分析認為，降低焦粉配比至4.8%，在650mm料層下，能夠保證燒結(jié)過程足夠的熱量，保證了轉(zhuǎn)鼓指數(shù)的水平。

料層提高后，利用系數(shù)和垂直燒結(jié)速度均有大幅度的降低，說明即使加大了入燒礦的配比，改善了混合料的原始透氣性，但由于增大了料層厚度，惡化了燒結(jié)過程的透氣性，導(dǎo)致燒結(jié)生產(chǎn)率的降低。

4.3 不同堿度燒結(jié)礦粒度組成

從表6可以看出，酸性燒結(jié)礦中>40mm的比例，明顯大于其它堿度，并且隨堿度的降低而上升，主要是因為垂直燒結(jié)速度低，且高溫保持的時間長，因而形成燒結(jié)礦大塊較多。

5 結(jié)論

試驗表明，在南疆原料條件下，利用430m2燒結(jié)機生產(chǎn)酸性燒結(jié)礦是可行的，可以解決南疆燒結(jié)產(chǎn)能過剩，以及替代或部分替代其它高成本的酸性爐料的問題。

（1）通過加大入燒礦配加量，降低料層厚度等措施后，0.6堿度燒結(jié)礦除FeO較高外，其利用系數(shù)比高堿度燒結(jié)礦降低11個百分點，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)高于高堿度燒結(jié)礦。

（2）在綜合考慮燒結(jié)礦的粒度組成，尤其>40mm的大塊燒結(jié)礦比例，燒結(jié)礦的產(chǎn)品性能及產(chǎn)量指標等情況下，應(yīng)該將酸性燒結(jié)礦的堿度控制在0.6范圍，燒結(jié)過程料層厚度控制在580mm范圍，F(xiàn)eO控制在約14%，焦粉配比略高于高堿度燒結(jié)礦，控制在約5%為宜。

（3）提高酸性燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的重點是改善其原料的原始透氣性及燒結(jié)過程透氣性。燒結(jié)機試驗中入燒礦比例提高至20%時，各項指標最優(yōu)?？紤]在實際生產(chǎn)中，高爐槽下返礦未按品種區(qū)分堆放，酸燒返礦不易重新進入酸燒生產(chǎn)，建議在酸性燒結(jié)礦生產(chǎn)過程中，加大入燒礦的比例至30%～35%。

Experiment Study on Producing Acid Sinter Ore in 430m2Sintering Machine

WANG Mei-ju
（ManufacturingManagementDepartment,Bayi Iron&SteelCo.,BaosteelGroup)

This paper introduced sinter cup experimentwhich developed acid sinterore through simulation rawmaterials and technology equipment of 430m2sintering machine at Bayi Steel of southern Xinjiang.The results show that the method is feasible under thesematerial conditions thatcan solve the problem ofexcess production capacity and partly replacehigh costacidmaterial.Basicity ofsinter should be given 0.6(CaO/SiO2=0.6)，thequality ofacid sinterore is stable to satisfy the needsofproduction.

acid sinterore;sinter cup experiment;production cost

TF046.4

A

1672—4224（2014）01—0001—05