邯鋼燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)踐

霍紅艷 靳志剛 班耀斌

(河鋼集團(tuán)邯鋼公司)

邯鋼燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)踐

霍紅艷 靳志剛 班耀斌

(河鋼集團(tuán)邯鋼公司)

通過研究含鐵料基礎(chǔ)性能，分析各種配礦結(jié)構(gòu)對燒結(jié)過程的影響規(guī)律，確定主流礦種及其合理區(qū)間，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合綜合成本、有害元素、資源庫存等因素進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化調(diào)整，貫徹穩(wěn)硅控鋁思路，根據(jù)生產(chǎn)需要及主流料資源制定更加合理的配礦結(jié)構(gòu)。

基礎(chǔ)特性 主流礦種 動態(tài)優(yōu)化 配礦結(jié)構(gòu)

0 前言

目前邯鋼燒結(jié)用鐵礦石優(yōu)質(zhì)資源日益緊張，價格一路攀升，且數(shù)量保供和質(zhì)量穩(wěn)定難以控制。為穩(wěn)定生產(chǎn)、控制鐵前成本，生產(chǎn)中要優(yōu)先選用性價比高的主流原料，來設(shè)定結(jié)構(gòu)主框架，同時為了降低成本，需要配加部分低質(zhì)、低價料，但低質(zhì)料普遍成分波動大，有害元素含量高，為滿足生產(chǎn)需要，需對配礦結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理制定、進(jìn)一步優(yōu)化。

1 配礦研究思路

國內(nèi)外在燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)上均做了大量研究，合理的配礦結(jié)構(gòu)要充分考慮到資源保障和基礎(chǔ)特性，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和成本的雙贏，總體要求是燒結(jié)礦成分達(dá)標(biāo)、性能滿足高爐需要、資源保障可控、成本經(jīng)濟(jì)[1]，在粉礦配比上，除了原始粒度組成，也要充分考慮到粉礦高溫基礎(chǔ)特性互補(bǔ)，確定合理的配礦區(qū)間[2]，綜合考慮燒結(jié)原料原始粒度和性能，對多種配礦結(jié)構(gòu)進(jìn)行燒結(jié)杯試驗(yàn)，通過燒結(jié)過程分析和成品性能檢測，從而確定優(yōu)選順序[3],邯鋼煉鐵部依托鐵前實(shí)驗(yàn)室和產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目，在全流程性價比排序、基礎(chǔ)特性互補(bǔ)配礦、低價料合理搭配方面進(jìn)行了大量研究和生產(chǎn)實(shí)踐。

2 配礦優(yōu)化研究與實(shí)踐

2.1 基礎(chǔ)特性研究

依托華北理工大學(xué)產(chǎn)學(xué)研合作，對邯鋼在用鐵料同化性、液相流動性、黏結(jié)相、鐵配鈣生成能力、連晶特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。目前邯鋼在用主流鐵料中的澳系礦粉：赤鐵礦PB、紐曼粉和褐鐵礦揚(yáng)迪粉，三者易還原，品位較高，但其Al2O3相對較高，制約其配比的進(jìn)一步加大；巴非系料(巴卡、南非)也為赤鐵礦，易還原，品位高，是優(yōu)質(zhì)的入燒原料；精粉類料(司家營，邯邢)為磁鐵礦，難還原，可燒性好；非主流低質(zhì)、低價料和含鐵廢料，優(yōu)點(diǎn)是價格相對便宜，但最大缺點(diǎn)是有害元素含量高，制定配礦結(jié)構(gòu)時要確保有害元素含量不超標(biāo)。

研究結(jié)果表明：含鐵原料的同化溫度、液相流動性過高或過低對燒結(jié)礦的冶金性能都是不利的，適宜的同化溫度在1 250 ℃～1 280 ℃之間，適宜的液相流動性指數(shù)在0.7～1.6之間，而黏結(jié)相自身強(qiáng)度一般要求盡量高。邯鋼幾種鐵礦粉的燒結(jié)基礎(chǔ)特性差異較大，單種礦很難滿足燒結(jié)生產(chǎn)的要求，因此根據(jù)鐵礦石高溫特性互補(bǔ)原理配制出混合礦是很有必要的。

邯鋼鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)特性的綜合評價結(jié)果見表1。

表1 鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)特性的綜合評價*

注：+++ 該項(xiàng)指標(biāo)較好；++ 該項(xiàng)指標(biāo)適中；+ 該項(xiàng)指標(biāo)較差。

巴西卡粉、南非粉的燒結(jié)基礎(chǔ)特性最好，淶源精粉、司家營粉、邯邢精粉、PB、小卡粉、北非粉和紐曼粉次之，以上礦粉可以作為主礦使用；高堿度精粉、國王粉、PMC精粉、楊迪粉較差，應(yīng)與其他礦粉配合使用并控制配加比例。通過基礎(chǔ)特性研究，從燒結(jié)性能確定出主流礦種及其合理配礦區(qū)間。

2.2 綜合成本優(yōu)化

在滿足化學(xué)成分約束、粒度組成約束、燒結(jié)基礎(chǔ)特性約束條件之后，需要根據(jù)資源品種、庫存進(jìn)行選擇，為了全面衡量各資源成本差異，邯鋼煉鐵部自主開發(fā)了性價比綜合評測軟件(如圖1所示)，除噸度價外，綜合考慮原料加工費(fèi)、鎂鋁比、噸礦灰耗、折算燃料消耗等因素影響，通過此程序來全面評價入燒鐵料性價比，決定優(yōu)選區(qū)間和配比，從成本角度為優(yōu)化配礦結(jié)構(gòu)提供數(shù)據(jù)支撐。

2.3 配加高比例褐鐵礦生產(chǎn)

圖1 性價比綜合評價表

揚(yáng)迪粉作為典型性價比較高的褐鐵礦，由于其結(jié)晶水高、燒損大、疏松多孔等原因在配礦中受到限制，業(yè)內(nèi)均對褐鐵礦高配比使用進(jìn)行研究[4-5],邯鋼煉鐵部自2015年以來經(jīng)過10組燒結(jié)杯試驗(yàn)研究，結(jié)合燒結(jié)工業(yè)試驗(yàn)，采取壓料、厚料層、互補(bǔ)配礦技術(shù)，生產(chǎn)中楊迪粉配加比例提高到35%以上，且保持了較好的燒結(jié)礦質(zhì)量(如圖2所示)。

2.4 低質(zhì)料優(yōu)化使用

2.4.1 燒結(jié)礦鋁硅比(Al2O3/SiO2)的控制

隨著結(jié)構(gòu)中澳系料配比升高，加上小品種料質(zhì)量較差，由原料帶入燒結(jié)礦的Al2O3呈上升趨勢，燒結(jié)礦Al2O3含量由前期1.85%上升到近2.05%左右，高爐渣Al2O3含量峰值超過17.0%，爐渣特性和高爐操作負(fù)面影響大，影響高爐順行。燒結(jié)礦SiO2過低會使燒結(jié)時液相產(chǎn)生不足，導(dǎo)致燒結(jié)礦強(qiáng)度下降，而且在入燒Al2O3量不變的情況下，Al2O3/SiO2也會升高；因此生產(chǎn)中在保證燒結(jié)礦品位的前提下，保持適宜燒結(jié)礦SiO2含量，把控混勻料鋁硅比，貫徹“穩(wěn)硅控鋁” 配礦思路，實(shí)際生產(chǎn)中燒結(jié)礦中的Al2O3/SiO2嚴(yán)格控制在0.39以下。

圖2 褐鐵礦配比與轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度趨勢

2.4.2 配礦結(jié)構(gòu)制定應(yīng)嚴(yán)控有害元素含量

按照單品種料、混勻料、燒結(jié)礦三級管控措施，即入場后單品種料、配混后混勻料、燒成后成品礦必須進(jìn)行有害元素分析，對三級管控中每個節(jié)點(diǎn)制定有害元素上限，確保小品種料配加后有害元素可知可控。有害元素控制標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 有害元素控制標(biāo)準(zhǔn) / %

3 生產(chǎn)實(shí)踐效果

(1)通過基礎(chǔ)特性研究，掌握各品種資源合理的配礦區(qū)間，利用互補(bǔ)特性和優(yōu)化操作，進(jìn)一步提高了褐鐵礦配比，2016年4月份以楊迪粉為代表的高性價比褐鐵礦配比最高達(dá)到36%，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)礦成本和質(zhì)量雙贏。

(2)綜合平衡資源、成本等因素，在有害元素可控的基礎(chǔ)上，穩(wěn)定主流礦動態(tài)優(yōu)化資源，增加高性價比地方料使用，低價料配比由2016年上半年的2.3%的提到5%，含鐵廢物料配加達(dá)到100 kg/t鐵以上，2016年配礦結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 2016年配礦結(jié)構(gòu)

(3)根據(jù)資源狀況及綜合性價比評測結(jié)果，穩(wěn)定主流礦結(jié)構(gòu)，采用澳系礦粉+巴系礦粉+國內(nèi)精粉+廢雜返礦模式，控制高鋁澳系紐曼粉、PB粉用量，根據(jù)單品種成分變化動態(tài)調(diào)整低硅資源配比，長期貫徹“穩(wěn)硅控鋁"策略，穩(wěn)定和改善燒結(jié)礦質(zhì)量。2016年燒結(jié)礦主要指標(biāo)見表3。

表3 2016年燒結(jié)礦主要指標(biāo)

4 結(jié)語

(1)通過含鐵原料基礎(chǔ)特性研究，確定在用資源合理配礦區(qū)間，結(jié)合綜合性價比評測，優(yōu)選配礦結(jié)構(gòu)，滿足了燒結(jié)配礦質(zhì)量、成本綜合需求；

(2)按照穩(wěn)硅控鋁策略，通過穩(wěn)定主流礦種、動態(tài)優(yōu)化各品種資源，穩(wěn)定了燒結(jié)礦質(zhì)量，在有害元素負(fù)荷可控的基礎(chǔ)上，增大低價料配比，進(jìn)一步拓寬資源保障渠道，降低了配礦成本。

[1] 馬西武,彭志強(qiáng).淺談燒結(jié)低成本配礦[J].燒結(jié)球團(tuán),2011(10)：27-29.

[2] 吳勝利,戴宇明,裴元東,等.基于特礦粉高溫特性互補(bǔ)的燒結(jié)礦優(yōu)化配礦[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),2010(6)：719-724.

[3] 劉麗紅,許秋慧,方麗萍.燒結(jié)配礦的實(shí)驗(yàn)研究[J].河北冶金，2005(6)：9-11.

[4] 武軼,黃發(fā)元,金俊,等.高比例楊迪粉燒結(jié)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的研究[J].鋼鐵研究，2011(4)：7-10.

[5] 黃柱成,易凌云,胡兵,等.高配比褐鐵礦的燒結(jié)配礦實(shí)驗(yàn)研究[J].鋼鐵，2012(5)：9-13.

PRACTICE OF SINTERING BLENDING OPTIMIZATION IN HAN STEEL

Huo hongyan Jin Zhigang Ban Yaobin

(Han Steel Company of HBIS Group)

By research of basic characteristics of iron ore, the effecting regulation on sintering process is analyzed for all kinds of blending structure; Meanwhile, mainstream minerals and its using range is determined and is adjusted though dynamic optimization as factors of composite cost, harmful elements, present abundance, and so on; as a result, the reasonable blending structure is drew up according to production requirement and resource of mainstream minerals in stabilizing the ratio of Al2O3/SiO2under rule.

basic characteristics mainstream minerals dynamic optimization blending structure

艷，助理工程師，河北.邯鄲(056003), 河鋼集團(tuán)邯鋼煉鐵部生產(chǎn)技術(shù)科；

2017—3—25