鐵礦石燒結中配加毛塔粉試驗研究

程建紅

（首鋼長治鋼鐵有限公司，山西 長治 046031）

近期以來，全球鐵礦石價格處于高位震蕩，作為燒結工序最主要的原料，鐵礦粉的價格直接影響著燒結礦生產成本。從優化配礦結構、降低燒結生產成本的角度，積極開發使用不同類型的鐵礦粉對鋼鐵企業而言尤為重要；同時，隨著國際市場上優質鐵礦粉資源的逐漸減少，鐵礦石品質逐漸下降成為不可避免地事實，主動適應鐵礦石資源地劣化也是當前鋼鐵企業面臨的現實課題[1-4]。為此，首鋼長鋼嘗試開發使用新的鐵礦石資源，以拓展燒結優化配礦選擇。根據鐵礦石資源可獲取度和性價比，結合燒結生產實際情況，對毛塔粉進行燒結試驗研究，嘗試使用毛塔粉替代部分褐鐵礦進行鐵礦石燒結，以明確該鐵礦粉對燒結技術經濟指標和燒結礦質量的影響，為在燒結生產中合理選擇該礦粉的配加比例提供技術支持。

1 毛塔粉基礎物化特征分析

毛塔粉的全鐵品位達到61.70%，w（SiO2）為10.13%，w（FeO）達到11.32%，燒損為-0.4%，屬于磁鐵礦粉；毛塔粉中w（K2O）和w（Na2O）分別為0.063%和0.022%，與目前所用礦粉相比，毛塔粉堿金屬元素含量較高，毛塔粉化學成分如表1所示。

表1 毛塔粉化學成分 %

毛塔粉最大的特點就是其SiO2含量較高。為此，使用文獻[5-6]中的礦粉同化性和液相流動性的試驗方法對毛塔粉的燒結基礎特性進行研究，結果如表2所示。毛塔粉的同化性溫度為1 245℃，同化溫度適中。普通的磁鐵礦粉一般同化溫度都將對較高，有的甚至達到1 300℃以上；毛塔粉同化溫度與典型赤鐵礦同化溫度相當，這主要與其較高SiO2含量有關。同時，毛塔粉在各溫度下的液相流動性均很大，同化溫度1 240℃時液相流動指數已達到4.50，表明毛塔粉與熔劑生成液相的能力很強，屬于易礦化的鐵礦粉。

表2 毛塔粉燒結基礎特性

2 燒結試驗方案

燒結配加毛塔粉燒結杯試驗方案如下頁表3所示。其中，礦A和礦B為典型巴西赤鐵礦，礦C和礦D為澳洲赤鐵礦，礦E和礦F為褐鐵礦。在試驗方案中，毛塔粉的配比分別為0%、3%、6%、9%，主要替代礦F，配礦調整中為控制SiO2處于合理范圍（混勻礦中w（SiO2）范圍為4.44%～4.55%），同時適當調整了礦A和礦B的比例，其他原料配比基本保持不變。

表3 燒結杯試驗配礦方案 %

燒結杯試驗參數設定如下頁表4所示，燒結礦二元堿度按2.0倍進行控制，堿度控制措施為固定生石灰比例，通過調整石灰石比例來保持堿度穩定；w（MgO）按2.0%進行控制，燃料配比為3.9%。

表4 燒結杯試驗參數設定

3 燒結杯試驗結果與分析

3.1 配加毛塔粉對混合料粒度的影響

對各方案燒結杯試驗的混合料進行粒度分析，結果如表5所示。隨著毛塔粉配加比例的增加，混合料中8~10 mm的顆粒比例逐漸增加，3~5 mm和1~3 mm的顆粒比例降低，混合料中<1 mm的顆粒比例增加，整體來看混合料的平均粒徑呈增加趨勢。

表5 燒結混合料粒度組成

3.2 配加毛塔粉對技術經濟指標的影響

3.2.1 毛塔粉配比對垂直燒結速度的影響（見圖1）

圖1 毛塔粉配比對垂直燒結速度的影響

由圖1可知，隨著毛塔粉配比由基準方案的0%增加至方案3的9%，垂直燒結速度略有升高穩定，升高幅度不大，表明其對燒結料層透氣性影響不大。

3.2.2 毛塔粉配比對成品率的影響

由圖2可知，隨著毛塔粉配比由基準方案的0%增加至方案3的9%，燒結礦成品率呈現出逐漸降低趨勢，當毛塔粉配比為9%時，燒結礦成品率最低，較基準方案降低5個百分點。總體來看，配加一定比例的毛塔粉不利于燒結礦成品率。

圖2 毛塔粉配比對成品率的影響

3.2.3 毛塔粉配比對轉鼓強度的影響（見圖3）

從圖3可以看出，隨著毛塔粉比例的增加，燒結礦轉鼓強度呈現出逐漸降低的趨勢，基準方案中燒結礦轉鼓最高；當毛塔粉配比達到9%時，轉鼓強度比基準降低了3.7%。由此可見，毛塔粉的配加，不利于提高燒結礦轉鼓強度。從成品率和轉鼓強度來看，在當前配料條件下配加毛塔粉對燒結礦的質量不利。

圖3 毛塔粉配比對轉鼓強度的影響

3.2.4 毛塔粉配比對固體燃耗的影響（見圖4）

由圖4可知，隨著毛塔粉配比由基準方案的0%增加至方案3的9%，燒結固體燃耗呈現出先降低后升高的趨勢；當毛塔粉配比為3%時，固體燃耗最低，達到50.11 kg/t，比基準方案降低約0.44 kg/t；毛塔粉比例繼續增加，則固體燃耗均高于基準方案。因此，毛塔粉的配加比例不宜增加過多。

圖4 毛塔粉配比對固體燃耗的影響

3.2.5 毛塔粉配比對燒結利用系數的影響（見下頁圖5）

從圖5中可以看出，隨著毛塔粉配比由基準方案的0%增加至方案3的9%，燒結利用系數呈現出先略有升高后大幅降低的趨勢。這與前文所述毛塔粉對垂直燒結速度的影響保持一致。因此，雖然毛塔粉配比增加會使燒結利用系數略有改善，但綜合來看，毛塔粉對燒結技術經濟指標有不利影響。

圖5 毛塔粉配比對燒結利用系數的影響

3.2.6 毛塔粉配比對粒度組成的影響（見圖6、圖7）

圖6 毛塔粉配比對粒度組成的影響

從圖6和圖7可以看出，隨著毛塔粉配比由基準方案的0%增加至方案3的9%，燒結返礦比例增加趨勢，＞40 mm的大顆粒比例有降低趨勢，5~10 mm的比例略減少，燒結礦平均粒徑有降低趨勢。

圖7 毛塔粉配比對平均粒徑的影響

4.2 毛塔粉對低溫還原粉化性能的影響

對不同毛塔粉配比條件下燒結礦低溫還原粉化性能進行分析，結果如表6所示。隨著毛塔粉配比從3%增加到9%，燒結礦低溫還原粉化指標RDI+3.15呈現出波動趨勢，方案1和方案3燒結礦低溫還原粉化指標高于基準方案約0.6%~0.8%，達到70.5%以上；而方案2燒結礦低溫還原粉化指標REDI+3.15則低于基準方案約0.3%，其值為69.61%。總體來看，配加毛塔粉對于燒結礦低溫還原粉化略有改善。

表6 不同毛塔粉配比的燒結礦低溫還原粉化性能

4 結論

1）毛塔粉化學成分中，全鐵品位達到61.70%，w（SiO2）為11.32%；毛塔粉的同化溫度較低，并且液相流動性大，屬于易礦化的鐵礦粉。

2）隨著毛塔粉配比由基準方案的0%增加至方案3的9%，垂直燒結速度略有升高穩定，升高幅度不大，表明其對燒結料層透氣性影響不大；燒結礦成品率和轉鼓強度呈現出逐漸降低趨勢，當毛塔粉配比為9%時，燒結礦成品率最低，較基準方案降低5%。

3）隨著毛塔粉配比由基準方案的0%增加至方案3的9%，燒結固體燃耗呈現出先降低后升高的趨勢；當毛塔粉配比為3%時，固體燃耗最低，達到50.11 kg/t，比基準方案降低約0.44 kg/t；毛塔粉比例繼續增加，則固體燃耗均高于基準方案；燒結利用系數呈現出先略有升高后大幅降低的趨勢；隨著毛塔粉配比由基準方案的0%增加至方案3的9%，燒結返礦比例增加趨勢，＞40 mm的大顆粒比例有降低趨勢，5~10 mm的比例略減少，燒結礦平均粒徑有降低趨勢。

4）隨著毛塔粉配比從3%增加到9%，燒結礦低溫還原粉化指標RDI+3.15呈現出波動趨勢，方案1和方案3燒結礦低溫還原粉化指標高于基準方案約0.6%~0.8~，達到70.5%以上；而方案2燒結礦低溫還原粉化指標REDI+3.15則低于基準方案約0.3%，其值為69.61%。總體來看，配加毛塔粉對于燒結礦低溫還原粉化略有改善。