1、降低燒結(jié)礦低溫還原粉化率華吉濤（山東萊鋼永鋒鋼鐵有限公司煉鐵廠(chǎng)，山東 齊河 251100） 摘要 燒結(jié)大量使用進(jìn)口礦粉后，燒結(jié)礦低溫還原粉化率指標(biāo)變差，而燒結(jié)礦低溫還原粉化影響高爐的透氣性及焦比，通過(guò)優(yōu)化配料結(jié)構(gòu)，合理控制燒結(jié)礦中SiO2、A12O3、MgO、R2、FeO，改進(jìn)不合理工藝設(shè)備，加強(qiáng)操作等措施，改善燒結(jié)礦低溫還原粉化率指標(biāo)。關(guān)鍵詞 低溫還原粉化率 燒結(jié)礦 化學(xué)成分1 前言 萊鋼永鋒鋼鐵有限公司共有五臺(tái)燒結(jié)機(jī)，燒結(jié)礦供應(yīng)五座高爐使用，燒結(jié)礦質(zhì)量的好壞對(duì)高爐生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生重大影響，與煉鐵的優(yōu)質(zhì)、低耗、高效益密切相關(guān)。隨著高爐“精料”技術(shù)的發(fā)展，對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量要求除品位高、雜質(zhì)少、

2、粒度均勻外，還要求有較好的冶金性能。燒結(jié)礦冶金性能主要包括還原性、低溫還原粉化性、軟熔性能等。 燒結(jié)礦在高爐爐身上部的低溫區(qū)(溫度大約在500600)還原時(shí)由于熱沖擊及鐵礦石中Fe2O3還原(Fe2O3Fe3O4FeO)過(guò)程中發(fā)生Fe2O3晶形轉(zhuǎn)變，會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)礦嚴(yán)重破裂、粉化，使高爐料柱的空隙度降低、透氣性變差、壓差升高、爐況不順。生產(chǎn)實(shí)踐表明：燒結(jié)礦RDI-3.15每升高5，高爐產(chǎn)量會(huì)下降15，煤氣中CO利用率降低05，焦比升高155。近期，煉鐵廠(chǎng)北區(qū)燒結(jié)由于大量使用進(jìn)口礦粉，燒結(jié)礦RDl-3.15值高達(dá)35以上。嚴(yán)重影響高爐爐況順行及高爐壽命。為此，“降低燒結(jié)礦低溫還原粉化率”成為燒結(jié)技術(shù)

3、攻關(guān)工作的重點(diǎn)。2 影響燒結(jié)礦低溫還原粉化率的因素21原料條件的影響礦石原料主要有磁鐵礦和赤鐵礦兩種，赤鐵礦燒結(jié)礦含F(xiàn)e2O3較多，因而低溫還原粉化率較高。在2006年前以磁鐵礦相的巴西、國(guó)內(nèi)精粉為主生產(chǎn)燒結(jié)礦，2007年后隨著資源結(jié)構(gòu)的變化及為了提高燒結(jié)礦品位，適當(dāng)配加了赤鐵礦相的進(jìn)口礦粉生產(chǎn)燒結(jié)礦，到2008年以后，赤鐵礦相的進(jìn)口礦粉所占比例大約75以上，又沒(méi)有采取有效措施抑制燒結(jié)礦的低溫還原粉化，致使燒結(jié)礦低溫還原粉化率高達(dá)35以上。 隨著優(yōu)質(zhì)鐵礦粉資源的逐漸減少，進(jìn)口鐵礦粉呈現(xiàn)出成分波動(dòng)大、質(zhì)量劣化的不利因素，同時(shí)品種更換頻繁。而在燒結(jié)這個(gè)高溫、多相、復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程中，各相之間，各組分

4、之間相互作用，相互影響，不同種類(lèi)的鐵礦粉，因其基礎(chǔ)特性各不相同，它們之間也相互作用，相互影響，因此在燒結(jié)配礦時(shí)，必須在全面了解鐵礦粉的常溫特性和高溫特性的基礎(chǔ)上應(yīng)用互補(bǔ)原理和方法進(jìn)行合理配礦。為此煉鐵廠(chǎng)與某大學(xué)一起對(duì)唐鋼燒結(jié)用含鐵原料的冶金性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，對(duì)單品種物料的化學(xué)成分、礦物組成、脈石粒度、孔隙度、礦物結(jié)構(gòu)、熔點(diǎn)、同化性能、液相流動(dòng)性、吸水性等進(jìn)行了全面分析。同時(shí)模擬生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)混勻礦進(jìn)行物理化學(xué)性能、成球性、燒結(jié)性能和相應(yīng)燒結(jié)礦冶金性能的系統(tǒng)研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究與生產(chǎn)實(shí)踐可知：用單品種礦粉生產(chǎn)的燒結(jié)礦的粉化指標(biāo)比較如下：巴西精礦粉、巴卡礦粉生產(chǎn)的燒結(jié)礦的低溫還原粉化性能很差；中特

5、SC粉、安吉拉斯礦粉、揚(yáng)迪礦粉生產(chǎn)的燒結(jié)礦的低溫還原粉化性能比較差；澳礦粉、MAC礦粉生產(chǎn)的燒結(jié)礦的低溫還原粉化性能比較好；魯中、萊州地方精粉生產(chǎn)的燒結(jié)礦的低溫還原粉化性能最好。根據(jù)鐵礦粉燒結(jié)性能的互補(bǔ)原理，確定了最佳的燒結(jié)配礦方案。 穩(wěn)定的混勻礦配比，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有效地指導(dǎo)了燒結(jié)生產(chǎn)，保證了工藝參數(shù)的合理控制，從而穩(wěn)定了燒結(jié)生產(chǎn)，改善了燒結(jié)礦的低溫還原粉化指標(biāo)。22燒結(jié)礦中主要化學(xué)成份SiO2、MgO、Al2O3，R2，F(xiàn)eO對(duì)低溫還原粉化率的影響221 SiO2的影響 SiO2是燒結(jié)過(guò)程形成粘結(jié)相的主要因素，高SiO2含量有利于燒結(jié)液相的形成，改善粉化指標(biāo)，但如果SiO2含量過(guò)高，一方

6、面影響液相流動(dòng)性，降低產(chǎn)量；另一方面，SiO2高會(huì)生成大量正硅酸鈣(2CaOSiO2)。由于正硅酸鈣(2CaOSiO2)在冷卻過(guò)程中發(fā)生相變(C2SC2S)體積膨脹，會(huì)造成自然粉化和降低燒結(jié)礦強(qiáng)度。2005年生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：燒結(jié)礦中SiO2低于46時(shí)，燒結(jié)礦RDI315達(dá)到35以上。這主要是因?yàn)镾iO2低會(huì)造成因粘結(jié)相量明顯不足，鐵酸鈣數(shù)量減少，顯微結(jié)構(gòu)的均勻性顯著惡化，使燒結(jié)礦粉化指標(biāo)明顯變差。后來(lái)逐步提高燒結(jié)礦中的SiO2含量到48、49、50 %、51、52，53%，燒結(jié)礦RDI-3.15是降低的趨勢(shì)。通過(guò)近幾年的生產(chǎn)實(shí)踐，在煉鐵廠(chǎng)北區(qū)現(xiàn)有的燒結(jié)原料條件下，較適宜的燒結(jié)礦SiO2含量控制在

7、5055 %左右。222 MgO的影響 由于燒結(jié)礦中的MgO與Fe2O3結(jié)合，游離低，可減輕燒結(jié)礦粉化。同時(shí)為了滿(mǎn)足高爐造渣的要求，改善爐渣的流動(dòng)性和提高脫硫能力，燒結(jié)礦中需保證一定量的MgO。但是因MgO的熔點(diǎn)高達(dá)2799，在燒結(jié)過(guò)程中Mg2+進(jìn)入Fe3O4晶格中取代Fe弘，穩(wěn)定了Fe3O4礦相，造成Fe3O4難以向Fe2O3轉(zhuǎn)變形成鐵酸鈣，限制了鐵酸鈣系的發(fā)展，使礦物組成復(fù)雜化，由于各種礦物的結(jié)晶能力不同，冷凝后，必然存在應(yīng)力，所以隨著MgO含量增加，燒結(jié)礦的低溫還原粉化指標(biāo)變差。經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐摸索，同時(shí)考慮爐渣對(duì)MgO含量的要求，燒結(jié)礦MgO含量控制在2327較合適。223 AI2O3的影

8、響 A12O3是燒結(jié)礦化學(xué)成份不可缺少的成分，因?yàn)橐欢ǖ匿X硅比(A12O3SiO2)0104是燒結(jié)過(guò)程形成鐵酸鈣的必要條件，但生產(chǎn)實(shí)踐中燒結(jié)礦中Al2O32以后會(huì)導(dǎo)致液相流動(dòng)性變差，還會(huì)惡化燒結(jié)礦的還原粉化指數(shù)。因?yàn)闊Y(jié)礦中Al2O3的含量增加，在鐵酸鈣中Al2O3的固溶量增加，促進(jìn)了板狀鐵酸鈣的生成，而板狀鐵酸鈣在低溫下就開(kāi)始還原產(chǎn)生應(yīng)力，降低了燒結(jié)礦抵御裂紋擴(kuò)展的能力，加劇了粉化的產(chǎn)生。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，燒結(jié)礦中A12O3的合理含量應(yīng)控制在17195之間。因澳礦粉系列含Al2O3較高，在配礦時(shí)注意考慮了與低含量的Al2O3礦粉的合理搭配。224 R2的影響 由于燒結(jié)礦R2的不同，燒結(jié)礦生成

9、的液相也不同，隨R2升高鐵酸鈣粘結(jié)相增多，F(xiàn)e3O4晶粒與粘結(jié)相礦物形成網(wǎng)狀熔蝕結(jié)構(gòu)或柱狀交織結(jié)構(gòu)。特別是高R2燒結(jié)礦磁鐵礦被鐵酸鈣熔蝕，晶粒細(xì)小，形狀渾圓，呈它形晶或半自形晶，與鐵酸鈣緊緊相連而形成熔蝕結(jié)構(gòu)，兩者之間有較大的接觸面和摩擦力，因此鑲嵌牢固，燒結(jié)礦的強(qiáng)度相應(yīng)提高，低溫還原粉化指數(shù)有所改善。通過(guò)多次的生產(chǎn)實(shí)踐摸索，就目前燒結(jié)配料結(jié)構(gòu)，堿度控制在195210之間，有利于保證燒結(jié)礦既有良好的機(jī)械強(qiáng)度和還原性，又有較低的低溫還原粉化率。225 FeO的影響 燒結(jié)礦FeO含量反映了燒結(jié)過(guò)程的動(dòng)態(tài)控制狀態(tài)，其含量不僅受配碳量、混合料水分、返礦量的交互作用，而且受原燃料配比、燒結(jié)料層厚度、透氣

10、性、工藝過(guò)程控制等的共同影響，降低燒結(jié)礦FeO含量有利于改善燒結(jié)礦的還原性，但過(guò)低的FeO又會(huì)惡化低溫還原粉化率，同時(shí)FeO含量的波動(dòng)區(qū)間越窄，燒結(jié)過(guò)程越穩(wěn)定。 通過(guò)近幾年的生產(chǎn)實(shí)踐得出：FeO含量是影響RDI和還原性的顯著因素。因此，在燒結(jié)工序中，要保證燒結(jié)礦有較好的冶金性能，關(guān)鍵是控制好FeO含量。FeO含量又受以下因素影響。 1)混合料水、碳的影響。燒結(jié)混合料中水、碳的合理匹配是獲得優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦的保證，一般情況是：低水低碳厚料層有利于降低燒結(jié)礦中的FeO含量，隨混合料配碳量的提高，燒結(jié)礦的FeO含量會(huì)升高。但由于五臺(tái)燒結(jié)機(jī)的料層厚度分別為750mm，屬厚料層燒結(jié)，如配碳過(guò)高燒結(jié)過(guò)程還原氣氛

11、增強(qiáng)，由于料層的自動(dòng)蓄熱作用，會(huì)使下層燒結(jié)溫度過(guò)高，燃燒帶溫度升高，惡化透氣性，不利于針狀鐵酸鈣的形成，而且燒結(jié)礦中燃料分布不均勻，產(chǎn)生熱脆性，使燒結(jié)礦低溫還原粉化率指標(biāo)變差。 2)燃料質(zhì)量的影響 燒結(jié)用的固體燃料有焦粉和無(wú)煙煤粉兩個(gè)品種，1、2辱燒結(jié)機(jī)還設(shè)有燃料分加工藝。生產(chǎn)實(shí)踐表明：燃料粒度、焦粉和白煤比例，分加焦粉比例也是影響FeO含量的一個(gè)因素。由于每種燃料的燃燒特性不同，對(duì)于其粒度就應(yīng)有不同的要求，當(dāng)原料條件有較大幅度改變后，燒結(jié)用的燃料粒度及分加焦粉比例應(yīng)有不同的需求：根據(jù)原料條件變化，需確定不同的燃料分加比例，在混勻礦粒度相對(duì)較粗時(shí)，分加焦粉比例適當(dāng)降低，而當(dāng)原料粒度相對(duì)較細(xì)時(shí)，

12、分加焦粉適當(dāng)提高。 同時(shí)燃料粒度過(guò)細(xì)或白煤比例過(guò)高，會(huì)使燃料燃燒速度過(guò)快，使燒結(jié)過(guò)程液相形成不充分；燃料粒度過(guò)粗，布料時(shí)大顆粒燃料滾到料層下部，造成下層燒結(jié)溫度高，燃料分布不均。目前控制焦粉3rnm部分85，白煤3mm部分75以上。 通過(guò)不斷的生產(chǎn)實(shí)踐，根據(jù)目前的原料結(jié)構(gòu)，控制燒結(jié)混合料的固定碳含量在2830之間，燒結(jié)機(jī)混合料水分在7802左右，燒結(jié)礦的FeO含量在91之間，燒結(jié)礦的低溫還原粉化率指標(biāo)及還原性指標(biāo)比較好。下表是抽測(cè)的RDI指標(biāo)與燒結(jié)礦FeO關(guān)系。23 操作制度及工藝設(shè)備的影響 燒結(jié)過(guò)程的溫度控制也影響燒結(jié)礦低溫還原粉化率的因素，它與燒結(jié)點(diǎn)火溫度、點(diǎn)火負(fù)壓、負(fù)壓、機(jī)速、廢氣溫度，

13、終點(diǎn)控制等有關(guān)。如機(jī)速過(guò)快或燒結(jié)負(fù)壓較低，會(huì)使液相結(jié)晶發(fā)育不完善，燒結(jié)礦強(qiáng)度差，粉化率高。為提高點(diǎn)火溫度，一、二號(hào)燒結(jié)機(jī)利用大修機(jī)會(huì)，對(duì)點(diǎn)火爐及保溫爐進(jìn)行了改造更新。新式點(diǎn)火爐采用新型燒嘴提高點(diǎn)火強(qiáng)度，同時(shí)增加?xùn)|西兩排燒嘴角度，延長(zhǎng)了點(diǎn)火時(shí)間。點(diǎn)火溫度由改造前的980提高到目前的1120以上，料面點(diǎn)火效果有明顯改善，有力保證了燒結(jié)礦低溫還原粉化指標(biāo)的改善。 為保證燒結(jié)過(guò)程的均勻穩(wěn)定，一方面根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況對(duì)2#燒結(jié)機(jī)機(jī)尾后5個(gè)風(fēng)箱實(shí)行自動(dòng)控制，后5個(gè)風(fēng)箱設(shè)定不同的溫度，達(dá)到規(guī)定溫度，風(fēng)箱自動(dòng)關(guān)閉，這樣保證了風(fēng)的合理利用。另一方面對(duì)不合理的工藝、設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。如增加了疏料器長(zhǎng)度，考慮邊緣效應(yīng)，適

14、當(dāng)縮短了沿臺(tái)車(chē)方向的寬度；對(duì)混合料槽加蒸汽工藝不斷改進(jìn)，大大減輕了混合料槽南北兩側(cè)的水分和料溫差別較大的現(xiàn)象；為減少懸料、粘料次數(shù)，配料室燃料倉(cāng)改造；使用新型生石灰消化器等。24使用SYP燒結(jié)劑及燒結(jié)礦表面噴灑CaCl2 SYP燒結(jié)強(qiáng)化劑一般占混合料總量的萬(wàn)分之三至萬(wàn)分之四，該產(chǎn)品對(duì)煤氣化反應(yīng)，燃燒反應(yīng)起到一定的催化助燃作用，使煤粉的反應(yīng)活性大大提高，可使燒結(jié)過(guò)程的氧化氣氛增強(qiáng)，促進(jìn)礦物組成中鐵酸鈣的大量生成。提高燒結(jié)礦強(qiáng)度，防止其低溫粉化。從近兩年使用SYP燒結(jié)強(qiáng)化劑情況，使用后燒結(jié)礦RDI-3.15指標(biāo)可降低2左右。 在進(jìn)入高爐前的成品燒結(jié)礦表面噴灑CaCl2溶液后，其表面被CaCI2覆蓋，低溫時(shí)CaCl2不分解，在燒結(jié)礦表面形成一層保護(hù)膜，減少了與還原氣體的接觸，所以降低了燒結(jié)礦的RDI-3.15煉鐵北區(qū)目前噴灑CaCl2濃度為5左右，下表是噴灑CaCl2前后指標(biāo)對(duì)比情況。 從上表看，燒結(jié)礦表面