曹繼禮，成昌省，毛友莊，何劍飛

（山鋼集團(tuán)萊蕪分公司煉鐵廠，山東萊蕪 271104）

高鋁礦燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐

曹繼禮，成昌省，毛友莊，何劍飛

（山鋼集團(tuán)萊蕪分公司煉鐵廠，山東萊蕪 271104）

研究了高鋁礦物理化學(xué)性能，為了降低燒結(jié)礦成本，將其配入到山鋼集團(tuán)萊蕪分公司煉鐵廠265 m2燒結(jié)機(jī)上使用。介紹了高鋁礦對燒結(jié)礦的影響，通過優(yōu)化配礦、端部料返回、提高FeO值、增加布料料層厚度等措施，使燒結(jié)機(jī)平穩(wěn)生產(chǎn)，滿足了高爐對燒結(jié)礦的質(zhì)量要求。

高鋁礦；燒結(jié)；生產(chǎn)；實(shí)踐

1 引言

近年來，鋼鐵業(yè)受到了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)危機(jī)，原料價(jià)格上漲、鋼材價(jià)格持續(xù)低迷等等，為保生存求發(fā)展，各企業(yè)不斷降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。在燒結(jié)生產(chǎn)中，礦料結(jié)構(gòu)是決定燒結(jié)礦質(zhì)量重要條件，礦料成本約占燒結(jié)總生產(chǎn)成本的80%。近年來由于國內(nèi)鐵礦資源嚴(yán)重不足，大量進(jìn)口處于壟斷價(jià)格的國外鐵礦粉，供求關(guān)系日趨緊張，給燒結(jié)配料降本增效帶來困難。使用新礦種，推行經(jīng)濟(jì)配料，是降低礦料成本、應(yīng)對鋼鐵企業(yè)危機(jī)的關(guān)鍵途徑。高鋁礦A具有較高的價(jià)格優(yōu)勢，在原料中增加配比降本增效明顯。

2 高鋁礦物理化學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究

2.1 對高鋁礦A取制樣，化驗(yàn)成分

高鋁礦A為低硅高鋁褐鐵礦。高鋁礦成分見表1。

表1 高鋁礦A成分

2.2 高鋁礦A的粒度等物理指標(biāo)

高鋁礦A雖然定義為粗粉，但實(shí)際為塊礦和粉礦的混合礦，且粒度波動(dòng)較大。由于高鋁礦A含水量偏大，礦料黏性大，為降低生產(chǎn)成本，沒有對高鋁礦A進(jìn)行分級和破碎，而是直接配加到燒結(jié)混勻料堆中使用。高鋁礦A平均粒度組成見表2。

表2 高鋁礦A平均粒度組成

2.3 熔滴性能實(shí)驗(yàn)

對高鋁A礦做了熔滴性能實(shí)驗(yàn)，熔滴性能結(jié)果見表3。

表3 高鋁A礦軟融滴落性能

通過實(shí)驗(yàn)可以看出高鋁礦A的軟熔區(qū)間較大，明顯高于常用澳礦、巴粗等主要礦種，相差溫度達(dá)到150～200 ℃[1]。

2.4 高鋁礦燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)

在掌握了高鋁礦A的物理化學(xué)性質(zhì)后，為了更有效地研究對燒結(jié)生產(chǎn)的影響，進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)前的燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)，燒結(jié)礦堿度均按2.0進(jìn)行控制，燒結(jié)礦中MgO含量控制在2.3%左右，采用直徑Φ200 mm燒結(jié)杯，布料料層厚度530 mm，鋪底料500 g，混合機(jī)為Φ500 mm×1 200 mm圓筒混合機(jī)，混合時(shí)間2 min，混勻料水分控制在7.6%。

通過多次單燒實(shí)驗(yàn)，均未生成燒結(jié)礦。實(shí)驗(yàn)結(jié)果原因分析：高鋁礦A由于大顆粒塊狀物過多，點(diǎn)火后燒結(jié)負(fù)壓低，燃料燃燒速度太快，燃燒層高溫保持時(shí)間過短，導(dǎo)致液相生成量少，沒有形成鐵酸鈣體系，無法順利形成燒結(jié)礦，盡管增加燃料配比至5.5%，但70%的燒結(jié)料還以生料形態(tài)存在。結(jié)果證明，單燒高鋁礦A難以形成燒結(jié)礦。

3 高鋁礦對燒結(jié)生產(chǎn)的影響

在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，因?yàn)闊Y(jié)杯實(shí)驗(yàn)單燒高鋁礦A沒有形成針狀鐵酸鈣體系的燒結(jié)礦，所以沒有直接在原料中配加太高比例的高鋁礦A，而是按照2%～10%之間的比例循序漸進(jìn)地配加到燒結(jié)原料中的，通過生產(chǎn)實(shí)踐，不斷總結(jié)分析，慢慢增加配入比例。燒結(jié)礦各項(xiàng)物理化學(xué)指標(biāo)對比見表4、表5。

表4 燒結(jié)混勻料中配入不同比例高鋁礦A的燒結(jié)礦成分平均值

表5 燒結(jié)混勻料中配入不同比例高鋁礦A的燒結(jié)礦物理指標(biāo)平均值

隨著高鋁礦A配入比例的不斷增加，燒結(jié)礦中的鋁含量不斷增加，為了適應(yīng)高爐爐渣鋁含量≤16%及爐渣流動(dòng)性的要求，燒結(jié)礦品位略有降低，硅鎂含量有所增加。對燒結(jié)礦工藝的主要影響有：

3.1 物理指標(biāo)變差

燒結(jié)礦中含有一定量的Al2O3有利于四元系針狀交織結(jié)構(gòu)鐵酸鈣的形成，可以提高燒結(jié)礦強(qiáng)度；但Al2O3太高時(shí)，則有利于玻璃質(zhì)的形成，對燒結(jié)礦的強(qiáng)度和低溫還原粉化性能不利[2]。當(dāng)高鋁礦A配入比例增加到5%以上時(shí)，燒結(jié)礦中鋁含量達(dá)到2.3%以上，鋁含量增加造成燒結(jié)礦中針狀鐵酸鈣數(shù)量減少，使燒結(jié)礦強(qiáng)度明顯下降，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、篩分指數(shù)等物理指標(biāo)大幅降低，燒結(jié)礦粉末率增加，返礦增多。返礦內(nèi)部循環(huán)量由原來的28%增加到35%左右，成品率的降低導(dǎo)致燒結(jié)機(jī)日產(chǎn)量降低，水單耗電單耗升高，燒結(jié)總成本升高。

3.2 燒結(jié)礦中含有生礦

萊鋼265 m2燒結(jié)機(jī)布料厚度一般為760 mm，一個(gè)料面運(yùn)行時(shí)間約為40 min，所以燃燒層高溫保持時(shí)間大約有3～4 min。由于高鋁礦A鋁含量較高，軟熔點(diǎn)922 ℃，很多塊狀礦石來不及軟化生成液相，燃燒層即已經(jīng)燒結(jié)完成，向下移動(dòng)，導(dǎo)致燒結(jié)礦中存在大量高鋁礦A的生礦，外表顏色由原先的黃色經(jīng)燒結(jié)后變?yōu)槁燥@紅色。大量高鋁塊礦存在于燒結(jié)礦中，實(shí)際上并未參與燒結(jié)過程，浪費(fèi)大量燃料，而且極易造成燒結(jié)礦取樣偏差。

3.3 燒結(jié)礦化學(xué)指標(biāo)波動(dòng)大

高鋁礦A含鐵品位為57%左右，大量配入，勢必造成燒結(jié)礦品位下降。同時(shí)，由于大量不能燒結(jié)的塊礦存在于混勻料中，且數(shù)量未知，致使白灰配加量、白云石配加量、燃料配加量均有更大的誤差，燒結(jié)礦成分波動(dòng)較大。配加高鋁礦A后燒結(jié)礦化學(xué)指標(biāo)合格率降低了5%左右。

3.4 燒結(jié)礦冶金性能

對燒結(jié)礦冶金性能也產(chǎn)生較大影響，RDI（+3.15）指數(shù)配入高鋁礦A之前平均為73.47，配入之后平均為71.09，爐內(nèi)粉末量增加，惡化了高爐料層透氣性，對高爐冶煉產(chǎn)生較大的影響。

4 應(yīng)對措施

4.1 加強(qiáng)配料控制，精準(zhǔn)預(yù)測燒結(jié)原料成分

在配料之前，預(yù)測燒結(jié)礦成分，適當(dāng)調(diào)整原料結(jié)構(gòu)。結(jié)合燒結(jié)生產(chǎn)適應(yīng)能力及工藝改進(jìn)，不斷增加高鋁礦A的配入量。在成本受控的前提下，配料時(shí)優(yōu)先使用其它低鋁礦資源，使混勻料中的鋁含量不至于升高太多。由于高鋁礦A僅是有害雜質(zhì)鋁含量較高，其它有害元素含量較低，所以在爐渣中的鋁含量不超過16%時(shí)，對生產(chǎn)是較為有利的。

優(yōu)化各種礦料，保證硅含量既能平衡燒結(jié)礦堿度，又能滿足高爐造渣的雙重需要。MgO含量控制在2.4%～2.7%之間，提高爐渣流動(dòng)性，但要避免MgO過高影響燒結(jié)礦強(qiáng)度和品位。精準(zhǔn)配料及預(yù)測，使生產(chǎn)處于受控狀態(tài)，有利于燒結(jié)克服燒損增大、硅鋁鎂含量升高等帶來的不利影響，保證了燒結(jié)礦強(qiáng)度、粒度等物理指標(biāo)。

4.2 混勻料堆端部料返回

鐵礦粉經(jīng)一次料場到二次料場混勻造堆時(shí)，規(guī)定最少布料層數(shù)為400層以上?？紤]到效率因素，布料料流可以在600～700 t/h之間調(diào)整。由于在料堆端部時(shí)堆料機(jī)返回點(diǎn)不能精確定位，料堆端部料成分波動(dòng)較大，粒度偏析較為嚴(yán)重，必須返回料堆處理，不能直接作為燒結(jié)原料使用。根據(jù)料堆的大小，兩端端部料共返回約1 000～2 000 t，由此提高了混勻料堆成分的均勻性，較大程度地減輕了換堆期間生產(chǎn)的波動(dòng)。

4.3 清除部分塊礦

為了盡可能清除掉混勻料中的高鋁塊礦，對料堆取樣方式也做出了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整?；靹蛄隙衙靠玳L約300 m，寬度30 m。原料經(jīng)過配料造堆后，在二次料場混勻料堆會由于生礦塊的偏析作用，塊礦從堆頂滾落，集中在混勻料堆底部，其中寬度方向底部兩端塊礦最為集中，約厚1 m。在取料機(jī)取料時(shí)，留下料堆橫向兩端各1.5 m的塊礦層，由斗車集中汽運(yùn)后破碎處理，大約可以減少30%的塊礦進(jìn)入燒結(jié)混勻料中，減輕了對燒結(jié)生產(chǎn)的影響，節(jié)約了燃料等消耗。

4.4 提高燃料配加量

高鋁礦A粒度較大，燒結(jié)燃燒層無法使之軟熔，生成的液相量又不足以包裹大顆粒的塊礦，塊礦反而影響液相的發(fā)展，造成燒結(jié)礦強(qiáng)度差，粉末量增加。生產(chǎn)中適當(dāng)提高燃料配加量，使燒結(jié)礦FeO值處于8.5～10.0之間。燃料增多提高了燃燒層溫度和厚度，延長了高溫保持時(shí)間，液相量增多，使高鋁礦-15 mm以下粒級礦粉基本同化于燒結(jié)礦中，燒結(jié)礦強(qiáng)度等物理指標(biāo)得到很大改善。

4.5 減少漏風(fēng)率，提高布料料層厚度，減小燒結(jié)機(jī)機(jī)速

每臺燒結(jié)機(jī)工藝參數(shù)穩(wěn)定，原料條件一定時(shí)，布料料層厚度也有一個(gè)確定值，此時(shí)的燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)處于最佳狀態(tài)。

厚料層使料層高溫帶寬度相應(yīng)增加，改善了礦物的結(jié)晶條件，因而燒結(jié)礦強(qiáng)度及成品率上升，增加了產(chǎn)質(zhì)量。其次，料層升高，料層自動(dòng)蓄熱能力增加，提高了燒結(jié)最高點(diǎn)溫度水平及高溫保持時(shí)間[3]。厚料層對高鋁礦燒結(jié)作用明顯，為了使布料厚度增加，對影響漏風(fēng)率的設(shè)備進(jìn)行了改造。

燒結(jié)機(jī)主要漏風(fēng)部位是在臺車滑板與滑道、臺車與臺車之間、風(fēng)箱系統(tǒng)管道、電除塵系統(tǒng)墻體破損部位等處，這些部位的漏風(fēng)占總漏風(fēng)量的80%以上。為了減少滑板漏風(fēng)，更換了部分漏風(fēng)嚴(yán)重的臺車滑板，并且改造了燒結(jié)機(jī)潤滑系統(tǒng)，優(yōu)化自動(dòng)給油時(shí)間，有效降低了漏風(fēng)率；電除塵器和風(fēng)箱系統(tǒng)管道漏風(fēng)，增加日常維修維護(hù)力度，定修期間集中焊補(bǔ)更換。采取這些措施后，燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率有一定程度的降低。

同時(shí)，在保證燒結(jié)礦產(chǎn)量的前提下，適當(dāng)降低燒結(jié)機(jī)機(jī)速，加強(qiáng)料溫、水分、堿度、布料、點(diǎn)火等工藝控制，為厚料層燒結(jié)提供條件。料層布料厚度由原來的760 mm增加到800 mm。措施執(zhí)行前后燒結(jié)礦指標(biāo)對照見表6。

表6 措施執(zhí)行前后燒結(jié)礦指標(biāo)對照表

5 小結(jié)

通過精確配料，提供了成分均勻且合理的含鐵混勻料。改進(jìn)取料機(jī)取料方式，去除了一定量的塊礦。提高燒結(jié)混勻料燃料配加量，減少漏風(fēng)率，提高布料料層厚度，適當(dāng)減小燒結(jié)機(jī)機(jī)速等措施的實(shí)行，使燒結(jié)生產(chǎn)各項(xiàng)指標(biāo)明顯改善，原料配料時(shí)的高鋁礦A最高配入量達(dá)到15%以上，燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量保持穩(wěn)定，滿足了高爐生產(chǎn)的需要。

[1] 張明，姬光剛，張均賓，等.萊鋼1 000 m3高爐高鋁礦冶煉實(shí)踐[J].山東冶金，2013（4）：3-4.

[2] 周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008：32.

[3] 曹繼禮.萊鋼4#265 m2燒結(jié)機(jī)節(jié)能降耗實(shí)踐[J].冶金能源，2012（4）：19-21.

Practice of High Aluminum Content Ore Sintering

CAO Ji-li, CHENG Chang-sheng, MAO You-zhuang and HE Jian-fei
（Iron-making Plant, Laiwu Subsidiary, Shagang Group, Laiwu, Shandong province 271104, China）

The paper studies the physical and chemical properties of high aluminum content ore. In order to reduce the cost of sinter ore, the said ore is blended and used at 265m2sintering machine at Ironmaking Plant, Laiwu Subsidiary, Shagang Group. The influence of high aluminum content ore on sinter is described. By optimizing ore blending and end material return, increasing FeO value and adopting high bed sintering, sintering machine produces smoothly and stably, meeting the requirement by blast furnace on sinter quality.

high aluminum content ore; sintering; production; practice

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.05.002

2014-01-28

2014-02-19

曹繼禮（1984—），男，安徽人，工程師，主要從事技術(shù)管理工作。