红钢烧结优化配料技术及生产实践

红钢烧结优化配料技术及生产实践

移小义

（红河钢铁有限公司，云南 蒙自661100）

摘要：从矿石烧结性能及铁料成本两个方面进行烧结配料，在保证烧结矿TFe品位的同时兼顾了烧结性能的良好及在现有条件下的最经济用矿。产出的烧结矿满足了高炉对其TFe品位、强度的要求，提高了烧结矿成品率，降低了高炉用矿成本。

关键词：烧结配料；烧结矿TFe品位；降本增效；

1  前言

 近年来，钢价持续走低，钢材利润下滑，钢企严冬仍在持续，部分钢企亏损严重，甚至已到生死存亡的关头。为了摆脱困境，大多数企业开始走低成本战略，通过降低钢铁生产成本以取得利润，最终能够在钢企的严冬中存活下来。

  烧结生产作为钢铁生产的第一道工序，其所用原料的变化对后面整道工序的产质量、消耗成本影响极大。采用低品位矿石生产烧结矿，虽然原料成本较低，但由于烧结矿TFe品位低，导致高炉矿耗、焦比、渣量上升，产量下降，相应铁成本上升，没有达到低成本生产；采用高品位矿石生产烧结矿，烧结矿TFe品位高，相应高炉矿耗、焦比、渣量下降，但如果配料不当，生产的烧结矿强度差、成品率低，将会导致高炉的正常冶炼以及用矿成本的上升，也未达到低成本生产的目的。因此，在烧结配料时，在兼顾烧结矿TFe品位的同时考虑矿石烧结矿性能，既保证烧结矿TFe品位满足高炉，又保证烧结性能，使烧结矿具有较好的强度和较高的成品率，达到强化高炉冶炼、增产结焦，同时降低高炉用矿成本，最终达到降低铁成本的目的，才是真正意义上的低成本生产。所以，科学的烧结配料技术对钢铁企业“降本增效”工作具有重要意义。  

2   红钢优化配料思路

 红钢进行优化配料时主要从以下两个方面考虑：

2.1根据每种矿石烧结性能不同，配料时在考虑铁料成本的基础上进行合理搭配，为实现“低温烧结”，为烧结矿中能够生成较多强度好的铁酸钙液相创造条件，从而提高烧结矿强度和烧结矿成品率。

2.2利用烧结配料模型进行求解：在满足烧结矿TFe品位的前提下利用线性规划方程解出烧结配料最优解，以保证铁料成本最低。其中矿石烧结性能作为线性规划方程中的一个约束条件，根据其烧结性能及库存资源方面的考虑，定出其配料上限或下限比例。

  烧结配料模型的约束条件有：

（1）烧结矿碱度符合一定要求。

（2）烧结矿TFe品位满足一定要求。

（3）烧结矿中MgO符合一定要求。

（4）烧结矿中S含量符合一定要求。

（5）各种原料在烧结之后和值为1。

（6）燃料、生石灰比例根据经验最佳值确定。

（7）所有配比≥0。

（8）根据矿石资源库存情况确定配比是否受限制。

 由于每个企业都有各自的配料模型，其方法都大同小异，因此本文只介绍根据每种矿石烧结性能不同在烧结配料时的搭配方法。

3   矿石烧结性能研究

铁矿粉的烧结基础特性，就是指铁矿粉在烧结过程中呈现出自身所特有的高温物理化学性质，主要包括：同化性能、液相流动性、粘结相强度等。^[1]

同化性能是指铁矿石在烧结过程中与CaO 的反应能力，可通过测定铁矿粉与CaO 接触面上发生反应而开始熔化的“最低同化温度”来评价。它表征的是铁矿石在烧结过程中生成液相的难易程度。一般而言，铁矿石同化温度越低，则在烧结过程中越易生成液相。但是，对于非均质烧结矿而言，基于对烧结矿的固结和烧结料层透气性的考虑，并不希望作为核矿石的粗粒矿石过分熔化，以避免起固结骨架作用的核矿石减少以及烧结料层透气性恶化而影响烧结矿的质量和产量；而作为粘附粉的细粒矿则期望有相对较好的同化性能，在较低温度下形成液相，为实现“低温烧结”创造条件，从而降低烧结固体燃料消耗，降低烧结生产成本，减少有害气体排放。因此，要求铁矿石的同化性适宜。

粘结相强度表征的是在烧结过程中生成的液相经固结后的强度，其强度越高则烧结矿的强度越高，则越能经受住转运过程中的冲击、摔打，降低高炉入炉粉末，提高高炉的透气性。^[2]

3.1铁矿石化学成分

红钢公司所用主要铁矿石化学成分见下表1：

表1                   红钢公司所用主要铁矿石的化学成分

3.2矿石同化性能高低顺序

通过查阅搜集相关资料得知，红钢所用主要矿石同化温度见表2。

表2                红钢公司主要铁矿石基础特性实验结果

由表2可知：红钢公司铁矿石的同化性能排序为：南非粉（1100℃） >巴西粉（1195～1220℃）>大红山55配粉（1230℃）>管道精（1305℃）>镇康54粉（1315℃）>龙源59精、疆峰精（1320℃）>骏源50粉、德兴50粉非标（1330℃）>矿业整合精（1355℃）>骏源54高粉（1360℃）。

在11个矿种中，同化温度低于1270℃只有3个，其余8个矿种在1270℃以上，而低温烧结工艺的最佳烧结温度为1230~1270℃。因此，总体来看，红钢公司的整个矿种结构同化性能较高，不利于低温烧结生产。

3.3配矿方面采取的措施

针对红钢公司的烧结原料中缺少作为烧结制粒核心粒子的同化温度较高的粉矿，不利于提高烧结过程的热态透气性，不利于提高烧结利用系数，不利于提高烧结矿强度，而作为烧结制粒粘附性粒子的精矿因较难生成液相，烧结后不易粘结成块，多以形成细粒级的烧结矿或形成返矿，因此在配矿时采取以下措施：

（1）目前的主要矛盾是多数铁矿石品种的同化性能，导致配矿后的混匀矿的同化性能较差，不利于“低温烧结”，提高烧结矿质量；因此，在考虑用矿成本的基础上,尽量使混匀矿的综合同化温度≤1270℃，保证烧结生产在正常烧结温度条件下顺利生成液相是配矿时应重点关注的目标。

（2）条件允许时，在考虑用矿成本的基础上适当提高同化温度高的粉矿比例，同时减少同化温度高的精矿比例，使混匀矿的综合同化温度≤1270℃，使混匀矿在较低烧结温度条件下顺利生成液相，实现低温烧结生产，促进烧结矿中强度好的针状铁酸钙生成。

4   生产实践

根据以上对烧结矿石性能以及影响烧结矿质量的因素研究，在生产中制定了相应措施，并进行生产实践：

  根据现有矿石种类，合理搭配矿种，使混匀矿的综合同化温度≤1270℃，使混匀矿在较低烧结温度条件下顺利生成液相，实现低温烧结生产，促进烧结矿中强度好的针状铁酸钙生成，以提高烧结矿强度；同时利用烧结配料模型解出变量矿种最佳比例，使烧结铁料成本最低。以277#料堆为例：

表4                                277#料堆配比

表5                       277#料堆烧结矿主要指标

  从表4可看出：277#料堆采用以上配矿措施之后，混匀矿综合同化温度为1267.4℃，烧结矿转鼓指数、＜10mm比例分别为79.96%、15.22%，指标较好。

5 结论

5.1研究矿石烧结性能，根据矿石同化温度进行合理优化配料，将混匀矿综合同化温度降至1270℃以下，有利于烧结矿中铁酸钙液相的生成，提高烧结矿强度，提高烧结矿成品率。

5.2利用配料模型进行配料，将矿石烧结性能作为一项约束条件，定出其配料上限或下限比例，并在满足各项约束条件的情况下，进行求解变量矿种最佳比例，使烧结铁料成本最低，同时烧结矿TFe满足高炉冶炼要求。产出的烧结矿不但满足了高炉TFe品位要求，而且使烧结矿具有较好的强度和较高的成品率，从而能够起到强化高炉冶炼、增产结焦，同时降低高炉用矿成本，最终达到降低铁成本的目的。

参考文献：

［1］  王振龙，烧结原理与工艺[M]，兵器工业出版社，2001.8

［2］  薛俊虎，烧结生产技能知识问答[M],冶金工业出版社，2003.2