利比里亚粉矿在烧结使用的分析

利比里亚粉矿在烧结使用的分析

王鹏  彭元飞  李恒

（陕西龙钢有限责任公司炼铁厂  715405）

摘  要：本文分析了烧结矿成矿机理，结合龙钢公司炼铁厂混匀矿配加利比里亚粉矿的烧结实践，总结265㎡、400㎡烧结机烧结综合生产情况。

关键词：利比里亚粉矿  工艺参数  烧结实践  可行性

1 前言

随着高炉冶炼强度的进一步提升，炼铁对烧结矿的要求也相对提高，要求烧结矿的化学成分尤其是对碱度的稳定，碱度的波动直接影响高炉的造渣制度和热制度，从而引起炉况波动，产量的降低和焦比的上升，有关研究表明碱度波动0.1%，高炉产量下降3%-4%，焦比上升7kg/t左右；加之钢铁行业市场不景气，铁前成本的控制压力聚升，不得不将缺陷矿或高硅矿纳入烧结日程，基础钢材成本中烧结原料及过程约占50%以上，在节资方面有很大的潜力可供探究。

目前龙钢炼铁厂所用的含铁原料中90%以上来自外购，主要是澳粉、巴粉、印粉等，自产精矿（来自大西沟铁矿，年产精矿粉约10万吨）占比较少，原料配比基础为化学成分稳定，SiO2含量波动控制在0.3%范围内；所用生灰自产约占60%，其余来自小土窑生产，小土窑生产生灰矿点较多，有效成分含量波动较大；使用的高镁灰均来自外购，粒度波动较大，成分难以控制。生产中发现，凡是烧结原料更换料垛或碱度调整时，抽风负压和废气温度有上升或下降波动，对烧结过程产生影响，导致成品矿质量的波动。通过烧结成矿机理与矿物组成的分析，结合炼铁厂265㎡烧结机和400㎡烧结机生产实际情况、成品矿质量稳定，对于利比里亚粉矿应用的可行性做以探析。

2 烧结成矿机理

烧结成矿机理包括烧结过程的固相反应、液相反应和冷凝结晶三个过程。这三个过程不仅对烧结矿的矿物组成及结构起着决定性的影响，而且和烧结矿的质量有着很大的关系。

固相反应发生在混合料软融之前，相互接触的某些组分之间，在固体状态下发生反应，是由例子扩散引起的，烧结过程中固体燃料的燃烧产生的废气加热了烧结料，为固相反应提供了有利条件，其形成在原料中所没有的易融化的新物质，这些物质的性能为最后获得强度高的烧结矿提供了先决条件。

液相反应主要是一些低熔点物质在高温作用下，融化成液态物质，在冷却过程中，液态物质凝固而成为那些尚未融化和溶入液相的颗粒的坚固连接桥。在烧结过程中主要矿物都是高熔点的，在烧结温度不能融化，但物料加热到一定温度时，各组分之间以及新生化合物与原组分之间存在低共熔点，是的它们在较低温度下生成液相，开始熔融。烧结过程中形成的液相是烧结矿成型的基础，其数量和性质很大程度影响烧结矿的还原和强度。

冷凝过程固结过程中当烧结过程中燃烧层下移，被融化的物质或高温的物质温度下降，液相放出能量而结晶或变为玻璃体。液相冷却过程中较短，很短时间内发生多次变化，有相当的潜热来不及释放而蕴藏在里面，从而部分以玻璃体的形式出现，降低了烧结矿的强度。

成品烧结矿强度的体现，由组成物之间共同形成，其主要矿物及粘结相抗压强度和还原性如下图：

表中可以看出赤铁矿、磁铁矿、铁酸一钙、铁橄榄石等有较好的强度，钙铁橄榄石当x=1.0（玻璃质）时，其强度最差。要得到较高质量的烧结矿就要增加低氧化钙的钙铁橄榄石（x=0.5）和铁酸一钙，只用铁酸一钙机械和还原性都好。

3 利比里亚粉矿成分及使用前后对比

3.1利比里亚粉矿是外购粗粉，与澳粉、巴粗成分对比如下表：

3.2各含铁原料使用比例对比(%)：

3.3烧结过程配料比变化（%）：

3.4烧结过程生产参数变化：

3.5成品带烧结矿质量变化（%）：

4烧结实践总结

良性分析：

①由于利比利亚粉SiO2含量较高，为保证稳定的烧结矿碱度，生灰配加量上升，混合料粒级得到改善＞3mm粒级较之前提高了3-4%左右，料层透气性增强，烧结过程得到强化，产能得到进一步释放， 265m2烧结流量上升10t/h，400㎡烧结流量上升13t/h。

②随着混匀矿粗粉比例的升高，厚料层操作得到持续运行，烧结过程自动蓄热增强，烧结矿液相量增多，燃料配比较前期有所下降，265m2、400m2烧结机平均燃料配比分别降低了0.19%和0.23%，另一方面烧结矿粒级变化不大，转鼓较之前均有小幅度改善。

恶性分析：

①随着利比里亚粉的使用，烧结矿TFe含量较之前降低了2.01%、1.72%，且由于SiO2含量高，同时在2.1（±0.1）的烧结矿R控制标准下，高炉烧结矿入炉率下降。

②熔剂使用量加大，熔剂单耗升高了4.4kg/t，出现高钙灰持续供应紧张的情况；另一方面由于熔剂用量的大幅提高，烧结机混料用水量上升，筒内壁粘料现象加剧，出现结圈、吐料等现象。

③生产过程控制中料层透气性过剩等现象的出现，导致烧结过程粉尘量加大，除尘灰仓位上升， 265㎡、400㎡烧结机配料除尘灰配加量上升2t/h、0.5t/h。

④烧结过程透气性出现过剩现象，烧结矿预冷却提前，环冷机1#、2#段烟温较下降较为明显，环冷余热日均发电量下降。

5过程分析

在烧结过程中，稳定水碳是关键，若出现水碳或其他生产因素波动，废气温度和抽分负压将大幅度升降，R-T、R-P关系式将不能作为配料调整的依据。在利比里亚粉矿使用初期，混料用水量上涨，物料水分不能得到有效控制，加之料种的骤然变化，导致烧结过程出现大幅波动，生产调整滞后5小时以上。随着烧结过程的稳定，铁酸钙体系进一步加强，烧结矿强度和还原性较好，硅酸三钙增加，正硅酸钙明显减少。熔剂量逐渐增多，放出CO2，降低了烧结料层温度和还原气氛，有利于提高烧结矿的氧化度，所以磁铁矿减少，铁橄榄石减少，而过量的CaO有利于生成CaO·Fe2O3和CaO-SiO2体系矿物。

6生产的可行性探讨

6.1 高硅粉矿的使用

随着烧结矿碱度提高，三价铁系矿物逐渐取代二价铁系矿物，强度和还原性均向良性发展，因此发展铁酸钙是改善烧结矿强度的重要手段。一般成品矿碱度控制在1.8-2.5倍，铁酸钙体系能较好的形成，我炼铁厂的实际情况满足此要求。过去烧结过程配碳高，点火温度控制高，所以烧结矿温度偏高，使得烧结矿冷却过程中纤维状的铁酸钙转变成磁铁矿，烧结矿的还原性性能变坏。随之高硅粉矿使用的稳定，烧结机生产潜能得到释放，原料成本和区间制造成本都有所降低。

6.2过程波动的各工序点共同消减

前期对新料种的使用存在误区，生产调整滞后，使用一段时间后混料筒内壁出现大幅度粘料，特别是进料口方向形成一圈高50cm的料脊，导致筒体吐料，后将混料筒前后加水配比进行调整，加大后加水量占比，粘料有所下降，混合料水分和粒度进一步稳定；由于烧结料层透气性的大幅提升，台车厚料层增厚，自动蓄热功能得到加强，稳定了烧结过程；前期烧结矿碱度不能有效稳定，入炉率浮动向下，后期对烧结矿碱度进行下调，保证了入炉率的稳定。

参考文献

[1] 李洪华等 不同进口矿粉的烧结特性研究与生产实践  2009年全国烧结球团技术交流年会论文集（135）

[2] 邓秋明等 兴澄特钢烧结优化配矿的研究  烧结球团2009NO.2（11）

[3] 张家驹,等.高碱度高氧化镁烧结矿的研究[J].烧结团,1992(2):29

[4] 王叔.邢钢烧结矿MgO含量的选择[J].烧结球团,1996(2):29