铁前试验数据研究指导烧结配矿的实践

铁前试验数据研究指导烧结配矿的实践

柴勇  杨永强  王洪余

（河北钢铁集团宣钢公司  河北  宣化  075100）

摘  要：本文介绍了宣钢利用铁前试验数据结合烧结配矿结构评价系统，综合评价烧结矿性能、验证结构可行性，达到形成最优烧结配矿结构闭环控制目的的工作思路。第一步通过检测分析铁料的物理性能、化学成分和基础性能指标，确定不同铁料的配比范围；第二步确定几组结构，进行烧结杯试验、冶金性能和熔滴试验，得出各结构的相应指标。第三步评价各优劣性，选择最优配矿结构，达到指导生产，改善烧结矿冶金性能指标的目的。

关键词：试验数据；烧结；配矿

1前言

近年我国钢材消费总量、消费强度趋于下降，钢铁产业已是供给侧结构性改革“去产能”的主战场。简单、粗放的管理模式必须淘汰，企业需要的是低成本运行模式，产生高的效益。随着宣钢低成本运行模式的工作推进，围绕以保高炉顺行为工作重心，现入炉烧结矿质量应有一定提升。限制烧结矿质量改善主要有两方面因素。一是宣钢为降低原料成本，开始阶段性配加低价低品质料，影响烧结矿质量，同时近年采购铁料呈现铁料资源量少、品种杂的特点，入烧结构需调整频繁。影响烧结矿质量稳定。二是铁前工艺系统运行的试验检测数据总结简单，未进行系统性分析比较。对实际生产的指导性作用较小。铁前工序需建立试验数据平台，优化配矿研究降低烧结原料和制造成本，同时提高烧结矿产、质量。

2 技术思路

（1）铁矿粉基础数据分析评价

统计近年采购的铁料化学成分、粒级、水分、流动性指数和粘结相强度等基础性能指标，并分类汇总。根据铁矿粉基础性能进行初步排序，确定合理的配比范围和铁矿粉之间可相互替代的品种。

（2）初步确定烧结杯结构，进行烧结杯试验和熔滴性能检测。

（3）根据高炉对烧结矿各项指标的需求，建立烧结烧结配矿结构评价系统。

（4）结合烧结配矿评价系统和烧结杯、融滴性能检测指标，综合验证烧结配矿结构的优劣性，确定最佳指标的烧结结构配比。

（5）工业试验验证，实现闭环控制。

3 铁矿粉基础数据分析

3.1 铁矿粉化学成分及粒级

表1 铁矿粉化学成分及物理性能

（1）外矿粉1～7平均粒级在2.5～4.5mm之间，核心颗粒比例较高。可作为核心料用于制粒；外矿粉九、国内粉一、二粒度较细，可作为粘附粉使用。

（2）外粉2、3、4烧损较高，属褐铁矿，在烧结过程中固体燃耗偏高，同时褐铁矿吸水性强，持有更多的水分，游离水在蒸发过程中也需要消耗更多的热量，这就导致了褐铁矿烧结要消耗更多的固体燃料[1]。外粉1为部分赤铁矿和部分褐铁矿，外粉8、9和国内粉1、2均属磁铁矿， FeO含量在25%以上，烧损在4%以下，固体燃耗低，有助于降低工序能耗。

（3）化学分析中，因部分元素含量影响，制约其在烧结中的配加比例，如：

外矿粉9含磷高，炼钢工序冶炼品种钢期间，需限制配比在5%以下或停配，同时因硅低，需与高硅物料搭配使用。

外矿粉8和国内粉1、2含硫高，在当前环保高标准形势下，需控制配比保证出口硫达标；同时国内粉1、2品位高，有助于提高入炉品位，提高铁水产量。

3.2 铁矿粉的基础性能

表2 铁矿粉基础性能

注：本文中流动性指数=配烧后试样面积/原来试样面积。

表中外矿粉2、4、6、9和国内粉1、2流动性指数较差，需搭配外粉5、7或流动性指数更高的物料搭配使用，用于互相弥补；外矿粉3、8指标适中；外矿粉1、6、7粘结相强度指标较好，可提高烧结矿粘结相强度。

3.3 铁矿粉综合评价

表3 铁矿粉综合评价

依据国内外现有经验，目前采取以高水化程度的褐铁矿粉和中等水化程度的褐铁矿为主要原料的烧结技术，以粗粒作制粒的核心，以几种微粒作包裹料强化制粒，改善料层的透气性，确保生产率不下降[3]。

表3中外矿粉1、2、3、4可搭配使用作为主要原料，其余外矿粉根据自身性能不同搭配使用，国内粉可作为粘附粉包裹核心料进行使用。

4 烧结试验

4.1 烧结配矿结构

根据宣钢铁矿粉资源条件和性价比排序，宣钢当地资源全部消化，进口粉配比可维持在45-58%。烧结配矿主结构保持30%以上的核心骨架料，适当配比经济料资源，同时考虑有害元素受控，高炉钛负荷在10kg/t以下。以此某年4月结构为例，确定烧结配矿结构6个方案。

表4 烧结杯试验结构

5 烧结配矿结构评价系统

5.1测算关键数据来源

本评价系统中9个项目所需的关键数据包括基数、权重值、排除干扰系数和否定值共四项。各关键数据设定依据为：

基数。各项目基数值为本单位的年平均水平；

权重值。各项目权重值主要根据本项目对烧结矿质量本身和对入炉冶炼的影响程度决定；

排除干扰系数（以下称系数）。系数作用为排除此因素各项目上下浮动范围不一对评价的干扰。

否决值。各项目否决值定义为该项目指标已劣于要求范围，对此项目直接给予否决。

5.2系统运行示例

图1 烧结配料结构评分软件评分界面

表5 烧结烧结配矿结构评分



通过统计烧结杯和熔滴试验数据，按烧结烧结配矿结构评分系统，综合评价烧结配矿结构的优劣顺序为：6、2、4、5、1、3，其中方案6中转鼓强度、垂直烧结速度、软化区间、滴落温度、S总特性值、熔化区间指标均靠前，其次方案2中5-10mm粒级比例、成品率、平均粒径、软化区间指标靠前。最终优选方案6的配矿结构，其次为方案2。

6 效果

烧结系统2017年1～4月部分指标与去年同期比较如下表：

表6烧结系统部分指标比较情况

铁前试验数据的应用，效果初现。成品率、转鼓强度、固体燃耗和平均粒径指标较去年同期均有改善，达到改善烧结矿质量和降低烧结固体燃料消耗的目的。

7 小结

铁前试验数据研究的应用，首先试验数据可更好指导生产，为烧结配矿提供技术支撑；其次为今后试验提供框架要求，为后续试验与生产结合形成良性循环。结束了以往生产过程中试验数据单一评价、综合性不强、对烧结生产指导性不强的局面。

参考文献

[1] 邱家用，李新兵等，永通公司高比例褐铁矿烧结的生产试验，烧结球团，2010，35(2):1～5.

[2] 吴胜利，杜建新等，铁矿粉烧结粘结相自身强度特性，北京科技大学学报，2005，27(2):169～172.

[3] 许满兴，优化高炉炼铁原料采购与烧结高炉配矿一体化的思路和方法，烧结球团，2016，41(5):1～7.