梅钢全梅精烧结试验研究

    关键词梅精矿烧结性能试验研究

1 前  言

    梅山铁矿是梅钢股份公司下属的矿山，也是目前国内最大的黑色冶金地下矿山之一，目前保有地质储量1．8亿t，从1975年投产至今，矿井已掘进到一258 m水平，累计生产原矿6000多万t。目前，南(京)钢、济钢、莱钢、苏钢、南(昌)钢等钢铁厂均在使用梅山精矿，其配用量从5％到10％不等。

    随着国家环保政策的日益严格，对烧结烟气脱硫的呼声越来越高。梅山精矿一个显著的特点就是S、P含量高，为了研究本公司烧结烟气脱硫方案，以及“十一五”规划铁前用料安排，提出了将梅山精矿集中在3号烧结机(180 m²)上使用的方案。为探索全梅精烧结的可行性，技术中心与炼铁厂联合组织了本次烧结杯试验。

2试验条件

2．1原燃料的理化性能

    试验所用的原燃料取自烧结分厂，其理化性能列于表l。

2．2梅精矿特性

    1)矿相组成

    梅精矿的矿物组成非常复杂，铁矿物中含有赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿(Fe₂O₃·nH₂O)、菱铁矿(FeCO₃)和少量黄铁矿(FeS₂)。脉石矿物有石英、高岭石、白云石、绿泥石{M5—6[(Si，A1)₄O₁₀](OH)₈}、方解石(CaCO₃)和伊利石{(K，H3O)(Al，Mg，Fe)₂(Al，Si)₄O₁₀ [(OH)₂H₂O]}。铁矿物主要为粒状，较致密。脉石部分与铁矿物共生在一起，部分独立存在。梅精矿中的CaO含量较高，SiO₂含量较低，其二元自然碱度(CaO／SiO₂)大约波动在0．7～0．9范围内，属自熔性精矿。原始矿相组成的复杂，必将导致烧结矿矿相组成的复杂。

    2)烧结性能

    经过原矿破碎、细磨、浮硫、弱强磁选后的梅精矿含水量在8．5％以上，S、P等杂质含量高。梅精矿中的褐铁矿、菱铁矿在高温烧结时分解，烧损在8％以上，故折算品位较高。梅精矿的褐铁矿、菱铁矿在高温烧结时分解，烧损在8％以上，故折算品位较高。梅精矿的开始软化温度较低，为950℃，软融区问较宽，约为400℃，对烧结透气性不利。梅精矿粒度细，一200目达到60％，因此，制粒过程中它只能粘附在核颗粒上。若采用全梅精烧结，其成核颗粒少，粘附层厚并趋于饱和，而未粘附在核颗粒上的精矿在水分的作用下成为“准颗粒”，这是一种既不能作核心又不能被粘附的细小颗粒，因此会导致混合料透气性差。此外，烧结过程中菱铁矿的分解还会使制粒小球爆裂，粉末增加。

    矿物特性和烧结性能决定了梅精矿是一种烧结性能复杂、特殊的矿。

2．3试验参数

    主要操作参数模拟3号烧结机现状，料层厚度500 mm；点火负压8 kPa；烧结负压15kPa；点火时间120 s；烧结矿碱度取1．0～2．0倍；MgO2．0％～2．2％。

2．4试验料比

    基准料比系目前烧结生产料比，试验料比为全精矿料比，见表2。

3试验结果及分析

    烧结杯试验结果列于表3。

3．1转鼓强度

    由表3可知，当碱度从1．0逐步提高到1．3、1．4、1．54、1．63倍，烧结矿转鼓强度大幅度提高，平均在70．73％左右，比基准提高了6．56％，这可能是自由的Fe₂O₃与CaO生成低熔点铁酸钙的缘故。随碱度进一步上升至1．75、1．79、1．89、2．03倍，烧结矿转鼓强度反而有下降趋势。

3．2燃料消耗和FeO含量

    从表4可看出，全梅精烧结的特点之一是燃料消耗较低，为60～70 kg／t，在低碱度(1．3、1．4、1．54、1．63)烧结时，平均燃料消耗为65．25kg／t，比基准降低了7．34 kg／t。究其原因，这与梅精矿的矿物组成有关，梅精中磁铁矿占31％，赤铁矿23％，菱铁矿18％，褐铁矿5．0％，黄铁矿4．0％，部分原始的和分解产生的。Fe²⁺氧化放热，故所需配碳量少，燃耗下降。

    全梅精烧结矿的FeO含量高(为11％～12％)，主要是梅精矿含有20％左右的。Fe²⁺，经计算原始带人混合料中Fe²⁺在17％以上，而基准试验混合料带人的Fe²⁺仅为7％～8％，经烧结后Fe0基本在8％。9％左右。

3．3利用系数

全梅精烧结的特点之二是利用系数较低，在1．10～1．20 t／(m²·h)之间，这是梅精矿的矿物组成和烧结性能所决定的。依据梅精矿的基础特性，全梅精烧结过程中产生的液相量过多，影响料层的透气性。研究表明，全梅精烧结要获得较高的利用系数，质量指标就难以保证，而梅精矿复杂和特殊的烧结性能也难以获得高利用系数。不过，梅钢公司烧结产能有富裕，关键是要解决烧结矿质量和用料结构的问题。

3．4烧结矿品位

    全梅精烧结条件下，烧结矿SiO₂在4．5％左右(见表4)，铁品位基本在58．0％以上，与当前烧结矿品位持平。当碱度在1．3、1．4、1．54时，品位都在59％以上。品位上升对高炉提高产量，降低焦比，减少渣量及炉况顺行均有积极的意义。

3．5料层厚度

    烧结试验料层为500 mm时，尤其是在碱度为1．3、1．4、1．54、1．63倍时，烧结矿转鼓强度、成品率、燃耗等主要指标好于基准。进一步提高料层至600 mm和650 mm(见表5)，各项指标均不及料层为500 mm时的好。结果表明，在全梅精烧结条件下，料层以500 mm左右为宜。

3．6混合料水分

    进一步的探索试验表明，全梅精烧结时}昆合料适宜水分为6．30％～7．0％。考虑到梅精矿带入的水分为9．48％(年平均)，使烧结生产中一混、二混加水及生石灰加水消化受到限制，因此生产中可取消冷返矿加水，对二混加水位置进行相应调整，同时还应对人厂的梅精矿水分上限进行控制。

4矿相组成

    由表6可以看出，随碱度提高，烧结矿中铁酸钙和硅酸二钙增加，玻璃相减少，烧结矿中粘结相总量约25％左右。在试验一1中烧结矿粘结相总量相对较少，且主要为玻璃相，因此烧结矿的强度和还原性较差。随着碱度提高，烧结矿中的铁酸钙含量增多，即粘结相量增加，使强度和还原性得到改善；但试验一7、试验一8、试验一9烧结矿中的赤铁矿、玻璃相含量较少，烧结矿的强度和还原性受到影响。

5冶金性能

    从表7可知，全梅精烧结矿的低温还原粉化指数RDI_+3．15相对基准有较大的提高，尤其是在碱度1．3、1．4、1．54时，平均为75．14％，比基准烧结杯试验时提高了近12个百分点，这有利于高炉炉况顺行和改善炉内气流分布。但全梅精烧结矿的还原度不大理想，RI最高只能达到72．25％，平均只有66．6％，较基准下降了近9％，比当前生产烧结矿(R178％以上)相差更大，但随着碱度提高，RI有改善的趋势。

6结论

    1)将梅山精矿集中用于3号烧结机(180m²)在技术上是完全可行的。由于梅钢目前烧结矿最突出的问题是强度低，若用全梅精生产低碱度烧结矿，再将其与全富矿高碱度烧结矿搭配使用，既能保证烧结矿强度，又能平衡高炉炉料碱度。

表7烧结矿的冶金性能

    2)全梅精烧结所需的配碳量较低，混合料水分在6．5％左右，烧结料层500 mm为宜，垂速应控制在适宜的范围内。

    3)烧结矿碱度在1．30、1．40、1．54时，强度有一个大的提高，燃料消耗大幅度下降，烧结矿品位上升，利用系数低，可满足现有高炉需要。

    4)在下一步的工业试验和生产时，关键是要解决好混合料水分的控制问题。因为梅山精矿不仅含水高，而且波动也较大，如果只依赖烧结内返矿加以平衡会有较大的难度，特别是每年雨季，水分控制难度更大。另外，高炉如何配用高磷烧结矿的问题也需进一步论证。