褐铁矿烧结性能的试验研究

褐铁矿烧结性能的试验研究

    冯红云

(武钢炼铁总厂烧结分厂)

摘要  在武钢原料条件下，采用延长混合时间和配用精矿等措施进行了褐铁矿总配比30％时的烧结试验，结果表明：采取强化制粒和添加铁精矿措施，可有效减少其对烧结产质量的影响，但固体燃料消耗有一定程度上升。

关键词  褐铁矿  强度  制粒时间

1  前  言

         随着钢铁工业的飞速发展，国内外矿石资源的过度开发，品位高、杂质少的富矿越来越少，而价格则越来越高，合理使用褐铁矿资源，既可降低生产成本，又可拓宽资源利用空间。

         武钢由于自身矿山的资源匮乏，用于烧结生产的铁矿粉85％依靠进口，而国外矿山品位较高的矿源日渐减少，低品位的褐铁矿越来越多，配用褐铁矿进行烧结生产势在必行。现澳大利亚几家大的矿石公司如：BHP的PBF、MAC矿、FMG的粉矿含有一定比例的褐铁矿，而力拓公司的Yandi矿、罗布河矿含有大量的褐铁矿。武钢2008年有大量的国外矿合同。为将褐铁矿更多更合理用于武钢烧结生产，我们开展了将褐铁矿配比提高到30％(纯褐铁矿配比)的研究。

         褐铁矿结构疏松，结晶水含量高，烧损较大，烧结过程中，由于结晶水的挥发，会导致固体燃耗的上升；同时生成液相较多，影响了烧结过程的透气性，烧结矿结构不致密，故对烧结矿的利用系数和冷强度都有影响。本试验研究采用一定措施，强化制粒，减少配用褐铁矿在烧结过程中对过程透气性的影响。

2  试验原料及条件      

    除Yandi矿外，其余的试验原料有混匀矿、金弱、石灰石、白云石、生石灰、无烟煤等，其化学成分及粒度组成如表l、表2所示。
 

    试验配比按烧结矿TFe(57．5±0．5)％碱度1．90倍左右。计算配比，以不配Yandi矿为基准点，因混匀矿PBF、MAC粉含有一定量的褐铁矿，故Yandi矿配比控制在24％进行试验，则褐铁矿总的配比为30％。

3  试验结果及分析

3．1不同Yandi矿配比试验

    控制混合料水分(6．7±0．2)％，无烟煤配比5．3％进行试验。结果如表3所示。
从表3可知，当褐铁矿配比在8．1％～16％时，与基准点对烧结矿产、质量影响较小，利用系数均维持在1．55～1．60 t／(m²·h)时，固体燃料消耗均上升近2～4 kg／t左右；当Yandi矿配比继续上升到20％时，利用系数降低到1．488 t／(m²·h)，成品率下降到68．26％，烧结矿转鼓强度也略有降低，但固体燃料消耗上升了5 kg／t左右；Yandi矿配比增加到24％时，烧结矿的利用系数降低了l0．26％，成品率减少近5个百分点，使得返矿增加，固体燃料消耗7．3lkg／t，烧结矿转鼓强度略有下降。

3．2混合料水分试验  

固定Yandi矿配比24％，无烟煤配比5．3％，进行不同混合料水分的试验，结果见如表4。

3．3无烟煤配比试验

    固定Yandi矿配比24％，混合料水分6．5％左右，进行不同无烟煤配比试验，结果如表5。

    对褐铁矿烧结来说，固体燃料配比略高于赤铁矿，因结晶水的挥发，需要消耗部分热量，其热量由燃料燃烧所产生的热量来补充。

    从表5可知，无烟煤配比为5．1％时，由于烧结料层供热的不足，导致烧结矿结晶不完整，返矿太多，烧结矿产量较低，转鼓强度也不高；无烟煤配比5．3％时，与5．1％比，烧结速度变化不大，烧结矿产量上升10．87％，冷强度改善接近1．87个百分点，成品率上升6个百分点左右，当固体燃料配比继续上升5．5％，与5．3％比，烧结速度的影响也不大，烧结矿产量继续增加，其冷强度也有进一步改善，但固体燃料

消耗上升3．43 kg／t；若无烟煤配比进一步提高，虽然烧结速度、利用系数也得以进一步上升，但由于固体燃料消耗增加4．69 k／t。因此，在混合料水分6．5％左右时，无烟煤的配比5．3％～5．5％左右为宜。

4  强化褐铁矿烧结的措施

4．1延长混合制粒时间

    在以上试验基础上，以混合料水分6．45％，无烟煤配比5．3％，Yandi矿配比24％时做强化试验。因褐铁矿结构疏松，按正常制粒时间，会造成生球的强度不好，料层透气性变差。因此，我们延长混合制粒时间1 min、2 min，则总的制粒时间为4min、5 min进行烧结试验。

    从表6可知，随着制粒时问的延长至4 min、5 min，混合料中+3．15 mm粒级含量变化不大，烧结速度有上升趋势，成品率大于70％，固体燃料消耗降低l kg／t左右。这说明，制粒时间的适当延长，对生球的强度改善有一定作用，使得烧结过程透气性变好，烧结矿产量有一定程度的提高。与基准点相比，产量略低，煤耗高出2 kg／t左右。

    但若进一步延长制粒时问，会使生球内的水渗出表层，导致球与球之间互相粘连，料层透气性变差。故制粒时间可延长至lmin～2 min均可。 

4．2配加一定量精矿的试验

从理论上讲，用一定量精矿与褐铁矿配合进行烧结是可行的，因为磁铁矿在烧结过程中熔点较高，为1597 ℃，而褐铁矿熔点  较低，大约1200℃左右。磁铁矿结构致密，同化性能较差，为避免褐铁矿在烧结过程中有过多的液相生成，影响料层透气性，添加一定量的磁铁精矿，有利于烧结矿产量的提高。

以Yandi矿配比24％，配用金弱分别为8％、12％、18％进行烧结试验，其结果如表7。
    从表7可知，当配用精矿8％时，与不用相比，烧结速度提高6．56％，烧结矿产量增加5．74％，转鼓指数略有降低，成品率基本不变；当精矿配比增加到12％，与配用8％相比，烧结速度有一定程度的下降，利用系数也降低4．1％，但成品率稍有提高，固体燃料消耗节约0．64 kg／t；若精矿配比继续上升到18％，与不配用精矿比，烧结速度、产量有降低趋势。这是因为精矿粒度较细，配用太多混合制粒效果变差，影响料层的透气性，故导致烧结速度降低，产量减少；另外，由于磁铁矿的分解放热，补充烧结过程的热量，对褐铁矿烧结有利。加入适量的精矿是强化褐铁矿烧结的措施之一。

5  结  论

    1)在武钢原料条件下，在混匀造堆中Yandi矿配用30％烧结，其混合料的水分为6．5％左右，固体燃料配比5．3％～5．5％，烧结矿的产量降低2．39％，成品率下降2个百分点，固体燃料消耗上升3．4 kg／t，转鼓强度变化不大。

    2)当采取一定的优化措施如适当延长混合制粒时间，配用一定的精矿都可达到目的，对烧结矿的产质量的影响较小，且略有改善，但固体燃料的消耗有一定程度上升。

    3)Yandi矿的价格比混匀矿低，使用30％Yandi矿代替混匀矿，能使烧结矿生产成本有所降低。