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喷洒氯化钙对烧结矿还原性及还原粉化性能影响的测试及研究
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喷洒氯化钙对烧结矿还原性及还原粉化性能影响的测试及研究 于 青， 王德全， 惠 民， 王建国 （莱芜钢铁集团有限公司品质保证部，山东 莱芜， 271104） 摘 要：通过对喷洒氯化…
喷洒氯化钙对烧结矿还原性及还原粉化性能影响的测试及研究
于 青， 王德全， 惠 民， 王建国
（莱芜钢铁集团有限公司品质保证部，山东 莱芜， 271104）
摘 要：通过对喷洒氯化钙前后烧结矿冶金性能的对比测试，研究了喷洒氯化钙对烧结矿还原性和还原粉化指标的影响程度，验证了喷洒氯化钙可提高烧结矿还原后强度的结论，从而为烧结工艺技术改进提供了科学的数据支持。
关键词：氯化钙；烧结矿；还原性；还原粉化指数
烧结矿质量是影响炼铁生产稳定的主要因素之一，公司对于烧结矿质量的要求，以前主要从粒级、强度及化学成分（包括品位、碱度等）等方面来考核。近年来，随着烧结炼铁技术的不断进步及炼铁工艺控制水平的不断提高，对烧结矿质量检验工作提出了更高要求，除了要求分析烧结矿物理、化学性能外，对烧结矿的热性能指标如还原性及还原粉化性能的分析要求更为迫切。为满足这一要求，2007年，我部引进了还原性及低温还原粉化率的分析仪器及方法，项目引进以来，我们对烧结矿的还原性指标及低温还原粉化指标进行了测试与研究。
烧结矿还原性是反映烧结矿在高炉炼铁条件下易还原程度的一种度量，还原性越好，含FeO越少，氧化度越高；低温还原粉化指数RDI是在低温（500度）还原条件下，还原后的烧结矿通过转鼓实验后的粉化程度（RDI＋6.3、 RDI＋3.15 、RDI－0.5），是反映烧结矿经过低温还原后强度的指标，对高炉料柱的透气性影响很大。理论上烧结矿以上两个冶金性能的提高能够直接促进高炉生产稳定顺行，因此不断提高烧结矿还原性及低温还原粉化指标是烧结工艺技术水平进步的必然要求。为达到这个目的，近年来，炼铁专家提出并试验了向成品烧结矿中喷洒氯化钙的措施。为确定喷洒氯化钙对烧结矿冶金性能指标的影响程度，笔者对烧结矿喷洒氯化钙前后的还原性及低温还原粉化性能指标进行了大量对比测试，并运用统计技术手段对日常检验数据进行统计分析，得出了喷洒氯化钙对烧结矿冶金性能影响程度的量的数据，从而为烧结工艺技术改进和提高提供科学的数据支持。
1 喷洒CaCl2前后烧结矿冶金性能对比试验
1.1 烧结矿低温还原粉化实验方法
引用《GB/T13242－91》一定粒度范围的试样，在固定床中，在500℃的温度下，用由CO,CO2和N2组成的还原气体进行静态还原。还原60min后，将
试样冷却到100℃以下，用小转鼓共转300r，然后用孔宽为6.30mm,3.15mm,0.5mm的方孔筛进行筛分。用还原粉化指数表示铁矿石的粉化程度。
1.2 烧结矿还原性能测试方法
引用《GB/T 13241—91》。将一定粒度范围内的试样置于固定床中，用由CO和N2组成的还原气体，在900℃的温度下进行等温还原，时间为180min。每隔一定时间称试样质量，采集数据。以三价铁为基准，计算还原180min后的还原度和原子比O/Fe等于0.9时的还原速率。
1.3 烧结矿取制样方法
（1）引用《GB10122》的规定进行取样和制样。将烧结矿进行筛分，筛出>12.5mm的试样，并将其小心破碎，直至全部通过16.0mm的筛子，然后合并各部分试样进行筛分，从试样中筛除>12.5mm和 <10.0mm的部分。然后将得到的10.0～12.5mm这部分试样混匀，并使用随机的方法缩分，制备出实验用的试样。
（2）试验前试样应在105±5℃的温度下烘干，时间不小于2h，然后冷却至室温，并保存于干燥器中。
（3）试样总量不少于2.5kɡ (以干料为准)。
1.4 还原气体成分
还原试验气体成分：CO 30%±0.5%(V/V)；N2 70%±0.5%(V/V)
粉化试验气体成分：CO 20%±0.5%(V/V)；CO2 20±0.5%(V/V)%；N2 60±0.5%(V/V)
气体流量：900L/h
试验温度：还原：900℃±10℃，粉化：500℃±10℃；试样重量：500ｇ±1粒
对比试验
同一时间段，分别在自动取样器取未喷加氯化钙的试样和在皮带上取出喷加氯化钙的试样，共取出具有代表性份样25份，每份为500ｇ±1粒，制成符合分析条件的样品，分别按照1.1,1.2方法测试。结果见表1，表2。
表1 烧结矿低温还原粉化指标RDI＋3.15对比试验
Table 1 Comparison test of reduction disintegration index of sinter RDI＋3.15
|
|
样品1
|
样品2
|
样品3
|
样品4
|
样品5
|
平均
|
|
喷洒CaCl2前
|
60.87
|
61.36
|
56.39
|
56.67
|
61.57
|
59.37
|
|
喷洒CaCl2后
|
67.56
|
70.26
|
66.85
|
66.56
|
71.7
|
68.59
|
|
提高数（%）
|
6.69
|
8.9
|
10.46
|
9.89
|
10.13
|
9.21
|
表2 烧结矿还原性指标RI对比试验
Table 2 Comparison test of reducibility index of sinter RDI＋3.15
|
|
样品1
|
样品2
|
样品3
|
样品4
|
样品5
|
平均
|
|
喷洒CaCl2前
|
80.31
|
79.67
|
80.15
|
82.28
|
82.95
|
81.07
|
|
喷洒CaCl2后
|
77.76
|
79.63
|
80.65
|
81.05
|
80.32
|
79.88
|
|
提高数（%）
|
－2.55
|
－0.04
|
0.5
|
－1.23
|
－2.63
|
－1.19
|
结论：从表1、表2试验数据看出，喷洒氯化钙后烧结矿低温还原粉化指标RDI平均提高9.21百分点，还原性指标RI平均下降1.19百分点。因为烧结矿低温还原粉化指数RDI＋3.15下降，会影响煤气流在块状带的分布与透气性，使料柱空隙度降低，透气性恶化，诱发高炉不顺，同时粉化带来的灰尘量的增加易造成炉顶设备寿命缩短，因此莱钢将烧结矿粉化性能做为重要的考核指标，将RDI＋3.15的考核指标定为65％以上，而烧结矿还原性指标RI与低温还原粉化指标RDI是互为反作用的，低温还原粉化指标升高必然带来还原性指标的降低，虽然烧结矿还原性指标每上升10％，焦比下降8％～9％，产量也会有一定幅度提高，但其指标达到公司要求的65％以上即可保证冶金性能水平，故其虽稍有降低但不会对高炉产生负作用，所以烧结矿喷洒氯化钙后其粉化性能指标的提高带来的正作用远远大于还原性指标降低带来的影响，故喷洒氯化钙后使烧结矿的冶金性能整体得到了较大提高。
2 日常检验数据统计分析
以上对比检验数据证明，喷洒氯化钙后烧结矿冶金性能明显提高，特别是低温还原粉化指标得到
了较大提高，为验证在生产实践中喷洒CaCl2对烧结矿冶金性能的影响，我们对 2008.1月－2008.5月喷洒CaCl2后的测试数据进行统计分析，并与2007.9月－12月未喷洒CaCl2及2008年来因各种原因取制的未喷洒CaCl2的烧结矿测试数据进行对比，结果见表3、4。
结论：从表5据看出，生产实践中的对比数据与我们试验对比数据基本吻合，且喷洒CaCl2后虽
表3 测试原始数据
Table 3 Original test data
|
日期
|
RDI＋3.15（％）
|
RI（％）
|
|
日期
|
RDI＋3.15（％）
|
RI（％）
|
|
2007-9-27
|
50.68
|
79.69
|
2008-1-2
|
73.89
|
72.57
|
|
|
2007-10-3
|
62.08
|
78.98
|
2008-1-9
|
69.45
|
81.05
|
|
|
2007-11-7
|
61.57
|
80.31
|
2008-1-16
|
68.93
|
81.32
|
|
|
2007-11-9
|
62.01
|
81.56
|
2008-1-23
|
68.58
|
80.66
|
|
|
2007-12-26
|
62.18
|
84.39
|
2008-3-5
|
65.56
|
77.76
|
|
|
2008-1-30
|
60.69
|
82.26
|
2008-3-14
|
70.26
|
77.89
|
|
|
2008-2-6
|
62.56
|
82.28
|
2008-3-15
|
66.6
|
76.88
|
|
|
2008-2-13
|
63.63
|
79.67
|
2008-3-17
|
65.95
|
79.23
|
|
|
2008-2-15
|
59.17
|
82.15
|
2008-3-26
|
68.49
|
74.10
|
|
|
2008-2-20
|
60.85
|
82.15
|
2008-4-9
|
66.62
|
80.34
|
|
|
2008-3-13
|
61.36
|
78.94
|
2008-5-7
|
73.92
|
79.63
|
|
|
2008-4-16
|
56.67
|
80.42
|
2008-5-14
|
65.56
|
80.65
|
|
|
2008-4-24
|
54.39
|
81.77
|
2008-5-21
|
67.49
|
79.58
|
表4 测试数据对比
Table 4 Comparative test data
|
|
RDI指标
|
RI指标
|
|
|
喷洒CaCl2前
|
最大值
|
63.63
|
84.39
|
|
最小值
|
50.68
|
78.94
|
|
|
平均值
|
59.83
|
81.12
|
|
|
喷洒CaCl2后
|
最大值
|
73.92
|
81.32
|
|
最小值
|
65.56
|
72.57
|
|
|
平均值
|
68.56
|
78.59
|
|
|
平均提高数（%）
|
|
8.73
|
－2.5
|
表5 莱钢与全国其它企业烧结矿低温还原粉化性能与还原性能对比
Table 5 Comparison of reducibility and reduction disintegration index between Laiwu iron and steel group Co. and other Co.
|
名称
|
RDI＋3.15（％）
|
RI（％）
|
|
莱钢烧结矿
|
68.59
|
79.88
|
|
杭钢烧结矿
|
84.50
|
68.5
|
|
达钢烧结矿
|
73.84
|
72.87
|
|
水钢烧结矿
|
77.04
|
81.33
|
|
涟钢烧结矿
|
70.91
|
87.59
|
|
南钢烧结矿
|
69.8
|
87.8
|
|
青钢烧结矿
|
59.50
|
84.5
|
|
邯钢烧结矿
|
76.80
|
90.30
|
然还原性指标RI平均降低了2.5百分点，但均达到了生产上要求的65％以上，且低温还原粉化指标RDI得到了较大的提高，平均提高8.73百分点，且均达到了生产上要求的65％以上，正作用明显，说明喷洒CaCl2确实提高了烧结矿的冶金性能指标。
莱钢烧结矿低温还原粉化性能与还原性能与全国其它企业相比较，见表5。
结论：同全国其它企业比，莱钢喷洒氯化钙后烧结矿低温还原粉化性能和还原性能均能达到中等水平。
3 建议及下步工作打算
建议烧结矿喷洒氯化钙工艺继续坚持并进一步进行工艺技术研究，下一步，应通过试验研究氯化钙的喷洒量、原料质量及喷洒方式与烧结矿冶金性能提高量之间的关系，从而确定最佳的喷洒量及喷洒方式，持续提高烧结矿质量，使莱钢烧结矿同全国其它企业相比能达到上等水平，为炼铁生产创造条件提供优质服务。
延伸阅读
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