塞礦高比例燒結應用試驗及效果分析

孫艷紅

（山鋼股份濟南分公司煉鐵廠，山東濟南 250101）

試驗研究

塞礦高比例燒結應用試驗及效果分析

孫艷紅

（山鋼股份濟南分公司煉鐵廠，山東濟南 250101）

為進一步提高塞礦在燒結生產中的配加比例，根據塞礦低硅、高鋁、高燒損的特點，篩選了4種與其搭配的高硅鐵礦粉，通過微型燒結試驗，結合其定價模式及成本，確定使用品位58%的巴西高硅粉。不同配料結構的工業試驗表明，塞礦與高硅礦粉搭配的上限值分別為35%與30%，通過調整燒結工藝參數保證了燒結礦的質量，其融滴性能基本能夠滿足高爐生產要求，軟化區間、滴落區間等較窄，滴落較集中，有利于改善高爐的運行狀態。

塞拉利昂礦粉；高硅礦粉；燒結；配料結構

塞拉利昂礦粉（簡稱塞礦）是山東鋼鐵集團與非洲礦業公司聯合開采的一種高鋁低硅中等品位的鐵礦粉。2012年初，該礦粉在濟鋼進行了實驗室高溫基礎特性研究和工業性試驗，之后陸續納入正常的生產應用，并將其作為長期穩定的礦粉資源，以達到鐵前系統合理配礦與降低成本的目的。

1 塞礦特點與配礦原則

塞礦的特點是低硅、高鋁、高燒損，其成分如表1所示。從初步的工業性試驗看，在配加量＞20%后，會引起燒結指標和高爐爐況的急劇波動。具體體現在：燒結礦強度下滑，返粉大幅度增加，燃耗增加；而高爐則出現爐渣中Al2O3含量急劇升高，由此導致爐渣黏稠，高爐透氣性下降，工藝參數不穩定，下料出現插尺、塌料等現象，高爐的穩定順行受到影響。

表1 塞拉利昂礦粉化學成分（質量分數）%

在燒結原料結構計劃中，塞礦配比按照≯20%的比例考慮，但隨著塞礦出礦量的大幅升高，濟鋼需要年消化150萬t以上的塞礦，才能完成包銷量的目標，這就要求燒結中的配比至少要達到30%。

針對塞礦的特點，生產中必須尋求高硅、低鋁、低燒損的礦粉資源與其搭配，以求成分與性能互補，確保生產的燒結礦成分能夠滿足高爐穩定順行的要求，同時利用高硅礦粉價格相對低廉的優勢，降低鐵水成本。

2 高硅礦的使用原則

微型燒結法是根據解剖燒結過程中的溫度、廢氣成分和不同燒結帶的礦相結構而設計的一種燒結固結機理研究方法，能夠定性模擬燒結溫度、氣氛的變化對礦物形成帶來的影響，并有針對性地進行單因素解剖分析。

根據今后煉鐵系統以塞礦為主的原料結構前提，重點尋找目前市場上價格較低的高硅鐵礦粉資源，作為配礦主體與研究重點。通過篩選，最終確定以下4種高硅鐵礦粉：毛利塔尼亞粉（簡稱毛塔粉）、品位58%的巴西高硅粉（簡稱58巴西粉）、品位60%的巴西高硅粉（簡稱60巴西粉）、澳洲高硅粉（簡稱澳洲粉）。

4種高硅礦粉的化學成分和平均粒徑見表2。

表2 4種高硅礦粉的化學成分和平均粒度

從表2可以看出：58巴西粉受P限制，配比需控制在20%以內。從有害元素看，毛塔粉的堿金屬總量最高，58巴西粉最低。值得關注的是58巴西粉的Mn含量為0.79%，配加20%時，鐵水Mn在0.4%左右，在煉鋼Mn含量0.3%～0.5%的要求范圍內，對高爐操作和降低礦耗都有利（相當于增加了0.2%的鐵產量）。從原料粒度可以看出，毛塔粉粒度最細，58巴西粉相對較粗。

根據4種高硅礦粉與塞礦搭配后的微型燒結試驗結果，塞礦比例在20%以下時，4種高硅礦粉技術上基本都可以滿足燒結生產的成分需求。結合其定價模式及成本，應優先使用58巴西粉；但受到高P含量的限制，其用量應控制在20%以下，必要時再補充另外3種高硅礦粉資源。

3 工業應用試驗

考慮到生產系統的穩定，工業試驗采用巴西粉分別與25%、30%、35%的塞礦進行搭配，以未配加高硅粉的結構為基準進行對比試驗，具體原料結構見表3。其中，加拿大精粉簡稱為加精粉，巴西中國專用燒結粉簡稱為燒結粉。燒結礦質量指標見表4，燒結礦工藝參數與消耗指標見表5，燒結礦熱態高溫性能指標見表6。

表3 工業試驗中的燒結原料結構%

表4 燒結質量指標對比

表5 燒結過程工藝參數與指標對比

表6 燒結礦融滴性能對比

從表4、表5可以看出，與基準爐料結構相比，隨著塞礦和巴西粉配比的提高，燒結礦中Al2O3的含量逐步增加，最高時上升了0.48個百分點、MgO含量提高了1.04個百分點，其轉鼓強度、篩分指數較基準期略有提高，而低溫還原粉化指數（RDI）得到顯著改善，表明高硅料搭配高比例塞礦后的燒結礦質量指標有所改善，有利于高爐生產的穩定順行。但帶來的問題是固體燃耗和復合鎂粉分別增加了4 kg/t和9 kg/t。

從表6看，基準期燒結礦軟化開始溫度適中，軟化終了溫度偏高，軟化區間偏寬，壓差陡升溫度偏低，滴落溫度與其堿度基本匹配；熔滴區間偏寬，導致最大壓差高達4 101 Pa，并且出現在臨近滴落時，說明熔融狀態下的燒結礦透氣性偏差；滴落后壓差階段性降低，說明成渣后渣鐵混合物黏度較小。

結構1（即25%塞礦+20%巴西粉）的軟融性能一般，軟化開始溫度、軟化終了溫度、軟化區間、壓差等項指標都比其他結構差。

結構2（即30%塞礦+25%巴西粉）的軟融性能最好，軟化開始溫度、軟化終了溫度、軟化區間都較適中；壓差陡升溫度也較適中，開始滴落溫度較低，熔滴區間非常好（僅29℃）；最大壓差（915 Pa）較小，最大壓差對應溫度為1 283℃，基本接近于開始滴落溫度。

結構3（即35%塞礦+30%巴西粉）的軟化開始溫度、軟化終了溫度均較低，軟化區間適中；壓差陡升溫度適中，滴落溫度偏高，滴落區間較寬，但能滿足高爐生產需要。

從試驗結果看，配加巴西高硅礦粉后，燒結礦的融滴性能基本都能夠滿足高爐生產要求，軟化區間、滴落區間等較窄，滴落較集中，有利于改善高爐的運行狀態。

4 燒結技術措施

雖然高硅礦粉與高比例塞礦（35%）搭配燒結的結果與實驗室試驗結果相吻合，但由于塞礦存在著高燒損、高Al2O3含量等問題，都會對燒結生產過程產生劇烈影響，最終有可能會導致燒結礦粒度與質量等產生一定的波動。因此，在生產過程中，應采用相應的技術措施與合理的參數調整。

4.1 增加燒結配料中的燃料比

在燒結生產中配加30%高硅料與35%塞礦后，由于燒結礦Al2O3含量由1.7%上升到3.4%左右，為了保持爐渣流動性，相應地提高了燒結礦MgO含量；燒結礦中MgO、Al2O3上升，又會導致渣相熔點升高，燒結過程中液相減少，從根本上制約了燒結礦強度的提高。因此，在實際生產中適當提高了燃料配加比例，以維持足夠的熱量產生液相，保證燒結礦較高的強度。

4.2 優化熔劑結構，降低垂直燒結速度

由于礦粉粒度較粗，生石灰用量大，燒結料層透氣性過好，容易導致垂直燒結速度過快，高溫保持時間短，礦化反應不完全，影響燒結礦粒度組成及強度。因此，在不影響質量的條件下，適當減少生石灰的比例（相應增加石灰石的比例），并對料面進行適當壓實，使燒結礦質量得到改善；同時，適當提高燒結礦中MgO含量，以滿足高爐造渣要求。

4.3 增大料層厚度，控制物料水分

在高硅料與高比例塞礦搭配的生產過程后，對臺車上的料層厚度進一步提高，并使混合料水分按照下限控制，可有效提高料層自動蓄熱作用，使液相同化和熔體結晶更加充分，以提高燒結礦強度與成品率。

5 應用效果

通過對不同配料方案的試驗與優化，使燒結礦原料結構中，塞礦比例由20%提高到35%，高硅巴西粗粉配加比例達到30%；在發揮兩種礦粉資源優勢互補的同時，也達到了降低成本的目的，每年凈效益15 737萬元。

在高爐生產中，通過縮小風口直徑，加長風口，調整裝料制度等上下部操作制度，高爐運行穩定，主要技術經濟指標也有所改善（見表7）。

表7 提高塞礦比例前后高爐主要指標對比

6 結論

6.1 塞礦與各種高硅礦粉搭配的上限值分別為35%與30%左右，為提高塞礦比例拓寬了新的技術思路。

6.2 通過合理調整工藝參數，可以確保高比例塞礦條件下的燒結礦質量指標滿足高爐需求。

6.3 高爐配加這種高配比賽礦與高硅粉的燒結礦后，在渣量增加、爐渣中鋁含量急劇提高的條件下，仍然達到了爐況穩定與消耗降低的效果。

6.4 就目前情況來看，在原料結構與參數調整方面，仍然存在優化的空間，特別是存在燒結生產中固體燃料消耗上升等方面的問題，還有待進一步研究探討。

Application Test and the Effect Analysis of Sierra Leone Iron-ore Fines in Sintering

SUN Yanhong

（The Ironmaking Plant of Jinan Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

In order to increasing addition proportion of Sierra Leone iron-ore fines in sintering production,according to the characteristics of Sierra Leone iron-ore fines of lower silicon,high aluminum,high loss,four kinds of collocation with high silicon iron ore powder were selected.After micro sintering experiment,combined with its pricing model and the cost,the grade 58%of Brazilian high silicon iron-ore fines was confirmed and selected.Different ingredients of the structure of the industrial test showed that the upper limit of plug ore with high silica mineral powder were 35%and 30%respectively.By adjusting the sintering process parameters,the quality of sinter can be guaranteed.The melt drop performance can meet basically the requirements of the blast furnace production,soften interval and dripping intervals were getting narrow,dripping was concentrated,that can improve the operation of the blast furnace.

Sierra Leone iron-ore fines;high silicon iron-ore fines;sintering;blending structure

TF046.4

A

1004-4620（2015）01-0020-03

2014-11-28

孫艷紅，女，1972年生，1994年畢業于山東機械工業學校設備管理專業?，F為山鋼股份濟南分公司煉鐵廠生產指揮中心燒結球團工程師，從事燒結工藝技術工作。