Malaysia礦正交燒結試驗及應用

楊玉兵 周永平 張紅麗

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

目前，鋼鐵行業處于產銷兩難、效益特別不好的時期，降本增效是企業生存的關鍵，鐵前成本占鋼鐵成本的70%以上，鐵礦石又占鐵水成本約70%，因而降低原料結構成本是降低鐵水成本的關鍵。在目前鐵礦資源種類繁多的情況下，尋找非主流低價礦是降低鐵水成本的一個重要途徑［1－2］。

Malaysia 礦相比于巴西、南非、澳大利亞等進口礦，運距有著天然優勢，且其作為新開發資源，具有一定的價效優勢，用來替代某些中低品位礦石對公司脫貧解困有重要意義?；c此有必要對Malaysia礦的燒結試驗和相應的性能檢測，為生產使用提供技術支撐。

1 試驗條件

1．1 試驗設備參數及工藝條件

試驗所用原料均取自安鋼原料現場。試驗的各種原料按配比采用人工稱量倒入圓錐混合機內，首先混勻90 s，添加霧化水的同時再混勻90 s，然后消化5 min，再混勻180 s 進入布料器中進行布料，燒結終點由人工進行判斷。燒結達到終點后倒出燒結餅，經單輥破碎后，進行自然冷卻。具體試驗設備參數和工藝條件見表1。

表1 實驗設備規格和工藝條件

1．2 原料條件

本試驗所用Malaysia 礦取自原礦產地，其具體化學成分和粒度組成見表2、表3，其余含鐵礦物和熔劑均取自原料現場，固體燃料為無煙煤和焦粉(比例為1:1)。

表2 Malaysia 礦粒度組成

表3 Malaysia 礦化學成分

本試驗燒結礦堿度為1．95 倍，MgO/Al2O3為1:1，利用生石灰調整燒結礦堿度，白云石調整燒結礦MgO 含量，為模擬現場，另外添加3kg 返礦，總返礦比例為11．3%。試驗具體結構及比例見表4。

表4 試驗結構配比 /%

根據表4 中的數據，選取S3、S6、S7(燃料量相同、Malaysia 礦比例不同)三個為基礎試驗方案，對Malaysia 礦配加比例、工藝參數和操作參數進行正交優化試驗。選擇L9(34)正交表［3－4］，其為四因素、三水平問題構成，共需要進行九組試驗。因素和水平的具體數據見表5、表6，每個因素均為三水平，都具有出現的機會均等和搭配均衡的特點。

2 試驗結果分析

2．1 試驗結果

根據以上設計的L9(34)正交表配料做燒結杯試驗，其燒結礦技術經濟指標見表7。

將所列的因素和水平進行整理，根據表7 的燒結礦技術試驗數據進行綜合評比試驗結果，正交優化試驗結果見表8。

2．2 試驗指標的正交結果極差分析

根據表8 正交化實驗結果進行極差分析，結果分析見表9。

表5 設計因素水平(工況條件)

表6 L9(34)正交表

表7 燒結礦技術經濟指標

表8 正交優化試驗結果

表9 試驗結果分析(正交極差分析)

由表9 可以看出，對試驗指標轉鼓指數影響最大的是Malaysia 礦配加比例，其次為燃料比例，其影響次序為 ADCB，最優的工藝參數組合為A1B1C1D2;對－10 mm 含量試驗指標影響最大的是混合料水分，其次是Malaysia 礦配加比例，對－10 mm含量指標影響的次序為CABD，指標最優的Malaysia 礦比例和工藝參數組合為A3B1C2D3。Malaysia 礦配加比例為7% ～14%時對燒結礦指標影響不大，但考慮到生產中要配加Malaysia 礦和高爐的接受能力，Malaysia 礦配加比例建議選擇7% ～10%。

2．3 高溫性能結果

為考察Malaysia 礦配加比例對燒結礦融滴性能的影響，選擇S3 和S6 燒結礦試樣進行了高溫冶金性能對比，配加Malaysia 礦后熔滴性能變化見表10。

表10 配加Malaysia 礦礦后熔滴性能變化

由表10 可以看出，配加7%的Malaysia 礦后，軟化區間變窄，軟熔區間略微變寬，最大壓差有所下降，但與配加前相比，高溫冶金性能變化不大。在降低成本的同時，仍可滿足高爐對燒結礦冶金性能的要求。

3 試驗結論

綜合上述試驗及分析，得到如下結論:

1)隨著Malaysia 礦取代SSF 礦，隨著配比的增加，轉鼓指數和－ 10 mm 含量指標逐漸劣化，－10 mm粒度指標劣化程度更為明顯。

2)由正交分析結果可知，影響轉鼓指數最大的因素是Malaysia 礦的配比，其次是燃料配比;對－10 mm含量指標影響最大的因素是混合料水分，其次是Malaysia 礦配比。

3)配加Malaysia 礦后，熔滴區間稍微變寬，綜合高溫冶金性能變化不大。

4)在綜合考慮質量要求的前提下，盡可能的降低燒結礦的成本，Malaysia 礦配加比例和工藝參數選擇A3B1C2D3 組合較適宜。即在該原料結構下選擇7%的Malaysia 礦配加比例，生產中采取適當降低負壓和增加混合料水分，并適當增加固體燃料比例等措施可生產滿足高爐要求的燒結礦。

4 工業應用情況

2014年1月，原料場未配加Malaysia 礦之前，燒結礦性能指標穩定，選取為基準期。另選取Malaysia 礦應用比例最大的5月做為試驗期，根據試驗結論，運輸部煉鐵廠調整用料計劃和操作參數，保燒結礦產質量各項經濟指標見表11。

表11 煉鐵廠1#燒結機1、5月燒結礦技術經濟指標

由表11 可以看出，與基準期相比燒結礦品位進一步提高，轉鼓指標變化不大，Al2O3含量有一定的降低，有利于高爐生產，但－10 mm 的含量有一定的增加，總體而言燒結礦質量指標未發生明顯變化。

5 結語

利用正交試驗方法研究表明:通過優化燒結工藝參數，配加一定比例的Malaysia 礦不會影響燒結礦經濟技術指標，同時可通過強化操作過程改善燒結礦質量。Malaysia 礦較SSF 礦有一定價效優勢，配加Malaysia 礦可有效降低燒結礦成本，從而達到降低鐵水成本的目的。

［1］華旭軍，申愛民，周長強，等． 濟鋼320 m2燒結機配加經濟礦料生產實踐［J］． 山東冶金，2011，33(3):1 －4．

［2］張紅麗． 印度GOA 低品位礦燒結正交優化試驗［J］． 河南冶金，2013，21(2):4 －5．

［3］欒軍．現代試驗設計優化方法［M］． 北京:上海交通大學出版社，1995:45 －62．

［4］北京大學數學力學系數學專業概率統計組．正交設計［M］．北京:人民教育出版社，1976:36 －38．