安鋼燒結機配加澳褐鐵礦粉的生產實踐

劉月建 郭軍偉 公 毅 趙恒山

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

安鋼本部3 臺燒結機長期大比例使用了兩種澳褐鐵粉礦。由于這兩種礦粉均為高水化程度的褐鐵礦，雖然同化性能和流動性較好，但燒損較大[1-4]，大比例配加時存在燃耗升高，燒結礦結構松散、強度變差的問題[5]。為確保大比例配加該褐鐵粉礦而又不影響燒結礦質量，安鋼技術人員對包括該粉礦在內的多種礦粉進行了基礎性能研究，通過配礦優化技術與其他礦粉的基礎性能進行優勢互補[6-7]，同時在燒結生產操作上采取了一系列強化措施，保證了燒結生產過程的穩定以及燒結礦產、質量達標。

1 澳褐鐵礦粉的理化性能

1.1 兩種褐鐵礦粉的化學成分特點

安鋼使用的澳褐鐵礦A 粉和澳褐鐵礦B 粉以及其他主要品種鐵礦粉的化學成分見表1。

表 1 安鋼所用主要礦粉的化學成分 %

從表1 可以看出，兩種粉礦的品位均在58%左右，且均為高鋁礦粉，尤其是澳褐鐵礦B 粉的Al2O3含量達到2.45%，為目前安鋼所用礦粉中Al2O3含量最高的品種，且兩種礦粉均為褐鐵礦，燒損較高，其中澳褐鐵礦A 粉的燒損達到9.34%，澳褐鐵礦B 粉的燒損為7.85%，兩種礦粉的燒損也是目前所用礦粉中最高的。

1.2 兩種粉礦的粒度組成

澳褐鐵礦A 粉和澳褐鐵礦B 粉的粒度組成見表2。

表 2 澳褐鐵礦 A 粉和澳褐鐵礦 B 粉的粒度組成 %

從表2 可以看出，兩種礦粉的粒度組成接近，粒度＞6.3 mm 的占比分別為18%和15%，粒度≤0.15 mm 的占比分別為6%和7%，礦粉總體粒度偏粗，有利于提升料層透氣性。

1.3 兩種褐鐵礦粉的同化性和液相流動性能

澳褐鐵礦A 粉和澳褐鐵礦B 粉的同化溫度和液相流動指數見表3。

表3 安鋼在用幾種鐵礦粉的同化溫度和流動指數

從表3 可以看出，兩種褐鐵礦粉的同化溫度均在1 200 ℃左右，兩種褐鐵礦粉的流動性均較好，尤其是澳褐B粉的流動性指數達到了5.27倍，為安鋼目前所使用的礦粉中流動性最好的品種。

2 配加褐鐵礦粉出現的問題

2.1 燒結礦Al2O3 含量平衡難度大

澳褐鐵礦B粉的Al2O3含量典型值為2.5%左右，澳褐鐵礦A粉的稍低，為1.8%左右。因高爐要求爐渣鎂鋁比≥0.45，所以燒結礦Al2O3的含量越高，MgO 的含量也需要跟隨上調，一方面使燒結礦品位降低，另一方面過高的Al2O3和MgO 含量也不利于燒結礦轉鼓強度。所以，在提高澳褐鐵礦粉配加比例時，燒結礦Al2O3含量平衡難度較大，需要充分考慮燒結礦Al2O3含量和高爐爐渣Al2O3含量的要求，合理控制配加比例。

2.2 礦粉粒度偏粗影響燒結礦強度

澳褐鐵礦A粉和澳褐鐵礦B粉兩種礦粉的粒度均偏粗，大粒級占比較高，一般認為，富礦粉燒結，混合料平均粒度在3.8～4.8 mm 較為合適，大粒級的礦粒在混勻和制粒過程中不利于與熔劑和燃料混合，在燒結過程中與熔劑和燃料的接觸面積也較小，不利于燒結礦的均質性，燒結礦較為松散。且大粒級礦粉配比過高時，燒結料層透氣性過好，燃料燃燒速度快，燒結溫度低，也不利于燒結礦強度。因此，提高褐鐵礦比例需要考慮混合料的平均粒級、提高精礦比例以及加強壓料水平來滿足燒結過程對透氣性的要求。

2.3 燒結礦固體燃耗升高

澳褐鐵礦A 粉和澳褐鐵礦B 粉兩種礦粉均為高水化的褐鐵礦，結晶水含量較高、燒損大，由于結晶水的分解需要消耗大量的熱量，結晶水分解后導致燒結礦呈現多孔疏松狀態，燒結礦強度和成品率均會受到影響。因此，大比例配加澳褐鐵礦粉時需要適當提高燒結燃料配比，從而導致燒結礦固體燃料消耗升高。

3 燒結機配礦結構及操作參數優化

3.1 燒結機配礦結構優化

根據高爐生產需要，安鋼結合生產實際展開了技術攻關，摸索確定了燒結礦適宜的成分結構，具體見表4。

表4 燒結礦成分標準要求

澳褐鐵礦A 粉和澳褐鐵礦B 粉作為高Al2O3的褐鐵礦，在礦粉結構搭配上需要與低鋁的赤鐵礦或精礦粉搭配，保證燒結礦Al2O3含量≤2.0%。同時，燒結礦中MgO 的含量根據高爐Al2O3含量和爐渣鎂鋁比的要求應設定在1.6%～1.8%范圍內，才能保證燒結礦鎂鋁比和鋁硅比達到配礦要求。

裝備大型化之后，對燒結礦性能和高爐順行狀態提出了更高的要求，技術人員對于褐鐵礦粉的大規模使用經歷了一段時間的摸索和工業試驗，使用品種由最初的四個品種搭配或輪替，轉變為目前以澳褐鐵礦A粉為主、澳褐鐵礦B粉為輔，同時根據不同機組對燒結礦指標的要求微調，褐鐵礦粉的總配加比例由0～40%不等逐步固定為25%～30%。以3#燒結機為例，2016 年，3#燒結機褐鐵礦的配加比例最低為8%，最高為41.69%，波動區間為33.69%，波動幅度較大；2017 年，3#燒結機褐鐵礦的配加比例最低為22%，最高為30%，波動區間為8%，波動幅度大幅度縮窄，褐鐵礦的配加比例穩定性逐年提高。各年度3#燒結機褐鐵礦配加比例變化見表5 和圖1。

表 5 2016 年 ～2018 年 3# 燒結機褐鐵礦種比例變化 %

圖1 2016 年～2018 年3#燒結機褐鐵礦比例變化

3.2 燒結配煤結構優化

由于褐鐵礦燒結時結晶水分解需要消耗較多熱量，因此，需要提高燃料配比來彌補熱量損失，造成固體燃料消耗升高。技術人員通過燒結杯實驗和工業試驗證明：最大限度低減少燃料中≤0.5 mm 含量部分，可以有效提高燃料利用效率，降低固體燃料消耗。

為此，技術人員采取了合理控制焦粉和煤粉比例、降低混和燃料水分、實行焦煤分開破碎等措施。在此基礎上，3#燒結機在一系列燃破系統上加裝了波紋篩預篩分裝置，在進入破碎輥之前將≤3 mm的焦粉或煤粉提前篩出，篩分效率可達到70%左右。使得各機組在提高燃料粒度合格率的同時，減少了小粒級燃料占比，提高了燃料利用效率，抵消了褐鐵礦配比升高帶來的影響。技術攻關前后，3#燒結機燃料粒度分布變化見表6。

表 6 攻關前后 3# 燒結機燃料粒度組成變化 %

3.3 燒結機生產參數優化

隨著澳褐鐵礦粉配比的提升和穩定，對燒結生產過程參數也做了相應優化，主要包括以下幾個方面：

（1）因為褐鐵礦粉燒損較高，化學水分解耗熱需求增加，所以技術人員經過摸索，將燒結機點火溫度控制標準由（1 000±50）℃略上調到（1 050±50） ℃。

（2）隨著褐鐵礦粉配比的提升，燒結混合料加水量應適當降低，主要原因為褐鐵礦粉自身含水量較大，且礦粉粒度較粗，親水性不強，混合料水分不宜過濕。在當前褐鐵礦配比23%～28%的條件下，混合料水分適宜范圍確定為6.8%～7.2%。

（3）褐鐵礦粉粒度較粗，燒結料透氣性較好，且礦粉燒損較大，燒結后料面收縮現象增加。為此各機組壓料輥重量增加一倍至300 kg，并增加可調式配重，加長增重版邊緣小壓料輥，生產中加強了平料和壓料，防止透氣性過好造成的垂直燃燒速度過高，提升了燒結礦強度。

4 燒結礦產質量指標變化

近年來，在提高燒結礦品位的要求下，為降低燒結礦中的Al2O3含量，澳褐鐵礦A粉使用量有所增加。由于高爐對燒結礦質量要求不同，安鋼各機組燒結礦的SiO2有所差異，一般控制均值在5.3%～5.7%，燒結礦堿度均按2.00±0.10 控制，各機組燒結礦的Al2O3含量能夠滿足≤2.0%的要求，燒結礦成分穩定。

在配比結構優化的同時，技術人員對燒結機工藝設備和操作參數進行了同步提升，在滿足燒結礦成分指標要求的前提下，燒結礦產量、固體燃料消耗保持在穩定水平，強度指標略有改善。攻關前后，各機組燒結礦強度指標完成情況見表7。

表7 攻關前后對比各機組燒結礦強度指標完成情況 %

5 結論

（1）生產實踐表明，在安鋼當前的資源條件下，燒結配加23%～30%的澳褐鐵礦粉較為合理，燒結礦產質量可以滿足當前高爐生產技術要求。

（2）高Al2O3含量的澳褐鐵礦粉宜與低鋁礦粉搭配，降低燒結礦Al2O3含量，控制合適的鎂鋁比和鋁硅比，促進燒結礦中鐵酸鈣的生成。

（3）澳褐鐵礦粉配比提升后，應適當提升點火溫度，同時采取低碳厚料燒結技術、合理控制混合料水分、適當壓料等生產措施有利于提升燒結礦質量。

（4）提高澳褐鐵礦粉配加比例需要適當增加燃料配比，在燃料粒度控制上既要減少大粒度燃料占比，又要盡可能減少過粉碎現象。實踐表明，燃料粒度合格率≤3 mm 占比73%～80%較為合理，≤0.5 mm 的那部分的含量要求低于20%。