鞍钢集团朝阳公司烧结配矿研究.pdf

第3 3 卷第6 期 2 0 1 3 年1 2 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM 哐T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 3 №6 D e c e m b e r2 0 1 3 鞍钢集团朝阳公司烧结配矿研究① 刘杰1 ，周明顺1 ，赵东明2 ，孙宏武2 ，翟立委1 ，张辉1 ，徐礼兵1 1 ．鞍山钢铁股份有限公司技术中心，辽宁鞍山1 1 4 0 0 9 ；2 ．鞍钢集团朝阳鞍凌钢铁有限公司炼铁厂，辽宁朝阳1 2 2 0 0 0 摘要根据朝阳鞍凌公司烧结生产实际情况，分析研究了配加鞍凌“四合一”杂料，改变粉矿种类和提高粉矿比例对烧结技术指 标的影响。试验结果表明配加杂料可以提高各项烧结技术指标，但配加比例达到一定程度后，会对工业生产带来困难；在配加比 例相同的条件下，配加杨迪矿可以提高烧结矿的转鼓强度，配加纽曼矿可以提高烧结机产量，配加巴西矿可以提高烧结矿成品率； 提高粉矿比例后，当杨迪矿和南非矿混合配加时，可以得到较好的技术指标。根据烧结矿低温还原粉化指标较差的实际，分析了烧 结矿的显微结构，并进行了烧结矿喷洒氯化钙溶液的研究，取得了较好的试验效果。 关键词鞍钢；杂料；烧结；配矿；低温还原粉化；矿相 中图分类号T F 0 4 6文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 3 ．0 6 ．0 1 9 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 3 0 6 0 0 7 1 0 4 S t u d yo nO r e b l e n d i n gf o rS i n t e r i n gP r o c e s si n C h a o y a n gS t e e lC o m p a n y o fA n s t e e l L I UJ i e l ，Z H O UM i n g s h u n l ，Z H A OD o n g - r u i n 9 2 ，S U NH o n g - W U 2 ，Z H A IL i - w e i ‘，Z H A N GH u i l ，X UL i b i n 9 1 1 ．T e c h n i c a lC e n t e r ，A n s h a nI r o na n dS t e e lG r o u pC o r p o r a t i o n ，A n s h a n11 4 0 0 9 ，L i a o n i n g ，C h i n a ；2 ．I r o n m a k i n gP l a n t o fA n l i n gS t e e lC oL t d ，A n s t e e lG r o u p ，C h a o y a n g12 2 0 0 0 ，L i a o n i n g ，C h i n a A b s t r a c t A c c o r d i n gt op r a c t i c a l s i n t e r i n gp r o d u c t i o ni nA n l i n gS t e e l ，s t u d i e sw e r ec o n d u c t e d o ne f f e c t so fa d d i n g A n l i n gq u a d r u p l em i x t u r ef o rc h a n g i n gt y p e so fi r o no r ef i n e sa n di n c r e a s i n gp r o p o r t i o no fo r ef i n e so ns i n t e r i n gt e c h n i c a l i n d e x e s ．T h er e s u l t ss h o wt h a ts i n t e r i n gi n d e x e sc o u l db ei m p r o v e db ya d d i n gt h em i x t u r e ，b u ti tm a yb r i n gd i f f i c u l t i e st o i n d u s t r i a lp r o d u c t i o ni ft h ea d d i t i o ni s u pt o s o m ee x t e n t ．W i t ht h es a m ea d d i t i o np r o p o r t i o n ，a d d i n gY a n g d io r ef i n e s c o u l di m p r o v et h ed r u ms t r e n g t ho fs i n t e r e do r e ，a d d i n gN e w m a no r ef i n e sc o u l di n c r e a s ep r o d u c t i o no fs i n t e r i n g m a c h i n e ，w h i l et h ea d d i t i o no fB r a z i l i a no r ef i n e sc o u l di n c r e a s et h ey i e l do fs i n t e r e do r e ．A p a r tf r o mt h a t ，i n c r e a s i n gt h e a d d i t i o np r o p o r t i o no fm i x t u r eo fY a n g d io r ea n dS o u t hA f r i c a no r ec o u l dr e s u l ti nb e t t e rt e c h n i c a li n d i e a t o r s ．B a s e do n t h ef a c t o fl o w t e m p e r a t u r er e d u c t i o nd e g r a d a t i o no fs i n t e r e do r e ，t h em i e r o s t r u c t u r ea n a l y s i so fs i n t e r e do r ea n dt h e s t u d i e so fs i n t e r e do r es p r a y e dw i t hC a C l 2s o l u t i o nl e a dt or e l a t i v e l ys a t i s f i e dr e s u l t s ． K e yw o r d s A n s t e e l ；m i x t u r eo fi m p u r i t i e s ；s i n t e r i n g ；o r e b l e n d i n g ；l o w t e m p e r a t u r e r e d u c t i o nd e g r a d a t i o n ； m i n e r a g r a p h y 鞍钢朝阳鞍凌公司炼铁厂拥有一台2 6 5m 2 的烧 结机和一座26 0 0m 3 的高炉，年设计生产能力分别是 2 6 2 万吨／年烧结矿和2 0 0 万吨／年铁水，于2 0 1 0 年1 1 月正式开工生产。经过近2 年的生产探索，鞍凌公司 生产运行逐渐趋于稳定，高炉生产技术经济指标稳步 提升，烧结生产系统用料也趋于多样化。为了贯彻鞍 钢总公司提出的“六种发展理念”，有效降低生产与采 购成本，提高鞍凌公司应对经济危机的能力，鞍凌公司 针对目前的原料情况，不断进行各种烧结原料的技术 尝试，大胆改革，旨在降低原料成本，拓宽烧结用料渠 道，提高烧结经济效益。本文根据朝阳鞍凌公司烧结生 产实际隋况，分析研究了配加鞍凌“四合一”杂料，改变 粉矿种类和提高粉矿比例对烧结技术指标的影响。 1 原料条件 表1 中为所用原料的主要化学成分，其中地产精 矿为朝阳地区的自产精矿，主要是磁铁精矿，粒度较 细，与C a O 反应生产低熔点液相的同化能力比较高， 产生的粘结相的流动性较差。“四合一”为炼铁厂杂 料混合物，主要包括高炉返矿、氧化铁皮、转炉尘泥和 除尘灰，所占比例依次为1 0 3 5 1 1 。表2 为原料的 主要粒度组成。 ①收稿日期2 0 1 3 0 6 0 3 基金项目辽宁“百千万人才工程”培养经费资助 作者简介刘杰 1 9 8 2 一 ，男，山东l I 缶沂人，硕士，工程师，主要从事烧结球团配矿研究。 万方数据 矿冶工程第3 3 卷 表1 化学成分 质量分数 ／％ 表2 铁矿粉粒度组成 表4 烧结矿粒度分布 国．6 0 6 3 ．∞ 岔．4 0 6 1 ．8 0 6 1 ．2 0 和．6 0 街．0 0r ] r ] 方案1 方亲2 方案3 方案4 从粒度组成分析，目前鞍钢所使用的外购粉矿，粒蔷茹 度普遍较粗，平均粒径均达到3m m 以上。尤其是杨娄黼 迪粉平均粒径达到了4 ．5 6m m ，粒度最粗，但1 一o ．5 曩黜 m m 的粒度级别比例较小，在烧结时，杨迪粉主要成为 岔6 3 ．帅0 0 造球的核心，对烧结透气性有利，但会消耗更多的燃 蓉 料。总体对比各种矿物的粒度组成，南非粉矿粒度 8 m m 和 4 0 m4 0 ～2 5 Ⅱn2 5 。1 6 m1 6 。1 0 m m1 0 ～5n l n l 5 1 T l l n 南非粉1 5 ％ P B 粉1 5 ％ 杨迪粉1 5 ％ 纽曼粉1 5 ％ 巴西粉1 5 ％ 由图2 及表5 可知，以南非粉矿配加比例1 5 ％为 基准，与P B 、杨迪、纽曼和巴西粉矿进行比较，得到以 下结论杨迪粉矿配加比例为1 5 ％时，转鼓强度最高， 垂直燃烧速度最快，成品率最低， 5m m 的粒度级别 最高；纽曼粉矿配加比例为1 5 ％时，利用系数最高，固 体燃耗最低，4 0 ～1 0m m 的合理粒度级别比例最高， 5 m m 的粉末粒度级别最低；巴西粉矿配加比例为1 5 ％ 时，成品率最高，燃耗也最高；P B 矿配加比例为1 5 ％ 时，利用系数最低，垂直燃烧速度最慢。分析以上结 论，原因可能是在原料的化学成分中，P B 粉矿和杨迪 粉矿烧损都较大，但杨迪粉矿的平均粒径最大，易于成 球，且造球效果好于P B 粉矿，故杨迪粉矿的垂速快于 P B 粉矿，利用系数相对较高。在粒度的对比中，纽曼 粉和巴西粉平均粒径接近3 ，但l 一0 ．5m m 的不能成为 球核也不能黏附的细颗粒级别较高』，从而导致透气 性较差，故垂直燃烧速度相比南非粉矿和杨迪粉矿慢。 总之，通过以上的分析，在各种粉矿配加比例为 1 5 ％的前提下，配加杨迪粉矿可以明显的提高烧结矿 的转鼓强度，配加纽曼粉矿可以提高烧结机产量，配加 巴西粉矿可以提高烧结矿成品率，配加南非粉矿时各 项指标相对比较均匀。 2 _ 3 提高粉矿用量的烧结效果分析 根据以上研究，配加价格相对较低的杨迪矿等也 能满足烧结的需要，同时大量的生产研究实践也证明 了配加褐铁矿可以满足烧结需要心J ，为了更好的考查 杨迪粉矿和P B 粉矿对烧结的影响，进行了提高粉矿 配加量的研究，主要配矿方案如表6 ，烧结矿化学成分 如表7 ，烧结试验结果如图3 。 表6 配矿方案 粉矿方案T i r e F e O S i 0 2 C a OR 基准 方案5 方案6 方案7 方案8 方案9 1 ．9 5 2 ．0 6 2 ．0 4 2 ．0 3 2 ．0 6 2 ．0 3 e．兽＼蜒矮埝匿 ∞鼬∞柏加∞ 乱雏 m m m m 零＼雠骤秘毒毒 ∞∞∞∞∞∞∞∞傩鼹砸以以饥斑弧 长＼静喀镁 ∞ ∞ ∞ 吣 口i z _售Ⅲ．瘩邑＼锻怖 ∞∞∞∞∞∞∞∞m国砸矾配砸鼹甄 零／0№嚣越巢尉如 如一弭M m 朋鹏恕 肚一l 1 1 l 1 l如一舛粥帅蚰虬昭 M L L L L L L∞弱凹田黯∞ 2 2 3 2 2 2 6 8 O 4 5 4 4 0 5 2 2 1 6 6 6 6 6 6 甜孔巧∞∞配 8 8 8 8 8 8 5 7 7 8 3 l 8 5 1 8 4 5 3 4 3 3 4 4 5 5 5 5 5 5 ％加拍稻田坫侈趁H。船∞侉垢憾n ￡i ￡| ￡| 垃鸲s { ∞田醴 5 3 3 6 4田鹤卯虬鼢笼均加；日Mm 舒辫眇舛孔勰；q 撕M毋“ m ∞舒 7 6 6 4 7 万方数据 7 4 矿冶工程 第3 3 卷 零 ＼ 瓣 立三 镁 随着粉矿比例的提高，在总体趋势上，转鼓强度提 高，利用系数增加。在粉矿配加比例相同时，杨迪矿的 配加比例越高，转鼓强度越高，但利用系数会有所下 降，成品率有所降低，而且从表7 可知，烧结矿品位也 会有所降低。 综合分析可知，在满足高炉要求的前提下，在追求 烧结矿的产质量的条件下，通过杨迪粉矿和南非粉矿 的混合配加，可以得到较好的烧结技术指标。 2 ．4 实验室改善烧结矿低温还原粉化指标的研究 烧结矿的低温还原粉化是考核烧结矿质量好坏的 一项重要指标，根据大量的研究表明[ 3 - 4 ] ，烧结矿发生 低温还原粉化的最根本原因是烧结矿中的再生F e ，O ， 在低温 4 5 0 5 0 0 ℃ 时由d F e 0 ， 三方晶系立方晶 格 还原成1 一F e 0 ， 等轴晶系立方晶格 。在还原条 件下，晶格的改变使矿物结构扭曲，而当赤铁矿还原成 磁铁矿时，体积约增大2 5 ％，这就产生了极大的内应 力，导致在机械力的作用下发生严重的碎裂。 鞍凌公司自开工生产以来，烧结矿的低温还原粉 化指标R D I n 。，一直在6 0 ％左右，而鞍山本部炼铁厂烧 结矿的粉化指标 R D I n 。， 为9 5 ％ 喷洒氯化钙溶液 后 左右，指标差距较大。为此，在烧结工艺和原料配 矿结构上采取了一些措施，但效果都不明显。为此对 现场烧结矿的显微结构进行了分析，见图4 。 从图4 a 可知，烧结矿中主要为交织熔蚀结构， 存在连接成片的再生产赤铁矿，且呈大块状，直径普遍 在3 0 斗m ，中间多为玻璃相填充，孑L 洞附件存在大量的 裂纹，这会导致烧结矿还原时，裂纹扩大撕裂，导致烧 结矿体积急剧膨胀，并沿裂纹破碎”J 。在图4 b 中， 矿物结构主要为熔蚀结构，呈花纹状，但较普通烧结矿 显得稀疏，不够密实，烧结矿中残存有部分未完全反应 的熔剂，孔洞周边主要为再生赤铁矿，含有裂纹，且赤 铁矿含量约占6 0 ％，铁酸钙、玻璃相和磁铁矿约占 4 0 ％。图4 e 为光学显微镜下的烧结矿结构，其中铁 酸钙含量较高，多为条状结构，直径多为5 2 0 m ，玻 璃相直径也达到1 0 “m 左右。图4 d 中主要为铁酸 钙和磁铁矿的交织熔蚀结构，但结构不紧凑，中间多为 玻璃相填充，铁酸钙多呈条状、针状。 图4 烧结矿的显微结构 在现有条件无法改变烧结矿粉化指标较差的情况 下，进行了实验室的喷洒氯化钙溶液的试验研究。根 据鞍山本部炼铁厂的用量，试验的氯化钙溶液喷洒量 与烧结车间的生产相一致，为0 ．2 5k g 固 ／t ，喷洒浓 度为0 ．5 ％、l ％和1 ．5 ％。主要的试验结果如图5 。 逻 籁 妻 毳 蜒 零 ＼ 籁 罂 疆 { 酱g 喷洒氯化钙溶液浓度／％ 图5 烧结矿还原粉化指标与喷洒氯化钙溶液浓度的关系 在实验室喷洒氯化钙溶液相对比较均匀，与实际 喷洒效果有所区别。在喷洒溶液后，烧结矿的R D I 圳， 下转第7 9 页 柏嚣∞弱加岱m惦∞ i i} 零＼巡释辍拿毒 一I|q-z_珊邑＼辍惭暖霹 万方数据 第6 期康金星等金精矿中硫化物在微波加热过程中的物相变化 7 9 上接第7 4 页 指标明显提高，随着喷洒浓度的增大，提高趋势变缓， 在浓度达到1 ．5 ％时，R D I n 。，与R D I 砌的已经非常接 近。R D I ．。，指标则随浓度的提高急剧降低，在浓度达 到1 ．O ％时，指标达到5 ．0 ％。可见在目前的烧结生产 条件下，喷洒氯化钙溶液将有效提高烧结矿低温还原 粉化指标。 3 结论 1 目前鞍钢本部及朝阳公司使用的外购粉矿粒 度偏粗，平均粒径均在3m i l l 以上，这有助于改善烧结 料层的透气性，但不利于混合造球。 2 在混合料中配加“四合一”杂料对烧结造球制 粒，降低燃耗等有益，但配比过高会给生产实施带来困 难；在各种粉矿配加1 5 ％的前提下，杨迪矿可以提高 烧结矿的转鼓强度，纽曼矿可以提高烧结机产量，巴西 矿可以提高烧结矿成品率；提高粉矿比例后，当杨迪矿 和南非矿的混合使用时，能够得到相对较好的烧结技 术指标。 3 喷洒氯化钙溶液后，鞍凌公司烧结矿的低温还 原粉化指标明显改善，但需进一步的工业验证。 参考文献 [ 1 ] 苏步新，张建良，常健，等．铁矿粉的烧结特性及优化配矿试验 研究[ J ] ．钢铁，2 0 1 1 ，4 6 9 2 2 2 8 ． [ 2 ] 谢路奔．结晶水含量对褐铁矿烧结性能的影响及分析[ J ] ．矿冶 工程，2 0 1 2 ，3 2 6 9 3 9 5 ． [ 3 ]周明顺，翟立委，刘杰，等．改善鞍钢烧结矿冶金性能的试验研 究[ J ] ．烧结球团，2 0 1 ，3 7 1 1 2 1 6 ． [ 4 ]伍成波，尹国亮，程小利，等．改善低硅烧结矿低温还原粉化性能 的研究[ J ] ．钢铁，2 0 1 0 ，4 5 4 1 6 - 5 5 ． [ 5 ]刘杰，周明顺，翟立委．鞍钢烧结配加澳洲M A C 铁矿粉的试验 研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 1 ，3 1 5 7 3 - 7 6 ． 万方数据