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第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶 工程 M I N I N GA N Dh I E 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 4 A u g u s t2 0 1 4 褐铁矿在鞍凌公司烧结使用的研究与实践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 ．鞍钢集团钢铁研究院，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 摘要为降低生产与采购成本，根据鞍凌公司的用料条件，进行了褐铁矿杨迪矿的实验室烧结试验和工业试验。实验室结果表 明提高杨迪矿的配比，可以提高烧结矿垂直燃烧速度和合理粒度级别，在配比超过2 0 ％后，烧结矿的成品率和利用系数下降，粉末 含量 小于5m m 会升高；在杨迪矿配比为2 0 ％时，混合料水分控制在7 ．5 ％，配焦粉量控制在4 ．2 ％时，可以取得较好的烧结技术指 标。工业试验表明杨迪粉替代南非粉矿后，烧结机利用系数和台时产量有较明显上升趋势，燃料消耗略有升高，烧结矿品位变化 不大，有害元素未见明显升高，烧结矿合理粒度级别提高，小于5m m 粉末下降。 关键词鞍凌钢铁公司；杨迪矿；烧结 中图分类号T F 0 4 6 文献标识码A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．1 0 9 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 0 3 9 8 - 0 4 鞍钢朝阳鞍凌公司拥有一台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 月份 正式开工生产。由于受国内外经济大环境的影响，生 产运行的成本压力巨大。为了有效贯彻执行鞍钢集团 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，适应市场竞争剧烈的 能力，鞍凌公司进行了褐铁矿方面的实验室烧结试验 和工业试验，初步掌握了褐铁矿的烧结生产技术规律， 为下一步的有效利用褐铁矿资源积累了经验。 1 原料条件 2 0 1 2 年鞍凌公司烧结用料主要为辽西地区地产 磁铁精矿、高炉返矿和冶金尘泥组成的杂料，以及外购 的南非粉矿，作为试验用的外购褐铁矿为高结晶水的 澳大利亚杨迪矿。原料的主要化学成分见表1 和表 2 ，表3 为原料的主要粒度组成。 表1 化学成分【质量分数 ／％ 品名T F e F e O S i 0 2A 1 2 0 3 C a O M g o 地产精矿 6 3 ．3 8 2 6 ．9 46 ．2 51 ．3 50 ．8 0O ．8 6 杂料 5 0 ．9 52 2 ．2 74 ．9 81 ．1 48 ．2 21 ．2 8 杨迪粉 5 7 ．4 9O ．1 85 ．2 3 1 ．8 l O ．1 O ．1 南非粉6 3 ．6 5 O ．1 0 5 ．7 62 ．0 9 0 ．10 ．1 0 石灰石 0 ．6 40 ．1 82 ．1 50 ．5 05 2 ．2 01 ．8 0 白云石 0 ．4 20 ．1 84 ．3 40 ．2 33 0 ．6 02 0 ．4 5 生石灰0 ．2 8 0 ．1 82 ．2 90 ．8 77 4 ．0 62 ．1 6 表2 焦粉化学成分 工业分析／％灰成份／％ 从化学组成和粒度组成分析，鞍凌公司的地产精 矿主要为磁铁精矿，粒度细，亚铁含量高；所用杂料的 烧损含量高，有较高含量的碳存在，会对烧结配碳量有 影响，其平均粒度较好，接近3m m ，适宜于成为造球核 心，但其细颗粒含量也较多；而试验用杨迪粉结晶水含 量较高，平均粒度粗，大颗粒含量高。 2 实验室结果及分析 2 ．1 提高杨迪矿配比对烧结指标的影响 根据鞍凌公司2 0 1 2 年的原料配比为基准，研究提 高杨迪矿的配加量对烧结各项技术指标的影响，主要 技术方案为表4 ，烧结技术指标为表5 ，烧结矿粒度为 表6 。由表5 和表6 可知，相比杨迪粉矿配加比例 1 0 ％时，随着杨迪矿配比的提高，烧结矿的转鼓强度提 高，固体燃耗增加，垂速升高，利用系数下降，烧结矿 4 0 1 0m m 的合理粒度级别提高，这与众多的褐铁矿 的研究与实践相一致。3o 。随着杨迪矿配比的提高， ①收稿日期2 0 1 4 0 5 - 2 7 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 3 - ，男，山西汾阳人，工程师，硕士，主要研究方向为烧结球团配矿。 黔靳钳m ％∞”L 互舶鲋“b ＆i鹞∞蝤博加M“ 孔钞卯弛卯睨甜舵””弛“ 应钳t “ i 荔一 k一一蝴㈣泌一一麟 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 刘杰等褐铁矿在鞍凌公司烧结使用的研究与实践 烧结矿的成品率有所下降，在配比在2 0 ％时，又有所 升高。 表4 配矿方案 方案转篱度肾，臀篇， 0 之．1 ， 掣黪数h - 。 4 0 含’量／1 0m ％m 南非1 5 ％ 杨迪1 0 ％ 杨迪1 5 ％ 杨迪2 0 ％ 杨迪3 0 ％ 6 3 ．0 2 6 3 ．0 0 6 3 ．0 8 6 3 ．2 8 6 4 ．1 6 表6 烧结矿粒度分布 质量分数 ／％ 与配加南非粉矿1 5 ％的基准期相比较，在杨迪矿 配比超过1 5 ％时，转鼓强度接近，成品率下降，固体燃 耗增高，垂速升高，利用系数接近并有所下降，合理粒 度级别提高。由表6 可知，随着杨迪矿配比的提高，相 比于基准期，烧结矿大于4 0m m 的颗粒含量下降，小 于5m m 的粉末含量有所提高。 可见，增加杨迪矿的配比，可以显著提高烧结速 度，提高烧结矿的合理粒度级别含量，但也会增加固体 燃耗。 2 ．2 烧结混合料水分对烧结指标的影响 由于褐铁矿的特性，其结晶水含量高，结构疏松， 空隙率较高，所以在烧结试验和生产中，在褐铁矿配比 较高的情况下，混合料一般要有较高的水分含量H 。5J 。 为更好的研究混合料水分含量对烧结过程的影响，固 定杨迪矿的配加比例在2 0 ％，在烧结矿的F e O 含量控 制在8 ％左右时进行了烧结试验，主要烧结结果见图 1 。在图1 中，随着混合料水分的提高，烧结矿的转鼓 强度，成品率和4 0 1 0m m 的合理粒度级别有明显下 降趋势，而利用系数，垂直燃烧速度和固体燃耗则有提 高趋势。综合判断，在杨迪矿配比在2 0 ％的实验室条 件下，混合料水分在7 ．5 ％左右时，转鼓强度和成品率 最高，燃耗最低，有较好的烧结技术指标。故在杨迪矿 烧结时可根据技术指标的需要，合理的控制混合料 水分。 寥 越 联 较 馨 零 谆 喀 镫 S 里 蓬 饕 蛙 匦 } 搴 螽 嘴 璧 * 薯 荦 昌 曼 越 峻 堰 蘩 捌 常 图l混合料水分对各项烧结技术指标的影响 2 ．3 配加焦粉量对烧结指标的影响 考虑到结晶水的影响，杂料中又含有较高含量的 碳，故进行了配焦粉量的烧结实验室试验，且杨迪矿的 配加比例也固定在2 0 ％，混合料水根据前节的试验结 果控制在7 ．5 ％，主要试验结果见图2 。由图2 可知，随 着烧结混合料中配焦量的增加，转鼓强度提高，在配焦 粉量4 ．2 ％时提高趋势放缓；随配焦量增加，利用系数 提高，在配焦量为4 ．2 ％时，达到最大值；燃耗随焦粉量 增加而提高；成品率随焦粉量增加而提高，在配焦量超 过4 ．2 ％左右时，成品率急剧增加；4 0 ～1 0r f l l n 的合理 粒度级别随焦粉量增加而提高，在超过4 ．2 ％配焦粉量 后，有较大的提高幅度；烧结的垂直燃烧速度也随焦粉 量增加而提高，在4 ．2 ％时，燃烧速度最快。 根据以上的试验结果综合比较，在杨迪矿的实验 室烧结过程中，配焦粉量在4 ．2 ％左右时，可以取得相 ∞弘弘弛“ ；。能叭丝协懈博坶甜笛虬凹；。四 勰船盼∞铊 驺西孵拍宕8合岱∞∞∞路∞趴惦“∞∞∞酡盯 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 对比较优良的综合指标。 琴 蒋 Ⅱ呈 馁 零 ．≥ ∞ 礤 赵 梨 尉 如 乒 亍 搴 。 褰 雠 罡 幕 图2 配焦粉量对烧结各项技术指标的影响 3 工业试验结果及分析 为了有效的验证实验室的烧结试验结果，降低生 产成本，积累使用褐铁矿的烧结生产经验，鞍凌公司炼 铁厂于2 0 1 3 年1 月份开始进行了为期2 个月的杨迪 矿烧结工业试验。试验期间，以实验室的研究结果为 依据，烧结机维持了较高的生产水平，利用系数得到提 高，在一定程度上缓解了鞍凌烧结矿产量不足的生产 矛盾，烧结矿质量也较为稳定，高炉生产顺行。工业试 验的主要试验数据与实验室数据吻合。试验分两个阶 段进行。第一阶段在原有配料基础上，用配比为1 5 ％ 的杨迪粉矿取代南非粉矿，第二阶段将杨迪粉矿配加 比例提高到2 0 ％。基准期数据选定为生产较为平稳 的2 0 1 2 年1 2 月的月平均指标。 表7 为工业试验期间的生产指标对比，表8 为烧 结矿化学成分的对比，图3 为烧结矿粒度的对比。 表7 生产指标对比 台时利用 混匀料燃料 折标转鼓 熔剂 方案产量系数单耗煤 单耗强度总单耗 ／ t h - 1 ／ t 1 1 t - 2 h - I ／ k g t 一1 ／ k g t 一1 ／％／ k g t 一1 矿粉比例 图3 烧结矿粒度的对比 3 ．1 杨迪矿烧结生产操作 鞍凌炼铁厂在配加杨迪粉矿后，操作上维持6 9 0 m m 的料层操作，同时为保证较好的制粒效果，适当提 高了混合料水分。和使用南非粉矿相比，杨迪粉矿的 粒度更大，颗粒表面粗糙，形状不规则，造球和成球性 更好，在鞍凌制粒机制粒能力不足的生产条件下，这一 点尤显重要。如表7 中数据，使用杨迪粉矿后混合制 粒效果、料层透气性改善较为明显，烧结机速提高，烧 结机利用系数和台时产量有较为明显的上升趋势，配 比在1 5 ％时台时产量达到最高，在配加比例达到2 0 ％ 时，台时产量又略有降低，这符合褐铁矿烧结的生产 特性。 在燃料消耗方面，受杨迪粉矿中较高结晶水的影 响，燃料单耗有所上升，但总体上升高不明显。 3 ．2 对烧结矿质量的影响 如表7 中数据，通过工业试验汇总，配加杨迪矿后 5 0 5 0 5 0 5 0{窖22甜甜∞酪Q配 零≥R嚣趟冀戳姐 l＼翅翼露钟 ．薹饕 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月刘杰等褐铁矿在鞍凌公司烧结使用的研究与实践 4 0 1 的转鼓强度略低于使用南非粉矿的转鼓强度，但是增 加杨迪矿配比至2 0 ％，转鼓强度呈升高趋势，这一点 和实验室结果基本一致，总体上，工业试验期间烧结矿 转鼓强度维持较好水平，满足了高炉的生产要求。 如表8 中数据，分析烧结矿品位的变化，杨迪粉矿 品位偏低，比南非粉低6 ．1 6 百分点，这主要是受结晶 水的影响，由于结晶水在烧结过程中全部去除，因此对 成品烧结矿品位影响不大。杨迪粉中A I 0 ，含量比南 非粉还要低一些，这使成品烧结矿A 1 0 ，略有降低。 烧结矿P ，S 等有害元素亦变化不大，未对炼铁炼钢工 序产生影响。 对于烧结矿的粒度级别，如图3 所示，随着杨迪矿 配比的增加，杨迪矿在2 0 ％时，杨迪矿的平均粒径增 大，烧结矿合理粒度级别提高，小于5m m 的粉末含量 下降。 4 结论 1 实验室数据证明，提高褐铁矿杨迪矿的配比， 可以提高烧结垂直燃烧速度和烧结矿的合理粒度级 别，但在超过2 0 ％后，烧结矿的成品率和利用系数会 下降，小于5m n l 的粉末含量会升高。 2 实验室烧结试验时，在混合料水分为7 ．5 ％时， 满足F e O 含量要求的条件下，转鼓强度和成品率最 高，燃耗最低，有较好的烧结技术指标。混合料水控制 在7 ．5 ％，配焦粉量在4 ．2 ％左右时，烧结的综合指标 较好。 3 工业试验表明，鞍凌公司在生产的条件下配加 2 0 ％的杨迪粉矿可以取得较好的生产指标。杨迪粉替 代南非粉矿后，烧结机利用系数和台时产量有较明显 上升趋势，燃料消耗略有升高，烧结矿品位变化不大， 有害元素未见明显升高，转鼓强度虽略有降低，但随之 提高配加比例呈升高趋势。烧结矿合理粒度级别提 高，小于5m m 粉末下降，高炉使用试验烧结矿期间， 稳定顺行，取得了较好的试验效果。 参考文献 [ 1 ] 刘正平，马金明，高瑞芳，等．褐铁矿烧结研究与生产[ J ] ．钢铁， 2 0 0 5 ，4 0 2 1 9 2 3 ． [ 2 ] 金俊，武轶，江吉惠．高比例褐铁矿烧结技术研究[ J ] ．钢铁， 2 0 0 9 ，4 4 8 1 5 1 9 ． [ 3 ] 周国凡，毕学工，翁德明．全褐铁矿烧结的实验研究[ J ] ．钢铁研 究，2 0 0 6 ，3 4 1 4 3 3 ． [ 4 ] 洪益成．褐铁矿烧结合理工艺参数的研究[ J ] ．中国冶金，2 0 1 0 ， 2 0 1 1 4 8 ． [ 5 ] 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 ． 万方数据