064_攀钢提高烧结矿强度生产实践

攀钢提高烧结矿强度生产实践张文德(新钢钒炼铁厂)摘要分析了影响攀钢烧结矿强度的因素，结合攀钢烧结原料结构和条件以及生产工艺参数实际情况，制订出一系列科学有效的措施，促进了烧结矿强度总体水平的提高，使攀钢烧结矿转鼓强度稳定在71．5％左右。关键词烧结；提高；强度；钒钛磁铁精矿目前，攀钢烧结所用含铁原料主要为钒钛磁铁精矿，这种矿石的特点是品位较低，TFe品位约为54％，SiO2约为3．2％，与普通矿相比钒钛磁铁精矿中的TiO2含量较高，为12％～13％，且粒度较粗(−200目粒级为50％～56％)。TiO2含量高，不仅降低了烧结矿中的铁品位，提高了烧结温度，降低了液相生成量，易生成性脆的钙钛矿；加上精矿粒度粗，导致混合料成球性能差，料层透气性不好，致使钒钛烧结矿的强度差，返矿率高，这是长期以来攀钢烧结矿产质量落后于普通烧结矿的一个重要原因。近年来，攀钢围绕提高烧结矿强度这一中心，通过优化原料结构，控制FeO与烧结气氛，提高碱度，慢机速厚料层烧结，54精矿替代52精矿，工艺技术改造等一系列措施，使烧结矿TiO2含量~h2001年的8．63％降低到现在的7．69％，转鼓指数由原来的67．47％提高到现在的71．47％，满足了高炉的需要，取得了良好的效益。1影响烧结矿强度的因素影响烧结矿强度的因素是多方面的，既有TiO2、碱度、SiO2、MgO、FeO等化学成分的影响，也有烧结矿形成时矿物组成的影响，而配碳量、混合料水分、返矿量、原料结构及各种原料的反应性、料层厚度、熔剂和燃料粒度、烧结机操作等诸多因素，又对烧结矿的化学成分和矿物组成起着至关重要的作用。因此，提高烧结矿强度，必须从各方面下手，结合攀钢烧结原料结构和条件以及生产工艺参数实际情况，采取切实可行的办法实现。2提高烧结矿强度的措施2．1优化原料结构烧结矿的强度主要取决于混合料在熔化过程中形成的液相数量，性质以及最终形成的矿物组成和结构。研究表明【1】，液相的流动性好、粘度小、表面张力大则有利于混合料颗粒粘结，烧结矿强度就好。随着烧结矿TiO2含量增加，高熔点物质钙钛矿(CaO．TiO2)、钛榴石等含量有所上升，而低熔点铁酸钙含量减少。对烧结而言混合料初熔、熔化温度上升，烧结液相粘度增加，气流通过料层阻力增大，不利于液相早期生成而最终影响烧结矿的强度【2】。为了降低高含量TiO2对烧结矿性能的不利影响，并且精矿粒度较粗，混合料不易成球。近年攀钢逐步降低攀精矿使用比例，增加普通富矿粉的使用比例，采用“钒钛精矿+SiO2低的进口矿+国内高粉+低铁料”的含铁原料结构进行合理配矿，以达到提铁降Ti02的目的，从而提高烧结矿强度。目前攀钢普通富矿粉配比已达到25%～30％，烧结矿TiO2含量也降低到现在的7．69％。2．2实施高碱度烧结SiO2是液相生成的基础，对烧结矿的固结成型具有重要作用，适当降低SiO2含量可减少高炉渣量和能耗改善烧结矿的还原性和高温冶金性能。但SiO2含量过低，会使烧结过程中产生的液相量变少，烧结矿强度变差、低温还原粉化加剧Ⅲ。近年攀钢烧结矿SiO2含量逐年降低，达到了5．10％，为避免烧结过程中产生的液相量减少，采取增加熔剂配比实行高碱度烧结措施。烧结矿转鼓强度与碱度的关系见图l：从图1看出，随着碱度的增加烧结矿转鼓强度不断改善，其关系为Y=−3．9306X2+23．226X+31．757,相关系数为0．9835，当碱度为2．95时出现极值，其对应转鼓强度为66．07。这是由于料中熔剂量增加，增加了烧结矿CaO含量，有利于铁酸钙粘结相生成，烧结矿的宏观结构也由之前的自溶性的多孔薄壁结构过渡到高碱度的大孔厚壁结构改善了烧结矿强度。目前攀钢烧结矿碱度控制在2．40～2．45，SiO2含量为5．10％左右。为避免碱度波动对烧结矿质量的影响，加强了对熔剂粒度和化学成分的检测，力求碱度的稳定。2．3推行厚料层慢机速操作厚料层烧结，可以发挥厚料层的自动蓄热作用，延长料层高温保持时间，确保各种液相的形成和各种结晶相的发育生长。另外，还可以减少配炭量，提高料层气氛的氧位，从而抑制钙钛矿的生长，发展铁酸盐优质粘结相，同时料层厚度增加，强度较差的表层烧结矿占总烧结矿的比例减少，烧结矿成品率相应增大。所以厚料层烧结是提高烧结矿产质量的重要途径。近年通过降低制粒效果差的精矿配比，增加生石灰配比等措施改善了混合料透气性，不断提高料层厚度，进行慢机速操作。今年上半年由于钢铁市场行情较好，为了给高炉提供充足的烧结矿，各烧结车间通过增加原料用料量，提高烧结机速度，较低料层厚度烧结操作来保产，目前一烧，二烧，三烧料层厚度比去年各降低了30mm，20mm，20mm，机速提高了0．05m／min，0．03m／min，0．02m／min，致使烧结过程中高温保持时间短，固相反应和液相的形成受到限制，最终导致烧结矿强度的降低。烧结矿强度由去年71．71％下降到今年的71．47%，烧结矿抗摔打能力降低造成高炉返矿量增多，给烧结机操作带来较大波动，形成恶性循环。因此，在生产不紧张的时候，应当做好慢机速厚料层操作，给烧结产质量创造条件。2．4控制FeO与烧结气氛烧结矿FeO一般视为强度和还原性的标志，原料：FeO对铁酸钙的生成及烧结矿强度有着重要影响【4】。烧结矿FeO与烧结矿转鼓强度的关系见图2。从图2可以看出，烧结矿转鼓强度与烧结矿：FeO的关系为Y=−1．3685X2+19．999X−11．428,相关系数为0．9835。随着FeO的提高，料层的自动蓄热作用增强，高温保温时间延长，结晶充分，烧结矿强度升高。当FeO为7．31时出现极值，其对应转鼓强度为61．64。但FeO含量过高(8．5%)时，矿物表面会出现微小的裂纹，这些裂纹一直充满到整块矿物的中心，导致烧结矿强度急剧下降。这主要是由于高配碳使烧结温度提高，成品矿中成钙钛矿和硅酸二钙含量明显增加，在冷却过程中，硅酸二钙会伴随晶形转变，体积膨胀，导致烧结矿粉化；同时，钙钛矿本身就非常脆，在成品矿中又是被粘结相，所以在运输过程中很容易产生裂纹。这两种矿物含量的增加，自然就造成了钒钛烧结矿强度的下降【5】。因此在生产中严格控制FeO含量，进行合理配碳。目前：FeO控制在7．7％左右，批艺厚料层，保证了烧结气氛高氧位。另外燃料粒度也对烧结矿强度产生很大的影响：燃料粒度过粗，会造成烧结燃烧带过宽，阻力增大，料层透气性变差，烧结矿产质量下降：而燃料粒度过细会造成燃烧速度过快，高温保温时间缩短，降低烧结矿强威经生产实践，目前入烧燃料粒级控制在−3mm在76％～80％。2．5使用54精矿铁精矿的物化成分见表l，54精矿与52精矿相比，具有TFe高(比52精矿高l．2l％)、SiO2低(低0．67％)，CaO低(低0．24％)、粒度细(一0．074mm粒级增加了11．86％)的特点。从2006年开始各烧结车间使用54精矿代替52精矿进行烧结生产。使用54精矿前后变化见表2。由于精矿粒度变细，比表面积增大，精矿的吸水能力增强混合料的制粒效果变好。混合料平均水份由之前的7．0％增加到7．2％，混合料中+3mm的粒级增加了2．7％，增强了料层的透气性，为厚料层操作提供了保障。料层由之前的530mm提升到560mm，使得烧结过程高温保持时间延长，有利于粘结相的发育和发展，烧结矿液相量增多，烧结矿强度得到改善。使用54精矿后，烧结矿转鼓指标提高了0．45％。2．6工艺技术改造(1)采用低负压点火技术。点火负压控制在10～18Pa，有利于降低点火煤气消耗、改善烧结过程透气性改善边缘点火效果，提高表层烧结矿强度。(2)采用双斜带式点火炉代替多缝式烧嘴点火炉。该点火炉体积小，由两排烧嘴交叉点火，两股火焰重叠，形成“高温瞬时”的理想点火，台车边缘增设两组点火烧嘴，强化边缘点火，点火均匀性特别是边缘点火大大改善点火强度提高，改善了表层烧结矿强度。(3)采用双轴生石灰配消器和热水消化生石灰。随着生石灰配比逐年增加，生灰消化过程中存在粘料，阻力大，消化效果差等主要问题，普通的单轴螺旋配消器已不能满足处理量和消化效果的需求，因此采用双轴螺旋配消器，其传动功率大，应用效果稳定。采用热水消化，缩短了消化时间，使生灰在二混之前能完全消化，改善了混合料制粒效果，从而提高料层透气性以生成更多的液相来提高烧结矿强度。(4)采用返矿预润湿措施。在配料室返矿下料处加入一定量的水对返矿润湿，使得返矿粘结细粒级的能力增强，一方面减少了混合料中一0．5mm粒级含量，提高了料层透气性，使烧结速度增加；另一方面，提高了制粒小球的密实度和强度，强化烧结过程，从而提高了烧结矿强度。(5)配加强化剂。强化剂具有强氧化性，能促进燃料燃烧，有利于降低混合料的燃料配比。配加强化剂后由于烧结氧位提高，同时强化剂能催化燃烧，使燃烧完全，提高了高温区温度，烧结最高温度增加，有利于硅酸盐粘结相的生成，烧结矿矿化和同化作用较完全，从而提高烧结矿的强度。目前攀钢所配矿化剂用量是0．04％，比不配矿化剂烧结矿单机转鼓强度能提高1．5个百分点。3生产实践效果与分析通过上述措施，近年来烧结矿强度有了较大提高，其变化见表1。从表1中看出，精矿消耗从2001年最高的595kg／t降低到456kg／t，富矿用量从2002~!最低的192kg／t提高到2005年的244kg／t，TiO，由8．59Pa降低到现在的7．56％，碱度逐年提高到2．40，通过慢机速烧结机料层提高了92mm。通过上述各种措施，烧结矿转鼓指数由最低的67．35％(2002年)提高到71．71％，主要原因是TiO2含量降低，碱度提高后，对强度起破坏作用的钙钛矿生成量减少，有利于铁酸钙粘结相生成，改善了烧结矿矿物结构。另外随着烧结料层逐年增厚，料层高温保持时间延长，确保了液相的形成和各种结晶相的发育生长，另外，还可以减少配碳量，提高料层气氛的氧位，从而抑制钙钛矿的生长，发展铁酸盐优质粘结相，从而提高了烧结矿的强度。4结语影响攀钢钒钛烧结矿强度的因素是多方面的，只有结合攀钢烧结原料结构和条件以及生产工艺参数实际情况，制订出科学有效的措施：通过优化原料结构，控制FeO与烧结气氛，高碱度烧结，慢机速厚料层操作，和工艺技术改造等一系列措施，来促进烧结矿强度总体水平的提高，使攀钢烧结矿转鼓强度稳定在71．5％左右。由于攀钢烧结原料主要为钒钛磁铁精矿，其物化性能在很大程度上制约着烧结矿转鼓强度的提高，因此今后需要围绕钒钛磁铁精矿其物化性能的改善来展开工作。目前攀钢通过精矿预制粒和使用白马精矿烧结试验研究表明这两项技术能显著的提高烧结矿强度，为以后现场提高烧结矿强度方面提供了借鉴。参考文献【1】周取定冲国铁矿石烧结研究．冶金工业出版社．1997【2】甘勤．TiO2和精矿粒度对烧结性能的影响【3】张玉柱，冯向鹏，李振国等．提高低硅烧结矿强度的研究及在生产上的运用．钢铁．2004．，(8)：38【4】张胜烧结矿：FeO对其质量的影响．烧结球团．1990【5】王文山，金玉臣．提高钒钛烧结矿强度的探讨．烧结球团．1999，(2)：2