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1、提高烧结矿转鼓指数的生产实践孙沛勋;戴保才涨洪亮;程广田;李晓华 【摘要】结合安钢原料条件和生产工艺状况依据实际生产数据分析了 FeO、 A12O3、SiO2对转鼓指数的影响，提出了相应的改进措施.通过控制原料铝硅比，调 整原燃料结构，合理配加高硅矿石，确定了烧结矿成分控制范围，为生产提供了参考，提 高并稳定了烧结矿转鼓指数.【期刊名称】河南冶金 【年(卷)，期】2014(022)003 【总页数】3页(P35-37) 【关键词】烧结;转鼓指数;生产实践 【作者】孙沛勋;戴保才涨洪亮;程广田;李晓华【作者单位】安阳钢铁股份有限公司;安阳钢铁股份有限公司;安阳钢铁股份有限公司;安阳钢铁股份有限公
2、司;安阳钢铁股份有限公司 【正文语种】中文0前言烧结矿质量的稳定性直接影响到整个铁前系统的成本和生产稳定，其冷态强度是生 产过程中一项重要指标。安钢各烧结系统的供料方式存在差异，受场地限制，部分 机组没有二次混匀料场，被迫采用单品种铁料配矿的生产工艺，在这种条件下原料 的理化指标波动较大，对烧结矿质量造成了较大影响。为了稳定烧结矿质量，提高 烧结矿转鼓指数，从烧结矿成分入手，结合烧结杯试验数据，针对不同阶段的烧结 矿质量指标进行对比分析，寻找FeO、SiO2、Al2O3等组分对烧结矿转鼓指数的 影响，为生产提供合适的成分控制范围，达到稳定烧结矿质量，降低成本，促进高 炉顺行的目的。1概况201
3、3年3月份以来，烧结系统配加的铁矿石以南非粉、巴西粉、澳大利亚褐铁矿 粉为主，同时根据来料情况以及质量要求，搭配使用加精粉、国内酸性精矿、俄罗 斯精粉等进行调节，原料配比结构调整幅度较小，烧结性能相对稳定。部分进口矿 石成分见表1。表1进口矿石成分Zn/%俄罗斯精粉矿种TFe/% SiO2/% Al2O3/% S/% P/% K2O/% Na2O/%63.91 1.02 1.89 0.22 0.05 0.04 0.04 0.03 加精粉 65.74 4.65 0.58 0.07 0.019 0.01 0.03 0.01 南非粉 63.34 6.31 1.74 0.03 0.05 0.21 0.
4、02 0.01 澳褐 58.99 4.21 1.81 0.02 0.06 0.02 0.02 0.03 巴西粉 63.78 3.89 1.3 0.03 0.46 0.02 0.01 0.01在这种原料条件下，收集3月份至12月份烧结矿化验成分数据，绘制出FeO、 SiO2、Al2O3等组分对转鼓指数的影响趋势图。根据图中数据点的落点范围、密 集程度和相关性等，结合张金柱1、李光森2、江正3等实验研究结论 对各个因素之间的相关性进行分析，用反推的方法确定适宜的烧结矿成分指标控制 范围。2影响转鼓指数的因素分析2.1 SiO2对烧结矿转鼓指数的影响SiO2是液相生成的基础，对烧结矿的固结成型具有重
5、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，烧结过程中产生的液相量少，烧结矿强度变差，低温还原粉化加剧。实际生产 过程中烧结矿转鼓指数与SiO2的相互关系如图1所示。图1 SiO2对转鼓指数的影响趋势由图1可以看出，当SiO24.4%时，转鼓指数均维持在较高水平(281%), 4.4% -4.7%之间相对密集，数据更加集中。以整体趋势观察，SiO24.4%时， 转鼓指数随着SiO2的含量升高而升高。实验研究表明，在高碱度(R1.8)、CaO 含量一定的情况下，SiO2含量对铁酸钙的形态起到决定性的作用，SiO2含量很低 时只能形成
6、块状铁酸钙，X射线分析其化学式为CaO2Fe203。SiO2含量3%时， 铁酸钙明显由块状向针状发展，随SiO2含量增加，逐渐变为复合型针状铁酸钙 (SFCA)。液相中针状铁酸钙含量增加，流动性改善，反应更为充分，烧结矿转鼓 指数明显提高。由于原料条件限制，目前部分机组烧结矿SiO2含量偏低，应将 SiO2含量提高至4.4%以上。同时，在碱度相同条件下，当SiO2含量6%时， 液相中强度高的针状铁酸钙比例将降低，烧结矿在高负压下易形成薄壁大孔结构， 导致转鼓指数下降，生产中需要对其上限进行控制。2.2 FeO对烧结矿转鼓指数的影响研究和生产实践表明，适当提高FeO含量，可保证烧结矿中生成足够的
7、液相，有 利于改善烧结矿强度。FeO含量的高低主要取决于原料配碳量，提高配碳量，烧 结料层的还原性气氛增强，有利于FeO的生成，考虑FeO过高对烧结矿还原性能 和能耗的影响，应控制在合理的区间内。实际生产过程中烧结矿转鼓指数与FeO 的对应关系如图2所示。图2 FeO对转鼓指数的影响趋势由图2可以看出，转鼓指数80%时，FeO集中在7% 8.5%的区间，其中以 7% -7.5%最为密集;FeO含量在7.5% -8.0%时，转鼓指数均维持在较高的水平 (81%左右)，转鼓指数随着FeO含量的增加有上升趋势。研究表明：增加配碳量提高了焙烧过程中的燃烧温度，还原气氛增强，形成的铁橄榄石粘结相增多，在
8、一 定范围内，起到了改善强度的作用。当配碳量过多或过少时，都会带来一系列负面效应。过多时，烧结温度高，燃烧带 变宽，透气性恶化，不利于针状铁酸钙的形成，烧结矿的还原性能变差;过低时， 液相量不足，铁矿石的结晶程度不充分，矿物组成玻璃质粘结相增多，造成烧结矿 多孔洞，强度差，成品率下降。因此，合理配碳量的选择，应根据具体的原料条件以及改善烧结矿性能进行综合考 虑，在保证烧结矿强度的基础上，将FeO控制在7% 8%左右。2.3 AI2O3对烧结矿转鼓指数的影响关于AI2O3对烧结矿转鼓指数的影响，目前存在许多不同的观点。依据本厂数据 分析，其对转鼓指数的影响并非线性关系，根据不同的原料条件情况，转
9、化的节点 存在一定差异，但是总体趋势是一致的。实际生产中烧结矿AI2O3含量与转鼓指 数的相互关系如图3所示。图3 AI2O3对转鼓指数的影响趋势由图3可以看出，当转鼓指数大于80%时，AI2O3集中在1.8% -2.2%之间，在 该区间内，以AI2O3含量2.0%为节点。含量低于2.0%时，转鼓指数随着AI2O3 含量增加而小幅度改善。分析认为：当AI2O3含量较低时，烧结矿的矿物组成比 较复杂，粘结相除了有CF外，还有C2F , C2S，增加AI2O3含量可以促进铁酸 钙的生成，抑制了烧结矿中正硅酸钙的形成，从而改善了烧结矿的转鼓指数;当其 含量高于2.0%后，转鼓指数出现下行趋势。这时，
10、烧结矿中玻璃质增加，液相粘 度升高，使烧结矿的致密性受到抑制，形成细的粘结键和大量孔洞结构，使得烧结 矿在冷却过程中受到多种应力的作用而产生裂纹，导致烧结矿碎裂，烧结矿转鼓指 数变差。当烧结矿中AI2O3含量超过2.2%时，在赤铁矿中AI2O3的固溶量增加， 促使Fe2O3再结晶，由粒状向片状发展，整个颗粒结合为片状结晶态，Fe2O3还 原时产生的膨胀应力由较为分散变得相对集中，导致膨胀激烈化;另外，AI2O3含 量的增加，在铁酸钙中A12O3的固溶量增加，促进了板状铁酸钙的生成，而板状 铁酸钙在低温下就开始还原产生应力，降低了烧结矿抵御裂纹扩展的能力，加剧了 粉化的产生。若Al2O3含量超过
11、2.2%后，转鼓指数可能低于80%。建议生产过 程中将A12O3含量控制在1.8% -2.2%之间，保证转鼓指数稳定。3改进措施通过对实际生产数据的分析，研究FeO、SiO2、A12O3等组分变化对烧结矿转鼓 指数的影响，生产中采取了以下措施改善烧结矿转鼓指数。3.1合理配加高硅矿石通过对比可以看出，SiO2是影响烧结矿转鼓指数的主要因素，增加SiO2含量对 提高烧结矿转鼓指数最为有效。生产过程中，根据配料计算，适当增加了南非粉、 巴西粗粉等高硅矿的原料配比，同时配加性价比较好的高硅非主流矿。通过不同硅 含量原料进行合理搭配，将SiO2含量从目前的4.5%左右提高至4.8%以上，同时 将上限控
12、制在6%以下。生产表明：烧结矿液相生产能力明显提高，液相量增加， 成品烧结矿性能改善。3.2调整原燃料结构生产过程中，FeO含量高低直接受原料条件以及燃料条件的影响。首先，调整原 料中精矿和粉矿的比例，提高磁铁矿配比，增加混合料中的原始FeO含量。其次， 严格控制燃料粒度，避免燃料粒度过大或过粉碎，保证合理的粒度组成，保持烧结 过程适当的还原性气氛以及较长的高温保持时间，在不增加燃料消耗的同时改善燃 料质量。通过以上措施，生产中将烧结矿FeO含量控制在7% 8%范围，保证烧 结矿强度满足高炉强化冶炼要求。3.3控制原料铝硅比烧结矿中的A12O3含量对烧结矿转鼓指数的影响呈现非线性特征，生产中应
13、对铝 含量的上下限进行控制。目前各烧结系统的原料条件存在差异，对于铝含量相对较 高的机组，降低了部分高铝澳矿的配加比例。同时在其他机组配加部分性价比较高 的高铝非主流矿。在提高Al2O3含量的同时，将烧结矿中的铝硅比控制在0.1 0.4，以促进针状铁酸钙液相的形成，提高烧结矿的强度以及还原性，满足高炉需求。4改进效果2014年1月份以来，通过在生产操作过程中不断改善原燃料结构、合理搭配矿石 品种，将影响烧结矿转鼓指数的相关组分控制在合理范围内。生产过程中烧结机操 作条件明显改善，烧结矿的转鼓指数提高并呈现逐月上升的趋势。一季度烧结矿转 鼓指数如图4所示。图4一季度烧结矿转鼓指数2014年一季度
14、转鼓指数平均值为80.89%，比2013年全年平均值79.68%提高了 1.21个百分点。1月份、2月份、3月份转鼓指数分别为80.49%、80.89%、 81.28%，烧结矿转鼓指数逐月提高，烧结矿冷态强度以及冶金性能均有不同程度 改善。在转鼓指数提高的同时，由于成品烧结矿中的SiO2含量增加，烧结矿粒度组成优 化，高炉料柱整体透气性改善，气流分布均匀，高炉顺行情况良好。在保证炉渣性能的基础上，适当提高A12O3控制上限，为烧结系统配加经济性好 的高铝矿粉提供了有利条件。在改善烧结矿冶金性能的同时大幅度降低了高炉原料 成本，实现了优化操作和降低成本的有机结合。5结语通过对比分析SiO2、Fe
15、O、A12O3等组分含量对转鼓指数的影响，应适当提高烧 结矿中的A12O3、SiO2含量，稳定FeO含量。生产过程中通过合理配加性价比 较高的高铝矿、高硅矿，将烧结矿铝硅比控制在0.10.4，为还原性好，强度高 的针状铁酸钙粘结相的形成创造了有利条件。同时，优化燃料粒度组成，减少燃料 中的大颗粒、避免过粉碎，保证了烧结料层具备适当的还原性气氛和适宜的高温持 续时间。实践表明，通过采取上述措施，在降低原燃料结构成本的同时，烧结矿转 鼓指数稳步提高，冶金性能改善，满足了高炉强化冶炼的要求。6参考文献1 张金柱，邓海亮，敖万忠，赵跃萍.烧结混合料中SiO2和FeO含量对烧结 矿强度的影响J.钢铁，2008,43(5) : 18-21.2 李光森，金明芳，姜鑫，储满生，沈峰满.烧结矿粘结相流动性的研究J. 中国冶金，2008 , 18(5) : 20-23.3江正，傅元坤.改善高铝烧结矿性能的研究J.安徽工业大学学报，2011, 28(4):325-328.
