太钢450m2烧结机配矿试验研究

关键词  高温基础特性，配矿，烧结，强度

4350m³高炉对人炉料有严格的的要求，而对于占人炉料近80％的烧结矿而言，其质量对于保证高炉顺利开炉和快速达产是非常重要的。因此，为了给4350m³高炉生产优质烧结矿提供依据，太钢与北京钢铁研究总院合作进行了450m²烧结机优化配矿试验研究。经过实验室试研究，在对国内常见的进口矿粉基础性能研究的基础上，根据性能互补原理，尽可能利用自产矿粉，与外购矿粉进行合理配矿，通过工业性试验进一步优化工艺参数，进而实践于450m²烧结机上，生产出优质的烧结矿，满足4350m3高炉的生要求，为大高炉快速达产提供了保障。

1  实验室试验研究

1．1  原料基础性能研究

1．1．1  化学成份分析

    选取国内常见的十余种进口矿与太钢自产精矿粉进行优化配矿研究，烧结试验含铁原料的化学成份分

析见表1。

1．1．2  高温特性研究

    高温基础特性包括同化性能、液相流动性、铁酸钙生成能力、铁矿石自身固结强度和粘结相强度等方面。

(1)同化性能测定

    通过同化性能测定，F、I矿在1250℃即可同化，为同化性能强的铁矿石。

    B、C、D、K、L矿石在1280℃~C同化，为同化性能较强的矿石。

    G、H、J矿石在1300℃同化，为同化性能较弱的矿石。

    A矿石在1340℃才同化，为同化性能差的铁矿石。

    同化性能是指铁矿石在烧结过程中与CaO的反应能力，它代表铁矿石在烧结过程中生成液相的能力。配矿时同化性能较强的矿石应与同化性能较弱的矿石合理搭配；烧结过程未熔矿石较多时，粘结相不足，导致烧结矿强度下降，增配同化性能较好的矿石；矿石过熔，导致烧结过程透气性恶化，使烧结矿产质量降低，可考虑增配同化性较弱的矿石。

    (2)液相流动性测定

    按液相流动性指数由大到小分为以下三类：

    一类：流动性指数较大的为：A矿、F矿、H矿。

    二类：流动性指数中等的为：D矿、I矿、H矿、L矿、G矿、B矿、K矿

    三类：流动性指数较小的为：C矿、J矿。

    液相流动性较好的矿石与液相流动性较差的矿石搭配使用对烧结指标的提高有利；在烧结矿SiO₂含量低时，可以多配一些流动性指数大或中等的矿石，一般情况下，流动性指数较小的矿石不应同时配人。

   (3)铁矿石固结特性测定

   从粘结相固结强度测定结果看，C、D矿的粘结相强度最高，G、B、L、K、H、F、A矿的粘结相强度次之，J、I的粘结相强度相比更次一些。

    由自身连晶强度测定结果看出：A、G、B矿的自身强度较高，D、K、H、L、C矿的自身强度次高，J、I、F矿的连晶强度要低一些。

    G、B矿的自身强度和粘结相强度都较高，配用这两种矿石对提高烧结矿强度是有利的，J、I矿石的自身连晶强度和粘结相强度均不理想，因此，该两种矿配比不应过高。

    (4)铁酸钙生成量的测定

    由测定结果可得出：F、I、K生成铁酸钙的能力较大，A、J矿生成铁酸钙能力较弱，B、C、D、E、H、K、L矿生成铁酸钙能力处于中等水平。

    铁酸钙是烧结矿中最好的粘结相，强度高、还原性能好，因此提高铁酸钙生成能力好的铁矿石配比可以提高烧结矿的强度和还原性，在其他性能允许的情况下尽量增加铁酸钙生成能力强的铁矿石的配比。

    (5)高温特性研究结果

    通过对这十余种铁矿石高温烧结基础特性的测定综合分析大体分为三种类型，较好的为：B、G、H、C矿；中等的为：F、D、L、K、E矿；较次的为：J、I矿。

1．2  配矿研究

1．2．1  配矿设计原则

    充分利用自有资源，从铁矿粉的烧结基础特性着手，把握铁矿粉在烧结过程中的高温行为和作用，选择铁矿石与CaO同化性能、生成的液相流动性适中，铁酸钙的生成能力、自身连晶强度和粘结相强度越高越好，或选择同化性能、液相流动性高和低的合理搭配使用。

1．2．2  试验方案设计及试验结果

    依据配矿原则，运用烧结配矿的互补性原理，共设计七个系列，22种配矿方案。在对配矿方案进行烧结性能及冶金性能试验研究的基础上，得出6个较合理的配矿方案见表2。

    由表2可见，配比4～配比6，随着A矿比例降低，烧结矿的转鼓强度由71．42％一71．83％一72％，全部大于7 1％，比配比1—3的烧结矿转鼓强度得到提升。配比6全部为外购富矿粉进行配料，由于矿种多，各种矿的同化性能互补性强，更有利于烧结矿转鼓强度的提高。

    另外，随着自产矿粉A配比量的减少，烧结矿的还原度增加，低温还原粉化指数(<3．15 mm)上升。

1．3  实验室试验结论

    (1)经过大量的实验室试验研究，依据4350m³高炉对烧结矿质量的要求，优化出三个最佳配矿方案见表3。

    (2)决定烧结矿转鼓强度的关键因素是原料结构，在优化烧结矿原料结构的基础上，适当提高烧结碱度和烧结矿SiO₂含量，降低烧结负压，更有利于烧结矿转鼓强度的提高。

2  工业性试验研究

    为了进一步验证实验室试验结果，为450m²烧结机生产提供适宜工艺参数，并且根据原料的可获取性以及太钢具体的生产条件，针对方案表中的方案2和方案3在太钢2×100m²烧结机上进行工业性试验。

2．1  试验配比方案及参数控制

    试验配比方案及目标参数控制见表4。

2．2试验结果及分析

    在试验中通过调整各工艺参数，重点是混合料水分、配碳量；并采取关闭风箱门和风机闸门等措施，合理调整烧结风量和烧结负压，烧结矿转鼓强度逐步提高。由基准期的76．32％提高到80％以上，试验结果见表5。

  分析表5的试验结果，方案Ⅰ：烧结碱度为1．88，烧结矿的SiO₂含量为5．62％。调整混合料水分到6．3％～6．5％，优化燃料配比到5％左右；将3^#风机闸门关闭60％，4#风机闸门关闭30％，调节烧结风量与负压及机机速的合理匹配；并优化内、外配燃料与内配燃料的配比由原来的40：60变为2 0：80，烧结矿转鼓强度稳中有升，平均为80．97％，最高达到了82．67％的好水平。

  方案Ⅱ：降低烧结矿的SiO₂含量到5％左右水平，碱度不变。将3#机烧结负压调整到9600Pa左右，4#机负压调整到7500Pa左右；垂直烧结速度控制在15．5 mm／min，并将内外燃料配比由8：2调整到5：5。烧结矿转鼓强度连续12日的平均值为80．45％，最高达到81．33％。

    方案Ⅲ：减少B矿和C矿比例，增加A矿10个百分点，烧结碱度1．9，SiO₂含量较方案2稍有上升。在此阶段，提高混合料水分到6．5％，混合料中≥3mm的百分含量增加1～2．5个百分点，打开机尾1 4、1 5#风箱门，3#机烧结负压比上一阶段上升了715Pa，4#机约上升了1500Pa，烧结风量也比前一阶段有所增加，垂直烧结速度加快了0．8～0．9mm／min，烧结矿转鼓强度平均为80．47％，最高转鼓强度为81．67％。

    方案Ⅳ和方案V的烧结技术指标较差。

3    450 m²烧结机生产实践

3．1  优化的配矿方案在450m²烧结机上的试运行情况

    太钢4 5 0 m~烧结机于2006年7月份投产，在进行20天的试运行后，使用优化的配矿方案，即混匀料配比为“38％A矿＋31％B矿＋3 1％C矿”，烧结工艺参数在参考100m²烧结机试验参数的基础上，进一步进行了调整，即烧结矿SiO₂含量为5．0％，燃料配比以控制烧结矿FeO＝9％左右为宜，风机闸门开度为20～30％，机速为1．5～1．6 m／min，烧结负压控制在l0000Pa左右，混合料水分为6．5(±0．2)％。经过优化生

产工艺参数，烧结矿转鼓强度日趋稳定，日均可达到80．47％，最高达到82．53%。

3．2   4350m3高炉开炉及达产期间450m²烧结机运行效果

    在4350m³高炉开炉期间，采用表4中方案1I原料结构，调整烧结机速至1．5 m／min左右，烧结矿SiO₂含量5．0％，燃料配比以控制烧结矿FeO为7％～9％为宜，风机闸门开度调到20％左右。烧结矿转鼓强度在开炉期间平均为82．16％，随着4350m³高炉达产速度的加快，对烧结矿的需求加大，提高机速到1．6～2．3m／min，烧结矿转鼓强度在大高炉达产期间，平均为79．69％。

3．3    2007年运行概况

为了进一步降低烧结配矿成本，0 7年将B矿比例减少到1 7％，C矿比例减少到2 o％，加大自产矿粉A比例到33％，优化调整混合料水分到6．8～6．9％，燃料配比减少到4．3％，烧结矿FeO保持在8％左右；为了满足大高炉生产要求，将烧结机速提高到2．3 m／min左右，烧结矿质量指标完成见表6。

4结论

    (1)采用“26％A矿＋22％B矿＋22％C矿”或“36％A矿＋17％B矿＋17％C矿”的配矿结构，合理优化烧结工艺参数，可以生产出高强度的烧结矿。

    (2)决定烧结矿强度的主导因素是烧结原料结构，配矿是基础。以合理配矿为基础，优化调整工艺参数，对于生产高强度烧结矿是至关重要的。

  (3)450m²烧结机合理的配矿结构，生产的优质烧结矿，为4350m³高炉投产14天后达产提供了保障。

  (4)增大自产精矿粉比例，降低烧结配矿成本，合理调整参数，为4350m³高炉取得较好的经济技术指标提供了保障。