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昆钢三烧添加SYP烧结增效剂的试验研究
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摘要：昆钢三烧在烧结杯实验的基础上，组织开展了配加SYP烧结增效剂的工业性试验。试验过程中通过优化调整烧结操作参数等，提高了烧结矿转鼓强度，使燃料消耗下降，改善了烧结矿冶金性能指标…
摘要：昆钢三烧在烧结杯实验的基础上，组织开展了配加SYP烧结增效剂的工业性试验。试验过程中通过优化调整烧结操作参数等，提高了烧结矿转鼓强度，使燃料消耗下降，改善了烧结矿冶金性能指标。
关键词：烧结杯；工业性试验；SYP烧结增效剂；返矿率
昆钢三烧2台130m2烧结机，承担着向2000m3的6号高炉提供优质烧结矿的主要任务。受三烧生产负荷较重、进口矿配比不稳定、省内矿来源复杂和细粒级料含量增多等因素影响，长期以来，三烧矿粒度组成不够理想，高炉返矿总量增加的问题比较突出，这成为了昆钢铁前系统工序优化的主要矛盾之一。根据国内部分钢铁企业烧结厂添加SYP增效剂获得提质增效的实践经验，昆钢也进行了相关的烧结杯实验，取得了烧结矿转鼓强度提高、平均粒度增加、烧结矿小于5mm粒级含量降低的效果，说明添加SYP增效剂确实能在一定程度上提高烧结矿强度和改善烧结矿粒度组成。鉴于2005年昆钢炼铁系统的生产压力较大以及受三烧将实施高铁低硅烧结和适当配加钒钛铁精矿等因素影响，烧结矿强度不够理想和高炉返矿量偏大的矛盾仍将比较突出，故决定在三烧组织开展配加SYP增效剂工业性试验。试验过程中通过优化调整烧结操作参数等，提高了烧结矿转鼓强度，燃料消耗下降，改善了烧结矿的冶金性能。
1 实验室实验
1.1 实验方案
本次烧结杯实验的铁原料取自昆钢三烧生产上使用的254号混匀料堆，实验的具体配比见表1。
表1 烧结杯试验配比 ％
|
实验样
|
混匀料
|
高炉返矿
|
热返矿
|
石灰石
|
生石灰
|
焦粉
|
增效剂
|
|
基准样
|
61.06
|
7.70
|
10.48
|
9.20
|
2.31
|
4.31
|
0.00
|
|
实验样1号
|
61.15
|
7.71
|
10.49
|
9.21
|
2.31
|
4.18
|
0.04
|
|
实验样2号
|
61.21
|
7.72
|
10.50
|
9.22
|
2.31
|
4.11
|
0.04
|
本次烧结杯实验，烧结矿碱度统一按1.90倍设置，生石灰用量及冷热返矿配比保持稳定。实验配比焦粉用量较基准配比依次降低0.13％和0.20％，以考察SYP增效剂对烧结降低燃料消耗和提高烧结矿强度的影响，实验过程中增效剂按先加入焦粉中再配入混匀料的方式添加。
1.2 实验结果及分析
1.2.1 烧结矿强度及粒度组成
本次烧结杯实验烧结矿强度和粒度组成情况详见表2。
表2 烧结杯实验烧结矿强度和粒度组成情况
|
实验样
|
转鼓强度/%
|
不同粒度组成比例/%
|
|||||
|
＞40㎜
|
40-25㎜
|
25-16㎜
|
16-10㎜
|
10-5㎜
|
＜5㎜
|
||
|
基准样
|
69.67
|
32.37
|
19.71
|
15.36
|
12.77
|
11.76
|
8.03
|
|
实验样1号
|
70.27
|
31.84
|
23.10
|
14.16
|
12.03
|
11.49
|
7.38
|
|
实验样2号
|
70.67
|
34.27
|
22.28
|
12.94
|
11.29
|
11.95
|
7.28
|
从表2中可以看出，实验样添加增效剂后，在燃料配比降低0.13％和0.20％的条件下，烧结矿强度和粒度组成改善，具体表现为转鼓强度提高0.60％～1.00％，平均粒度提高0.43～1.06mm，烧结矿小于5mm粒级比例降低了0.65％～0.75％。
1.2.2 其他烧结杯指标
烧结杯其他实验指标对比详见表3。
表3 烧结杯其他实验指标
|
实验样
|
垂直烧结速度/(mm·min-1)
|
利用系数/(t·m-2·h-1)
|
成品率/%
|
终点温度/℃
|
抽风负压/kPa
|
|
基准样
|
20.97
|
1.68
|
82.84
|
385.00
|
7.06-7.85
|
|
实验样1号
|
18.24
|
1.48
|
81.85
|
382.50
|
7.06-7.85
|
|
实验样2号
|
17.32
|
1.40
|
81.39
|
425.00
|
7.06-7.85
|
基准样和实验样的用料结构完全一样，利用系数有所降低，说明配加SYP添加剂不但能够降低烧结燃料消耗，而且有利于烧结过程中液相量的生成，有利于烧结矿强度的提高，但会对烧结热态透气性产生一定影响，因此生产上配加烧结添加剂，要取得较好效果还应对燃料配比和机速等操作参数进行进一步的优化调整。
1.3 烧结杯实验小结
(1)实验样烧结矿强度和粒度组成改善，转鼓强度提高0.60％～1.00％，平均粒度提高0.43～1.06mm，烧结矿小于5mm粒级比例降低了0.65％～0.75％，说明添加SYP增效剂有利于昆钢三烧矿强度和粒度组成的改善。
(2)基准样和实验样的用料结构完全一样，利用系数有所降低，说明配加SYP添加剂有利于烧结过程中液相量的生成，有利于烧结矿强度的提高，但会对烧结热态透气性产生一定影响。
(3)实验过程中在燃料配比降低0.13％和0.20％的条件下，烧结矿强度和粒度组成还有所改善，说明配加SYP添加剂有利于烧结固体燃料消耗的降低，降幅可大于3％～5％。
(4)在三烧现有条件下，为减缓烧结矿粒度组成不够理想和返矿量大对高炉生产的不利影响，建议组织开展配加SYP添加剂的工业性试验，试验过程中再结合生产实践对烧结机燃料配比和机速等操作参数进行进一步优化调整，以期获得扬长避短的良好效果。
2 工业性试验情况
2.1 试验时间及地点
工业性试验在三烧使用278号和279号料堆期间进行，SYP增效剂在三烧配料室燃料仓和熔剂仓之间加入，SYP配加量为万分之三。为便于对比分析，将3月13～14日选为基准期，4月4～10日选为试验期。
2.2 操作要点
SYP增效剂是1种无机化工原料，是1种粉状混合物。SYP用于添加在烧结的混合料中改善烧结条件，提高烧结矿的产质量。在混合料中配加SYP时应注意以下几点：
(1)SYP增效剂堆放时要避免受潮，防止变质失效；
(2)SYP在三烧配料室尾部加入混合料，配加比例为0.03％，试验期间可视烧结矿质量情况作临时调整；
(3)配加SYP操作由配料室岗位工作人员(每班1～2人)负责实施，操作时要严格按照要求，均匀、连续地加入混合料中，同时保证料斗内有1/2的存料量，避免出现脱料，各工段主要负责人负责现场管理；
(4)SYP增效剂应均匀铺在混合料表面的中间位置，避免出现偏析，配加情况要形成记录统计在案，记录内容包括班中添加设备运行情况、每小时加入量、每次补料的时间和每班补料总量；
(5)配加SYP期间烧结机操作人员要注意观察添加SYP后的烧结矿质量变化情况，随时调整烧结操作参数。
2.3 操作指标对比
基准期和试验期烧结操作参数详见表4。
表4 烧结主要操作指标对比
|
时期
|
机速(m·min-1)
|
终点温度/℃
|
燃料配比/%
|
生石灰配比/%
|
上料量/(t·h-1)
|
SYP配比/%
|
|
|
1号
|
2号
|
||||||
|
基准期
|
1.60
|
1.80
|
345.05
|
5.04
|
2.865
|
200
|
-
|
|
试验期
|
1.70
|
1.80
|
341.80
|
4.85
|
3.350
|
206
|
0.030
|
|
对比
|
+0.10
|
0.00
|
-3.25
|
-0.19
|
+0.485
|
+6
|
-
|
三烧添加SYP增效剂试验期与基准期相比，燃料配比降低了0.19％，降低幅度为3.77％，折合三烧矿固体燃料单耗下降2.83kg/t，和实验室实验结果接近。由于操作调整得当，试验期三烧上料量并未受到较大影响，反而略有增加。
2.4 烧结矿质量
2.4.1 化学成分
试验期间三烧烧结矿化学成分详见表5。
表5 三烧烧结矿化学成分
|
时期
|
wB/%
|
R/倍
|
||
|
TFe
|
FeO
|
S
|
||
|
基准期
|
55.63
|
9.00
|
0.032
|
1.98
|
|
试验期
|
55.61
|
8.88
|
0.034
|
1.99
|
|
对比
|
-0.02
|
-0.12
|
+0.002
|
+0.01
|
由于三烧燃料配比降低，烧结过程不但热量充沛，而且氧化性气氛增强，三烧矿w(FeO)有所下降，这对改善烧结矿冶金性能有好处。
2.4.2 物理性能
试验期间三烧烧结矿的物理性能指标详见表6。
表6 三烧烧结矿物理性能
|
时期
|
转鼓指数/%
|
抗磨指数/%
|
筛分指数/%
|
＜10㎜比率/%
|
|
基准期
|
73.80
|
5.07
|
8.73
|
27.13
|
|
试验期
|
76.52
|
4.32
|
6.92
|
21.69
|
|
对比
|
+2.72
|
-0.75
|
-1.81
|
-5.44
|
三烧配加SYP增效剂工业性试验期间，三烧烧结矿物理性能指标明显改善，转鼓强度平均达到76.52％，提高了2.72％，筛分指数为6.92％，降低了1.81％，三烧烧结矿粒度小于10mm比率为21.69％，降低了5.44％，均达到了三烧历史上的最好水平。
2.4.3 冶金性能
三烧配加SYP增效剂试验期间烧结矿冶金性能指标详见表7。
表7 三烧烧结矿冶金性能指标
|
时期
|
低温还原粉化率/%
|
还原度/%
|
||||
|
RDI+6.30
|
RDI+3.15
|
RDI-0.5
|
R60
|
R120
|
R180
|
|
|
基准期
|
21.49
|
53.11
|
12.35
|
39.40
|
62.87
|
75.21
|
|
试验期
|
31.03
|
65.87
|
9.14
|
45.10
|
69.29
|
81.99
|
|
对比
|
+9.54
|
+12.76
|
-3.21
|
+5.70
|
+6.42
|
+6.78
|
由于三烧烧结矿w(FeO)下降和矿物组成改善，试验期烧结矿低温还原粉化性能和还原性能较基准期都有所改善。
2.4.4 三烧返矿
工业性试验期间，三烧返矿检测的结果详见表8。
表8 三烧返矿检测结果
|
时期
|
返矿/t
|
小粒矿/t
|
入炉量/t
|
返矿率/%
|
|
基准期
|
886.75
|
1011.42
|
5893.77
|
12.84
|
|
试验期
|
823.83
|
1039.42
|
5772.97
|
12.09
|
|
对比
|
-62.92
|
+28.01
|
-120.80
|
+0.75
|
三烧配加SYP增效剂试验期间，三烧矿返矿率平均下降0.75％，这与三烧矿物理指标改善的幅度不太一致，还需要在以后的试验中进一步分析研究。
3 结论
(1)三烧添加SYP增效剂工业性试验期与基准期相比，燃料配比降低了0.19％，降低幅度为3.77％，折合三烧烧结矿固体燃料单耗下降2.83kg/t，和实验室实验结果接近。由于操作调整得当，试验期三烧上料量并未受到较大影响，反而略有增加。
(2)三烧添加SYP增效剂对改善烧结矿物理性能指标效果明显，与基准期相比，烧结矿转鼓指数达到76.52％，提高了2.72％，筛分指数为6.92％，降低了1.81％，是近年来的最好水平。
(3)三烧添加SYP增效剂后，烧结矿粒度组成改善，与基准期相比，烧结矿小于10mm粒级比率平均为21.69％，降低了5.44％，但是三烧烧结矿返矿率仅下降了0.75％，与三烧烧结矿物理指标改善的幅度不太一致，还需要在以后的试验中进一步分析研究。
(4)由于三烧烧结矿w(FeO)下降和矿物组成改善，工业性试验期烧结矿低温还原粉化性能和还原性能较基准期都有所改善，这对高炉组织高水平的生产有利。
