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高锌瓦斯精矿粉的烧结生产实践
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作者：吴细根 罗仕俊 周少瑜
摘 要：本文对瓦斯铁精粉在我厂烧结过程中的运用情况和生产效果进行了总结，结果表明瓦斯精粉经过提碳、提锌、提铁技术后，能够成功运用于烧结生产，既实现了充分利用二次资源的目的，又有助于减少环境污染。
关键词：高锌 瓦斯精矿粉 烧结
1 前 言
在钢铁生产过程中会产生很多冶金副产品，如铁屑、钢渣、炼钢铁尘、除尘灰、高炉瓦斯灰等，因其含有铁、碳、CaO、MgO等可利用的成分，所以被人们统称为二次资源。在这部分资源中，含铁粉尘的品位较高，经过烧结工序处理可以作为高炉原料；煤尘可作为烧结的固体燃料；石灰粉尘中的CaO、MgO可作为烧结熔剂。
近几年来，新钢公司随着生产规模的不断扩张，高炉生铁系统的生产能力也越来越大，其副产品高炉瓦斯粉的量也大为增加。高炉瓦斯灰是高炉冶炼过程中随高炉煤气带出的原料粉尘，为干式除尘产物。过去新钢公司将高炉瓦斯灰采用堆存或外排至袁河等方式处理，不仅造成资源浪费，而且严重污染环境。为此新钢公司开发了提碳、提铁、提锌技术。从中提取碳精粉、铁精粉及氧化锌。其中提取出来的瓦斯铁精粉可以作为烧结原料参与配矿。从2006年开始我厂烧结系统将瓦斯精粉运用于烧结配料，通过长期的生产摸索，在配矿结构、搭配返矿使用和烧结技术方面总结了一些成功的经验，具有较好的经济效益和社会效益。
2 瓦斯精矿粉的烧结实践
2．1 瓦斯精矿的性能
高炉瓦斯粉是高炉生产过程中产生的废弃物，含锌高、品位低、SiO2含量波动较大。锌进入高炉后，易在炉身中部富集，渗入砖衬，引起炉身胀裂。因此要利用瓦斯灰必须经过提碳、提铁、提锌技术，技术处理前、后的化学成分对比如下表1
瓦斯精粉品位低、粒度极细，水分含量较高为9．6％左右，混合造球效果差，烧结性能不好。采用较高的瓦斯精粉率混匀料烧结后，因为瓦斯精矿粉的湿容量较高，烧结过程中过湿现象明显加剧，过湿层的原始物料结构被破坏。另外，部分微小颗料矿粉夹带在过饱和水汽中随气流向下移动。当它们通过炉篦条间隙时，在两端扩张处，气体流速减缓，部分微小颗粒矿粉就容易在此析出、沉积并进一步生长，最终造成炉篦条容易粘结、堵死，阻碍气流通过，严重恶化了烧结过程，降低了利用系数。
针对这些特点，我们在生产实践过程中也采取了相应的措施。
2．2调整配矿结构
目前烧结矿使用的原燃料为进口铁矿粉、国内铁精粉、生石灰粉、白云石粉及燃料焦粉。主要化学成分如下：
我厂烧结含铁料以进口矿粉为主，进口矿中广泛配用的是巴西粉和南非粉。巴西CVRD公司卡拉加斯富矿(简称巴西卡粉)具有较高的含铁量，较低脉石含量，配加巴西卡粉有利于提高烧结矿品位，虽然不利于液相的生成。但可以在液相充足的条件下，作为非均质烧结矿的核心和骨架，改善烧结矿质量。南非矿同样具有较高的含铁量，较低的脉石含量，烧结性能和制粒性能好，但南非矿含有一定的碱金属，配加比例不宜过高。同时巴西矿与南非矿属于赤铁矿，在高碱度生产条件下，有利于铁酸钙粘结相的生成，改善烧结矿质量。
结合瓦斯精粉和进口粉的特点，我们将配矿结构确定如下：
当进口矿粉以南非粉为主时，混合料粒度粗，料层透气性好，可以相对增加瓦斯精粉和国内精粉的用量，其配比为：
当进口矿粉以巴西粉为主时，混合料中SiO2含量较低，混合料粒度细，造球效果差，可以相对减少国内精粉和瓦斯精粉的用量，其配矿结构如下：
2．3合理控制返矿配加量
烧结返矿粒度粗，气孔多，加入混合料中可以改善烧结料层透气性，提高烧结生产率；且因其含在已烧结的低熔点物质，有助于烧结过程液相的形成，从而有利于提高烧结矿强度。但返矿用量不稳定及粒度过大，会引起混合料水、碳的波动，影响烧结过程，导致烧结矿强度及还原性能不稳定。因此返矿的用量的稳定性及粒度的大小是不容忽视的一个重要因素。经过长期的实践摸索，我们将返矿配比稳定在25％左右，对于改善烧结料层透气性，提高烧结矿产量具有明显效果。
2．4坚持返矿预润湿制度
返矿预润湿后，粘结细料的能力增强，一方面减少了混合料中-0．5mm粒纺含量，提高料层透气性，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，强化了烧结过程，从而提高了烧结矿强度。矿相鉴定结果表明，返矿预润湿后，烧结矿的成分没有发生变化，但烧结矿多呈厚壁细孔结构，铁酸钙等胶结相分布均匀，结构更加致密。
2．5提高焦粉0～3mm含量
烧结混合料中固体燃料焦粉的粒度大小和粒度组成直接影响着烧结矿的产、质量及固体燃耗。焦粉粒度过细(小于0．5mm)时，烧结过程中燃烧产生的热量相对分散，不利于提高燃料的利用率且形成的烧结矿强度差，不利于高炉冶炼。焦粉粒度过粗时(大于3mm)布料时焦粉在混合料中分布不均，易产生偏析集中在料层下部，而料层上部燃料不足，导致烧结矿结构疏松，强度差，下部燃料过剩，烧结过程中燃烧带变宽，料层透气性变差，造成烧结矿过熔，FeO的含量升高，还原性降低，增加高炉冶炼的焦比。同时部分粗焦粒在烧结机上不能充分燃烧，到带冷时形成二次燃烧再次结成大块粘住带冷机台车筛条，致使带冷机无法正常工作，甚至发生烧毁成品输送皮带而被迫停产的恶性事故。为了提高燃料破碎质量合格，改善烧结矿的产、质量量，降低固体燃耗，一铁厂对燃料破碎系统的筛条进行了技术改造，缩小了筛条间隙，并规定对成品的焦粉必须进行至少2次的破碎。
2．6强化工艺操作，稳定烧结生产
严格考核烧结机工艺参数，对重要参数如点火温度、废气温度、终点温度，均纳入厂考核制度，防止盲目开快车，保证烧透烧好。要求看火岗位加强对布料及点火状况的检查，及时发现并处理问题，以保证布料的平整和点火质量。烧结矿中FeO含量是衡量烧结过程稳定与否的一项重要指标，如果配碳不合理、操作制度不合理就会引起FeO的波动。看火工通过控制烧结机速度及终点温度、调整燃料配比等措施来稳定烧结过程、控制FeO含量。
3 烧结生产情况及效益
我厂于2006年开始使用瓦斯精矿粉，使用前后指标对比如下
①从表中可以看出，使用瓦斯精矿粉后，我厂的配料结构发生了明显变化。烧结矿品位上升较很大，SiO2含量迅速下降，能够很好地满足近几年我厂高炉强化冶炼的要求。
②虽然瓦斯精矿的烧结性能不佳，但通过采取措施，也能取得产量增加、烧结矿强度改善的效果。
4 结 语
通过提碳、提锌、提铁技术后的高炉瓦斯灰能够成功作为烧结原料重新投入到钢铁企业循环使用，不仅可以充分利用二次资源，而且可以达到降低生产成本、减少环境污染的目的，但是由于瓦斯精矿固有的较差烧结性能，在配比上有明显的限制。目前瓦斯精矿的配矿在我厂超过12％，将对烧结过程有明显的恶化影响，因此它的使用量在目前的生产技术条件下受到了限制。如何提高瓦斯精矿粉等二次资源的利用率是值得我们进一步摸索的问题。
延伸阅读
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