鐵前試驗(yàn)數(shù)據(jù)研究指導(dǎo)燒結(jié)配礦的實(shí)踐

柴勇  楊永強(qiáng)  王洪余

（河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司，河北宣化 075100）

摘要：本文介紹了宣鋼利用鐵前試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，綜合評(píng)價(jià)燒結(jié)礦性能、驗(yàn)證結(jié)構(gòu)可行性，達(dá)到形成最優(yōu)燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)閉環(huán)控制目的的工作思路。第一步通過檢測(cè)分析鐵料的物理性能、化學(xué)成分和基礎(chǔ)性能指標(biāo)，確定不同鐵料的配比范圍；第二步確定幾組結(jié)構(gòu)，進(jìn)行燒結(jié)杯試驗(yàn)、冶金性能和熔滴試驗(yàn)，得出各結(jié)構(gòu)的相應(yīng)指標(biāo)。第三步評(píng)價(jià)各優(yōu)劣性，選擇最優(yōu)配礦結(jié)構(gòu)，達(dá)到指導(dǎo)生產(chǎn)，改善燒結(jié)礦冶金性能指標(biāo)的目的。

關(guān)鍵詞：試驗(yàn)數(shù)據(jù)；燒結(jié)；配礦

1前言

近年我國(guó)鋼材消費(fèi)總量、消費(fèi)強(qiáng)度趨于下降，鋼鐵產(chǎn)業(yè)已是供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革“去產(chǎn)能”的主戰(zhàn)場(chǎng)。簡(jiǎn)單、粗放的管理模式必須淘汰，企業(yè)需要的是低成本運(yùn)行模式，產(chǎn)生高的效益。隨著宣鋼低成本運(yùn)行模式的工作推進(jìn)，圍繞以保高爐順行為工作重心，現(xiàn)入爐燒結(jié)礦質(zhì)量應(yīng)有一定提升。限制燒結(jié)礦質(zhì)量改善主要有兩方面因素。一是宣鋼為降低原料成本，開始階段性配加低價(jià)低品質(zhì)料，影響燒結(jié)礦質(zhì)量，同時(shí)近年采購(gòu)鐵料呈現(xiàn)鐵料資源量少、品種雜的特點(diǎn)，入燒結(jié)構(gòu)需調(diào)整頻繁。影響燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定。二是鐵前工藝系統(tǒng)運(yùn)行的試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)總結(jié)簡(jiǎn)單，未進(jìn)行系統(tǒng)性分析比較。對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的指導(dǎo)性作用較小。鐵前工序需建立試驗(yàn)數(shù)據(jù)平臺(tái)，優(yōu)化配礦研究降低燒結(jié)原料和制造成本，同時(shí)提高燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量。

2 技術(shù)思路

2.1鐵礦粉基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)

統(tǒng)計(jì)近年采購(gòu)的鐵料化學(xué)成分、粒級(jí)、水分、流動(dòng)性指數(shù)和粘結(jié)相強(qiáng)度等基礎(chǔ)性能指標(biāo)，并分類匯總。根據(jù)鐵礦粉基礎(chǔ)性能進(jìn)行初步排序，確定合理的配比范圍和鐵礦粉之間可相互替代的品種。

2.2初步確定燒結(jié)杯結(jié)構(gòu)，進(jìn)行燒結(jié)杯試驗(yàn)和熔滴性能檢測(cè)。

2.3根據(jù)高爐對(duì)燒結(jié)礦各項(xiàng)指標(biāo)的需求，建立燒結(jié)燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

2.4結(jié)合燒結(jié)配礦評(píng)價(jià)系統(tǒng)和燒結(jié)杯、融滴性能檢測(cè)指標(biāo)，綜合驗(yàn)證燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣性，確定最佳指標(biāo)的燒結(jié)結(jié)構(gòu)配比。

2.5工業(yè)試驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

3 鐵礦粉基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析

3.1 鐵礦粉化學(xué)成分及粒級(jí)

表1 鐵礦粉化學(xué)成分及物理性能

3.1.1 外礦粉1～7平均粒級(jí)在2.5～4.5mm之間，核心顆粒比例較高。可作為核心料用于制粒；外礦粉九、國(guó)內(nèi)粉一、二粒度較細(xì)，可作為粘附粉使用。

3.1.2 外粉2、3、4燒損較高，屬褐鐵礦，在燒結(jié)過程中固體燃耗偏高，同時(shí)褐鐵礦吸水性強(qiáng)，持有更多的水分，游離水在蒸發(fā)過程中也需要消耗更多的熱量，這就導(dǎo)致了褐鐵礦燒結(jié)要消耗更多的固體燃料^[1]。外粉1為部分赤鐵礦和部分褐鐵礦，外粉8、9和國(guó)內(nèi)粉1、2均屬磁鐵礦， FeO含量在25%以上，燒損在4%以下，固體燃耗低，有助于降低工序能耗。

3.1.3 化學(xué)分析中，因部分元素含量影響，制約其在燒結(jié)中的配加比例，如：

外礦粉9含磷高，煉鋼工序冶煉品種鋼期間，需限制配比在5%以下或停配，同時(shí)因硅低，需與高硅物料搭配使用。

外礦粉8和國(guó)內(nèi)粉1、2含硫高，在當(dāng)前環(huán)保高標(biāo)準(zhǔn)形勢(shì)下，需控制配比保證出口硫達(dá)標(biāo)；同時(shí)國(guó)內(nèi)粉1、2品位高，有助于提高入爐品位，提高鐵水產(chǎn)量。

3.2 鐵礦粉的基礎(chǔ)性能

表2 鐵礦粉基礎(chǔ)性能

注：本文中流動(dòng)性指數(shù)=配燒后試樣面積/原來試樣面積。

表中外礦粉2、4、6、9和國(guó)內(nèi)粉1、2流動(dòng)性指數(shù)較差，需搭配外粉5、7或流動(dòng)性指數(shù)更高的物料搭配使用，用于互相彌補(bǔ)；外礦粉3、8指標(biāo)適中；外礦粉1、6、7粘結(jié)相強(qiáng)度指標(biāo)較好，可提高燒結(jié)礦粘結(jié)相強(qiáng)度。

3.3 鐵礦粉綜合評(píng)價(jià)

表3 鐵礦粉綜合評(píng)價(jià)

依據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)，目前采取以高水化程度的褐鐵礦粉和中等水化程度的褐鐵礦為主要原料的燒結(jié)技術(shù)，以粗粒作制粒的核心，以幾種微粒作包裹料強(qiáng)化制粒，改善料層的透氣性，確保生產(chǎn)率不下降^[3]。

表3中外礦粉1、2、3、4可搭配使用作為主要原料，其余外礦粉根據(jù)自身性能不同搭配使用，國(guó)內(nèi)粉可作為粘附粉包裹核心料進(jìn)行使用。

4 燒結(jié)試驗(yàn)

4.1 燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)

根據(jù)宣鋼鐵礦粉資源條件和性價(jià)比排序，宣鋼當(dāng)?shù)刭Y源全部消化，進(jìn)口粉配比可維持在45-58%。燒結(jié)配礦主結(jié)構(gòu)保持30%以上的核心骨架料，適當(dāng)配比經(jīng)濟(jì)料資源，同時(shí)考慮有害元素受控，高爐鈦負(fù)荷在10kg/t以下。以此某年4月結(jié)構(gòu)為例，確定燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)6個(gè)方案。

表4 燒結(jié)杯試驗(yàn)結(jié)構(gòu)

5 燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)系統(tǒng)

5.1測(cè)算關(guān)鍵數(shù)據(jù)來源

本評(píng)價(jià)系統(tǒng)中9個(gè)項(xiàng)目所需的關(guān)鍵數(shù)據(jù)包括基數(shù)、權(quán)重值、排除干擾系數(shù)和否定值共四項(xiàng)。各關(guān)鍵數(shù)據(jù)設(shè)定依據(jù)為：

基數(shù)。各項(xiàng)目基數(shù)值為本單位的年平均水平；

權(quán)重值。各項(xiàng)目權(quán)重值主要根據(jù)本項(xiàng)目對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量本身和對(duì)入爐冶煉的影響程度決定；

排除干擾系數(shù)（以下稱系數(shù)）。系數(shù)作用為排除此因素各項(xiàng)目上下浮動(dòng)范圍不一對(duì)評(píng)價(jià)的干擾。

否決值。各項(xiàng)目否決值定義為該項(xiàng)目指標(biāo)已劣于要求范圍，對(duì)此項(xiàng)目直接給予否決。

5.2系統(tǒng)運(yùn)行示例

表5 燒結(jié)燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)評(píng)分

通過統(tǒng)計(jì)燒結(jié)杯和熔滴試驗(yàn)數(shù)據(jù)，按燒結(jié)燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)評(píng)分系統(tǒng)，綜合評(píng)價(jià)燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣順序?yàn)椋?/span>6、2、4、5、1、3，其中方案6中轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、垂直燒結(jié)速度、軟化區(qū)間、滴落溫度、S總特性值、熔化區(qū)間指標(biāo)均靠前，其次方案2中5-10mm粒級(jí)比例、成品率、平均粒徑、軟化區(qū)間指標(biāo)靠前。最終優(yōu)選方案6的配礦結(jié)構(gòu)，其次為方案2。

6 效果

燒結(jié)系統(tǒng)2017年1～4月部分指標(biāo)與去年同期比較如下表：

表6燒結(jié)系統(tǒng)部分指標(biāo)比較情況

鐵前試驗(yàn)數(shù)據(jù)的應(yīng)用，效果初現(xiàn)。成品率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、固體燃耗和平均粒徑指標(biāo)較去年同期均有改善，達(dá)到改善燒結(jié)礦質(zhì)量和降低燒結(jié)固體燃料消耗的目的。

7 小結(jié)

鐵前試驗(yàn)數(shù)據(jù)研究的應(yīng)用，首先試驗(yàn)數(shù)據(jù)可更好指導(dǎo)生產(chǎn)，為燒結(jié)配礦提供技術(shù)支撐；其次為今后試驗(yàn)提供框架要求，為后續(xù)試驗(yàn)與生產(chǎn)結(jié)合形成良性循環(huán)。結(jié)束了以往生產(chǎn)過程中試驗(yàn)數(shù)據(jù)單一評(píng)價(jià)、綜合性不強(qiáng)、對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)指導(dǎo)性不強(qiáng)的局面。

參考文獻(xiàn)

[1]  邱家用，李新兵等，永通公司高比例褐鐵礦燒結(jié)的生產(chǎn)試驗(yàn)，燒結(jié)球團(tuán)，2010，35(2):1～5.

[2]  吳勝利，杜建新等，鐵礦粉燒結(jié)粘結(jié)相自身強(qiáng)度特性，北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，27(2):169～172.

[3]  許滿興，優(yōu)化高爐煉鐵原料采購(gòu)與燒結(jié)高爐配礦一體化的思路和方法，燒結(jié)球團(tuán)，2016，41(5):1～7.