利比里亞粉礦在燒結使用的分析

王鵬  彭元飛  李恒

（陜西龍鋼有限責任公司煉鐵廠  715405）

摘  要：本文分析了燒結礦成礦機理，結合龍鋼公司煉鐵廠混勻礦配加利比里亞粉礦的燒結實踐，總結265㎡、400㎡燒結機燒結綜合生產情況。

關鍵詞：利比里亞粉礦  工藝參數  燒結實踐  可行性

1 前言

隨著高爐冶煉強度的進一步提升，煉鐵對燒結礦的要求也相對提高，要求燒結礦的化學成分尤其是對堿度的穩定，堿度的波動直接影響高爐的造渣制度和熱制度，從而引起爐況波動，產量的降低和焦比的上升，有關研究表明堿度波動0.1%，高爐產量下降3%-4%，焦比上升7kg/t左右；加之鋼鐵行業市場不景氣，鐵前成本的控制壓力聚升，不得不將缺陷礦或高硅礦納入燒結日程，基礎鋼材成本中燒結原料及過程約占50%以上，在節資方面有很大的潛力可供探究。

目前龍鋼煉鐵廠所用的含鐵原料中90%以上來自外購，主要是澳粉、巴粉、印粉等，自產精礦（來自大西溝鐵礦，年產精礦粉約10萬噸）占比較少，原料配比基礎為化學成分穩定，SiO2含量波動控制在0.3%范圍內；所用生灰自產約占60%，其余來自小土窯生產，小土窯生產生灰礦點較多，有效成分含量波動較大；使用的高鎂灰均來自外購，粒度波動較大，成分難以控制。生產中發現，凡是燒結原料更換料垛或堿度調整時，抽風負壓和廢氣溫度有上升或下降波動，對燒結過程產生影響，導致成品礦質量的波動。通過燒結成礦機理與礦物組成的分析，結合煉鐵廠265㎡燒結機和400㎡燒結機生產實際情況、成品礦質量穩定，對于利比里亞粉礦應用的可行性做以探析。

2 燒結成礦機理

燒結成礦機理包括燒結過程的固相反應、液相反應和冷凝結晶三個過程。這三個過程不僅對燒結礦的礦物組成及結構起著決定性的影響，而且和燒結礦的質量有著很大的關系。

固相反應發生在混合料軟融之前，相互接觸的某些組分之間，在固體狀態下發生反應，是由例子擴散引起的，燒結過程中固體燃料的燃燒產生的廢氣加熱了燒結料，為固相反應提供了有利條件，其形成在原料中所沒有的易融化的新物質，這些物質的性能為最后獲得強度高的燒結礦提供了先決條件。

液相反應主要是一些低熔點物質在高溫作用下，融化成液態物質，在冷卻過程中，液態物質凝固而成為那些尚未融化和溶入液相的顆粒的堅固連接橋。在燒結過程中主要礦物都是高熔點的，在燒結溫度不能融化，但物料加熱到一定溫度時，各組分之間以及新生化合物與原組分之間存在低共熔點，是的它們在較低溫度下生成液相，開始熔融。燒結過程中形成的液相是燒結礦成型的基礎，其數量和性質很大程度影響燒結礦的還原和強度。

冷凝過程固結過程中當燒結過程中燃燒層下移，被融化的物質或高溫的物質溫度下降，液相放出能量而結晶或變為玻璃體。液相冷卻過程中較短，很短時間內發生多次變化，有相當的潛熱來不及釋放而蘊藏在里面，從而部分以玻璃體的形式出現，降低了燒結礦的強度。

成品燒結礦強度的體現，由組成物之間共同形成，其主要礦物及粘結相抗壓強度和還原性如下圖：

表中可以看出赤鐵礦、磁鐵礦、鐵酸一鈣、鐵橄欖石等有較好的強度，鈣鐵橄欖石當x=1.0（玻璃質）時，其強度最差。要得到較高質量的燒結礦就要增加低氧化鈣的鈣鐵橄欖石（x=0.5）和鐵酸一鈣，只用鐵酸一鈣機械和還原性都好。

3 利比里亞粉礦成分及使用前后對比

3.1利比里亞粉礦是外購粗粉，與澳粉、巴粗成分對比如下表：

3.2各含鐵原料使用比例對比(%)：

3.3燒結過程配料比變化（%）：

3.4燒結過程生產參數變化：

3.5成品帶燒結礦質量變化（%）：

4燒結實踐總結

良性分析：

①由于利比利亞粉SiO2含量較高，為保證穩定的燒結礦堿度，生灰配加量上升，混合料粒級得到改善＞3mm粒級較之前提高了3-4%左右，料層透氣性增強，燒結過程得到強化，產能得到進一步釋放， 265m2燒結流量上升10t/h，400㎡燒結流量上升13t/h。

②隨著混勻礦粗粉比例的升高，厚料層操作得到持續運行，燒結過程自動蓄熱增強，燒結礦液相量增多，燃料配比較前期有所下降，265m2、400m2燒結機平均燃料配比分別降低了0.19%和0.23%，另一方面燒結礦粒級變化不大，轉鼓較之前均有小幅度改善。

惡性分析：

①隨著利比里亞粉的使用，燒結礦TFe含量較之前降低了2.01%、1.72%，且由于SiO2含量高，同時在2.1（±0.1）的燒結礦R控制標準下，高爐燒結礦入爐率下降。

②熔劑使用量加大，熔劑單耗升高了4.4kg/t，出現高鈣灰持續供應緊張的情況；另一方面由于熔劑用量的大幅提高，燒結機混料用水量上升，筒內壁粘料現象加劇，出現結圈、吐料等現象。

③生產過程控制中料層透氣性過剩等現象的出現，導致燒結過程粉塵量加大，除塵灰倉位上升， 265㎡、400㎡燒結機配料除塵灰配加量上升2t/h、0.5t/h。

④燒結過程透氣性出現過剩現象，燒結礦預冷卻提前，環冷機1#、2#段煙溫較下降較為明顯，環冷余熱日均發電量下降。

5過程分析

在燒結過程中，穩定水碳是關鍵，若出現水碳或其他生產因素波動，廢氣溫度和抽分負壓將大幅度升降，R-T、R-P關系式將不能作為配料調整的依據。在利比里亞粉礦使用初期，混料用水量上漲，物料水分不能得到有效控制，加之料種的驟然變化，導致燒結過程出現大幅波動，生產調整滯后5小時以上。隨著燒結過程的穩定，鐵酸鈣體系進一步加強，燒結礦強度和還原性較好，硅酸三鈣增加，正硅酸鈣明顯減少。熔劑量逐漸增多，放出CO2，降低了燒結料層溫度和還原氣氛，有利于提高燒結礦的氧化度，所以磁鐵礦減少，鐵橄欖石減少，而過量的CaO有利于生成CaO·Fe2O3和CaO-SiO2體系礦物。

6生產的可行性探討

6.1 高硅粉礦的使用

隨著燒結礦堿度提高，三價鐵系礦物逐漸取代二價鐵系礦物，強度和還原性均向良性發展，因此發展鐵酸鈣是改善燒結礦強度的重要手段。一般成品礦堿度控制在1.8-2.5倍，鐵酸鈣體系能較好的形成，我煉鐵廠的實際情況滿足此要求。過去燒結過程配碳高，點火溫度控制高，所以燒結礦溫度偏高，使得燒結礦冷卻過程中纖維狀的鐵酸鈣轉變成磁鐵礦，燒結礦的還原性性能變壞。隨之高硅粉礦使用的穩定，燒結機生產潛能得到釋放，原料成本和區間制造成本都有所降低。

6.2過程波動的各工序點共同消減

前期對新料種的使用存在誤區，生產調整滯后，使用一段時間后混料筒內壁出現大幅度粘料，特別是進料口方向形成一圈高50cm的料脊，導致筒體吐料，后將混料筒前后加水配比進行調整，加大后加水量占比，粘料有所下降，混合料水分和粒度進一步穩定；由于燒結料層透氣性的大幅提升，臺車厚料層增厚，自動蓄熱功能得到加強，穩定了燒結過程；前期燒結礦堿度不能有效穩定，入爐率浮動向下，后期對燒結礦堿度進行下調，保證了入爐率的穩定。

參考文獻

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