鐵前試驗數據研究指導燒結配礦的實踐

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鐵前試驗數據研究指導燒結配礦的實踐柴勇楊永強王洪余（河北鋼鐵集團宣鋼公司河北宣化 075100）摘要：本文介紹了宣鋼利用鐵前試驗數據結合燒結配礦結構評價系統，綜合評價燒結礦性…

鐵前試驗數據研究指導燒結配礦的實踐

柴勇楊永強王洪余

（河北鋼鐵集團宣鋼公司河北宣化 075100）

摘要：本文介紹了宣鋼利用鐵前試驗數據結合燒結配礦結構評價系統，綜合評價燒結礦性能、驗證結構可行性，達到形成最優燒結配礦結構閉環控制目的的工作思路。第一步通過檢測分析鐵料的物理性能、化學成分和基礎性能指標，確定不同鐵料的配比范圍；第二步確定幾組結構，進行燒結杯試驗、冶金性能和熔滴試驗，得出各結構的相應指標。第三步評價各優劣性，選擇最優配礦結構，達到指導生產，改善燒結礦冶金性能指標的目的。

關鍵詞：試驗數據；燒結；配礦

1前言

近年我國鋼材消費總量、消費強度趨于下降，鋼鐵產業已是供給側結構性改革“去產能”的主戰場。簡單、粗放的管理模式必須淘汰，企業需要的是低成本運行模式，產生高的效益。隨著宣鋼低成本運行模式的工作推進，圍繞以保高爐順行為工作重心，現入爐燒結礦質量應有一定提升。限制燒結礦質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低品質料，影響燒結礦質量，同時近年采購鐵料呈現鐵料資源量少、品種雜的特點，入燒結構需調整頻繁。影響燒結礦質量穩定。二是鐵前工藝系統運行的試驗檢測數據總結簡單，未進行系統性分析比較。對實際生產的指導性作用較小。鐵前工序需建立試驗數據平臺，優化配礦研究降低燒結原料和制造成本，同時提高燒結礦產、質量。

2 技術思路

（1）鐵礦粉基礎數據分析評價

統計近年采購的鐵料化學成分、粒級、水分、流動性指數和粘結相強度等基礎性能指標，并分類匯總。根據鐵礦粉基礎性能進行初步排序，確定合理的配比范圍和鐵礦粉之間可相互替代的品種。

（2）初步確定燒結杯結構，進行燒結杯試驗和熔滴性能檢測。

（3）根據高爐對燒結礦各項指標的需求，建立燒結燒結配礦結構評價系統。

（4）結合燒結配礦評價系統和燒結杯、融滴性能檢測指標，綜合驗證燒結配礦結構的優劣性，確定最佳指標的燒結結構配比。

（5）工業試驗驗證，實現閉環控制。

3 鐵礦粉基礎數據分析

3.1 鐵礦粉化學成分及粒級

表1 鐵礦粉化學成分及物理性能

礦粉種類	SiO2		CaO	FeO		TFe			MgO		TiO2		Al2O3		S	P		Mn		Zn		燒損
外礦粉1	3.47		0.07	0.58		61.61			0.15		0.09		2.01		0.051	0.095		0.22		0.005		5.67
外礦粉2	5.58		0.02	3.86		58.3			0.03		0.13		2.47		0.042	0.071		0.66		0.014		7.96
外礦粉3	6.68		0	0.96		56.53			0.12		0.19		2.91		0.125	0.048		0.32		0.019		7.97
外礦粉4	4.3		0.12	0.58		61.56			0.2		0.09		2.14		0.045	0.085		0.12		0.006		6.5
外礦粉5	6.75		0.24	1.34		59.05			0.27		0.16		2.6		0.175	0.047		0.67		0.016		4.25
外礦粉6	1.71		0	1.34		66.05			0.09		0.08		1.28		0.083	0.037		0.39		0.008		2.53
外礦粉7	6.96		0.17	0.96		62.24			0		0.07		1.37		0.017	0.05		0.13		0.003		3.88
外礦粉8	4.52		1.63	29.47		62.3			2.02		2.6		1.03		2.7	0.028		0.12		0.016		3.16
外礦粉9	1.1		1.68	26.59		63.86			3.33		1.96		0.8		0.031	0.129		0.19		0.002		2.06
國內粉1	2.36		0.61	28.42		66.81			2.48		0.11		0.38		0.838	0.021		0.24		0.013		2.33
國內粉2	4.03		1.61	27.26		64.87			1.44		1.02		0.7		0.619	0.021		0.1		0.012		2.59
礦粉種類		＞10mm			10~8		8~5	5~3		3~1		1-0.5		＞200目			＜200目		平均粒級		水分
外礦粉1		1.3			3.7		13.7	13.7		23.3		10.7		29.3			4.3		2.56		8.2
外礦粉2		3.3			5.8		17.2	18		30.9		8.9		11.1			4.8		3.48		8.6
外礦粉3		4.8			7.2		20.3	21.7		25.8		7.6		8.1			4.5		4.01		5.5
外礦粉4		2.2			7.0		20.5	20.2		27.6		7.3		10.8			4.4		3.68		9.8
外礦粉5		8.6			6.3		21.1	17.2		19.3		8.6		14.7			4.4		4.15		7.85
外礦粉6		5.2			4.1		11.4	15.1		33		8		13.4			9.8		3.11		6
外礦粉7		6.7			4.4		10.3	9.8		16.5		8.4		25.5			18.4		2.74		7.5
外礦粉8		0			0		1.3	12.3		17.9		24.9		30.7			12.8		1.34		2
外礦粉9																	34				3.4
國內粉1																	40				9.5
國內粉2																	69				7.5

（1）外礦粉1～7平均粒級在2.5～4.5mm之間，核心顆粒比例較高�？勺鳛楹诵牧嫌糜谥屏�；外礦粉九、國內粉一、二粒度較細，可作為粘附粉使用。

（2）外粉2、3、4燒損較高，屬褐鐵礦，在燒結過程中固體燃耗偏高，同時褐鐵礦吸水性強，持有更多的水分，游離水在蒸發過程中也需要消耗更多的熱量，這就導致了褐鐵礦燒結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和國內粉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）化學分析中，因部分元素含量影響，制約其在燒結中的配加比例，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，同時因硅低，需與高硅物料搭配使用。

外礦粉8和國內粉1、2含硫高，在當前環保高標準形勢下，需控制配比保證出口硫達標；同時國內粉1、2品位高，有助于提高入爐品位，提高鐵水產量。

3.2 鐵礦粉的基礎性能

表2 鐵礦粉基礎性能

礦粉種類	外礦粉									國內粉
礦粉種類	1	2	3	4	5	6	7	8	9	2	2
流動性指數（R=4）	1.1	2.4	4.65	1.25	6.7	1.3	6.05	4.93	1	1	1.87
粘結相強度N（R=2）	859	336	432	605	652	1034	868	349	723	336	591

注：本文中流動性指數=配燒后試樣面積/原來試樣面積。

表中外礦粉2、4、6、9和國內粉1、2流動性指數較差，需搭配外粉5、7或流動性指數更高的物料搭配使用，用于互相彌補；外礦粉3、8指標適中；外礦粉1、6、7粘結相強度指標較好，可提高燒結礦粘結相強度。

3.3 鐵礦粉綜合評價

表3 鐵礦粉綜合評價

鐵礦粉	優缺點評價	建議配比
外礦粉1	成分、制粒效果、粘結相強度指標較好，可作主結構品種，可與外礦粉四互相替代	15-30
外礦粉2	成分、制粒效果指標較好，粘結相強度指標較差，褐鐵礦結晶水含量高	10-15
外礦粉3	成分、制粒效果、流動性指數指標較好，褐鐵礦結晶水含量高	10-20
外礦粉4	成分、制粒效果、粘結相強度指標較好，褐鐵礦結晶水含量高	15-20
外礦粉5	顆粒料比例高，平均粒徑高，但熔化溫度低	3-5
外礦粉6	粘結相強度高，可作為骨架料，可提高品位，流動性指數差	5-10
外礦粉7	制粒效果較好，流動性指數高，可與流動性指數低的鐵料搭配使用	3-8
外礦粉8	含S高，需平衡硫負荷，不易大比例配加	0-3
外礦粉9	SiO₂低品位高，含磷高，不易作為主結構品種	《5
國內粉1	含S高，視S負荷適當配加，SiO₂低，品位高	8-18
國內粉2	成分與國內粉一接近，精粉中作為主料	3-15

依據國內外現有經驗，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技術，以粗粒作制粒的核心，以幾種微粒作包裹料強化制粒，改善料層的透氣性，確保生產率不下降[3]。

表3中外礦粉1、2、3、4可搭配使用作為主要原料，其余外礦粉根據自身性能不同搭配使用，國內粉可作為粘附粉包裹核心料進行使用。

4 燒結試驗

4.1 燒結配礦結構

根據宣鋼鐵礦粉資源條件和性價比排序，宣鋼當地資源全部消化，進口粉配比可維持在45-58%。燒結配礦主結構保持30%以上的核心骨架料，適當配比經濟料資源，同時考慮有害元素受控，高爐鈦負荷在10kg/t以下。以此某年4月結構為例，確定燒結配礦結構6個方案。

表4 燒結杯試驗結構

方案	外粉合計	外礦粉								國內粉
方案	外粉合計	1	4	8	5	3	6	8	9	1	2
1	53	17	18	11	3				4	9.93	6
2	52	15	18	11	3		5			11.43	3
3	52	16	19	12			5			10.66	3
4	52	15	18	11			5	3		10.76	3
5	52	16	17.5	10	6			2.5		7.72	8.01
6	55	19	19		3	10	4			8	6.57

5 燒結配礦結構評價系統

5.1測算關鍵數據來源

本評價系統中9個項目所需的關鍵數據包括基數、權重值、排除干擾系數和否定值共四項。各關鍵數據設定依據為：

基數。各項目基數值為本單位的年平均水平；

權重值。各項目權重值主要根據本項目對燒結礦質量本身和對入爐冶煉的影響程度決定；

排除干擾系數（以下稱系數）。系數作用為排除此因素各項目上下浮動范圍不一對評價的干擾。

否決值。各項目否決值定義為該項目指標已劣于要求范圍，對此項目直接給予否決。

5.2系統運行示例

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圖1 燒結配料結構評分軟件評分界面

表5 燒結燒結配礦結構評分

方案	得分	轉鼓強度%	垂速mm/min	5-10mm%	成品率%	平均粒徑mm	軟化區間℃	滴落溫度℃	S總特性值KPa℃	熔化區間Td-Ts℃
1	90.78	70	15.84	14.92	87.2	23.63	113	1503	2376.581	208
2	99.63	69.33	14.95	12.33	88.39	24.44	100	1492.7	3454.961	208
3	89.02	68.67	18.11	15.5	84.51	22.20	105	1506	4404.693	207
4	99.31	68	17.84	12.77	85.07	22.95	139	1482.7	4063.798	221
5	99.30	66	17.76	13.99	87.37	23.29	101	1441.7	2181.461	182
6	100.30	70.67	18.25	18.78	84.11	21.76	94	1441	1437.18	184

通過統計燒結杯和熔滴試驗數據，按燒結燒結配礦結構評分系統，綜合評價燒結配礦結構的優劣順序為：6、2、4、5、1、3，其中方案6中轉鼓強度、垂直燒結速度、軟化區間、滴落溫度、S總特性值、熔化區間指標均靠前，其次方案2中5-10mm粒級比例、成品率、平均粒徑、軟化區間指標靠前。最終優選方案6的配礦結構，其次為方案2。

6 效果

燒結系統2017年1～4月部分指標與去年同期比較如下表：

表6燒結系統部分指標比較情況

項目	成品率 %	轉鼓強度 %	固體燃耗 kg/t	平均粒徑 mm
去年同期	80.76	77.93	56.89	19.75
2017年1～4月	82.64	78.21	54.79	20.31
比較	1.88	0.28	-2.1	0.56