三種低品位粉礦對(duì)釩鈦燒結(jié)礦性能影響的對(duì)比試驗(yàn)

雷 電

(攀鋼釩煉鐵廠，四川 攀枝花 617024)

0 引言

鐵礦粉資源日益緊缺，各鋼鐵廠都在拓寬鐵礦石的進(jìn)料途徑，優(yōu)質(zhì)礦粉品位也逐年下降，且礦石價(jià)格日益增加，給鋼鐵企業(yè)帶來很大的成本壓力。如何合理利用一些品位較低、燒結(jié)性能較差的鐵礦粉來降低成本壓力和緩解對(duì)燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)量的不利影響成為亟待解決的問題。為此，國內(nèi)外一些企業(yè)和科研工作者針對(duì)一種或幾種低品位或低品質(zhì)礦粉做過許多研究[1-5],低品位粉礦含雜質(zhì)多，對(duì)高爐與燒結(jié)不利。但是，通過對(duì)配比與燒結(jié)礦成分的合理控制與搭配，仍然可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)用量，對(duì)燒結(jié)有一定降本保質(zhì)的作用。

攀鋼釩為了平衡資源與調(diào)整適宜的燒結(jié)礦組分，近幾年使用了多種低品位粉礦，品位均在50%以下。為了進(jìn)一步探索幾種低品位粉礦的燒結(jié)性能，開展不同配比低品位粉礦的對(duì)比試驗(yàn)研究，探索幾種中粉配比對(duì)燒結(jié)性能的影響，掌握其燒結(jié)操作特點(diǎn)及操作制度的變化情況，為現(xiàn)場生產(chǎn)提供指導(dǎo)意見。

1 試驗(yàn)條件與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)用原燃料

研究用的主要物料典型物化學(xué)成分見表1、表2、表3。

表1 試驗(yàn)用原燃料化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

續(xù)表

表2 試驗(yàn)用原料粒度組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

表3 釩鈦精礦粒度組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

現(xiàn)料場有低品位粉礦：點(diǎn)石45中粉，滿42中粉，49篩加；試驗(yàn)用原燃料全部取自新2#與新3#燒結(jié)機(jī)、料場的生產(chǎn)現(xiàn)場。各種原、燃料的化學(xué)成分見表1，粒度組成見表2、表3。試驗(yàn)設(shè)備為燒結(jié)杯及配套設(shè)施。

1.2 試驗(yàn)方法

1)生石灰加適量水充分消化，緊接著將已消化好的生石灰加入配合料，并補(bǔ)充加水到要求水分，經(jīng)機(jī)械混勻4～6分鐘，然后裝料至圓筒混合機(jī)(600 mm×1 200 mm，轉(zhuǎn)速16.77 rpm)內(nèi)制粒5分鐘，而后裝料燒結(jié)。

2)燒結(jié)試驗(yàn)在Φ300 mm(或250 mm)×800 mm燒結(jié)杯中進(jìn)行，點(diǎn)火負(fù)壓為600×9.8 Pa，燒結(jié)負(fù)壓1 200×9.8 Pa，點(diǎn)火時(shí)間2分鐘。固定料層厚度650 mm，燒結(jié)杯鋪底料粒度10～16 mm，鋪底料厚度20 mm，記錄好裝料量。

3)試驗(yàn)混合料水分7.4%，返礦配比75.0%(占新料比例，占總混合料比例42%)，用上一杯的成品篩出返礦作為下一杯的燒結(jié)返礦，由于試驗(yàn)時(shí)間長，返礦必須妥善保存。

1.3 試驗(yàn)方案

模擬燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)條件，固定料層在650 mm，結(jié)合目前燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)際，燒結(jié)礦TFe控制在50.4%，F(xiàn)eO控制在8.0%，堿度1.82；返礦按新料44%，混合料水分7.4%～7.5%。實(shí)驗(yàn)方案見表4，燒結(jié)理論計(jì)算成分見表5。

表4 試驗(yàn)配比(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

表5 理論計(jì)算燒結(jié)礦成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 單燒性能對(duì)比

在設(shè)計(jì)燒結(jié)礦堿度1.82，外配返礦44%下，其單燒性能為：點(diǎn)石(45)中粉TFe為43.48%、SiO2為10.38%、CaO為18.90%、Al2O3為5.34%、MgO為2.70%；42中粉TFe為43.84%、SiO2為15.62%、CaO為28.45%、Al2O3為4.31%、MgO為2.52%；篩加(49)中粉TFe為47.74%、SiO2為10.23%、CaO為18.63%、Al2O3為2.94%、MgO為2.368；其單燒鐵排序：篩加(49)中粉>42中粉>點(diǎn)石(45)中粉。

2.2 混合料與燒結(jié)礦粒度

混合料與燒結(jié)礦粒度見表6和圖1。

表6 混合料與燒結(jié)礦粒度(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

圖1 混合料與燒結(jié)礦粒度

由表6與圖1可知，在基本保證燒結(jié)礦成分一致下，從上述表知三種物料自身粒度從大到小排序?yàn)椋簼M42中粉>篩加>點(diǎn)石45中粉；從混合料粒度組成看，點(diǎn)石45中粉配比為6%時(shí)其粒度最大，滿42中粉配比為4%時(shí)其粒度最大，篩加配比為1%時(shí)其粒度最大，影響混合料粒度有其自身粒度組成原因，配比太高粒度太粗配比越大越不利制粒核心比例的提高；從燒結(jié)礦粒度組成看，點(diǎn)石45中粉配比為1%時(shí)其粒度最大，滿42中粉配比為1%時(shí)其粒度最大，篩加配比為6%時(shí)其粒度最大；混合料平均粒度越大其燒結(jié)礦平均粒度越小，主要是混合料粒度越大，其透氣性越好，傳熱速度越快，燒結(jié)過程的傳熱傳質(zhì)不匹配，傳熱速度大于傳質(zhì)速度，混合料顆粒熔融不充分，礦化不完善，燒結(jié)礦在冷卻、破碎、整粒、篩分中容易粉化，從而導(dǎo)致燒結(jié)礦粒度細(xì)化。

2.3 燒結(jié)礦性能指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.3.1 燒結(jié)礦成分差異性分析

由表7可知，燒結(jié)礦試驗(yàn)分析結(jié)果的堿度較設(shè)計(jì)堿度高，其差異偏大，一是實(shí)驗(yàn)未配入鋼渣，二是計(jì)算用物料的分析成分比試驗(yàn)用較早，與實(shí)際試驗(yàn)用物料存在成分偏差。

表7 各方案燒結(jié)礦成分分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

2.3.2 燒結(jié)礦性能結(jié)果分析

1)燒結(jié)礦利用系數(shù)與粒度

由表8與圖2可知，從利用系數(shù)最高看，點(diǎn)石45中粉配比為6%，滿42中粉配比為4%，篩加配比為1%，混合料平均粒度越大其利用系數(shù)越大，主要是混合料平均粒度越大其透氣性越好，燒結(jié)速度越快所致；從燒結(jié)礦粒度組成看，點(diǎn)石45中粉配比為1%時(shí)其粒度最大，隨著其配比增加其燒結(jié)礦平均粒度變??；滿42中粉配比為1%時(shí)其粒度最大，隨著其配比增加其燒結(jié)礦平均粒度變??；篩加配比為6%時(shí)其粒度最大，隨著配比增加，燒結(jié)礦粒度存在低高低的變化趨勢。

表8 各方案的燒結(jié)礦性能指標(biāo)

圖2 利用系數(shù)與燒結(jié)礦粒度

2)燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓與成品率

由表8與圖3看出，從燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓(ISO)最大看，點(diǎn)石45中粉配比為1%，滿42中粉配比為1%，都隨著配比的增加，其變化趨勢為高低高，篩加配比6%，隨著配比的增加，其變化趨勢為低高低，主要與混合料粒度關(guān)系較大，混合料平均粒度小，透氣性下降，燒結(jié)時(shí)間延長，傳熱時(shí)間延長，礦化度增加，其轉(zhuǎn)鼓增加；從燒結(jié)礦成品率看，點(diǎn)石45中粉配比為6%時(shí)其成品率最大，并且存在隨著配比的增加，其變化趨勢為低高低，滿42中粉配比為1%時(shí)其成品率最大，隨著配比的增加，其變化趨勢為逐步降低，篩加配比為6%時(shí)其成品率最大，隨著配比的增加，其變化趨勢為低高低，主要是混合料粒度越大，其透氣性越好，燒結(jié)時(shí)間縮短，其利用系數(shù)高的緣故。

圖3 成品率與燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓(ISO)

3)各方案的綜合評(píng)價(jià)

為了考察每組試驗(yàn)的綜合效果，采用國內(nèi)外普遍使用的綜合指數(shù)法[6]。

I=ω1p1+ω2p2+ …+ωnpn

(1)

式中：p-個(gè)體指數(shù)，高優(yōu)指標(biāo)(例如轉(zhuǎn)鼓指數(shù))，p=X/M，對(duì)于低優(yōu)指標(biāo)(例如固體燃耗)，p=M/X；M為試驗(yàn)的最優(yōu)值與X為實(shí)測值。

對(duì)于燒結(jié)試驗(yàn)而言，成品率、ISO轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、利用系數(shù)、燒結(jié)礦平均粒度是最重要的試驗(yàn)結(jié)果，可以反映出燒結(jié)性能，根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)與生產(chǎn)實(shí)際，給出各向權(quán)值ω，綜合指數(shù)越高，效果越好。此實(shí)驗(yàn)的成品率、ISO轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、利用系數(shù)、燒結(jié)礦平均粒度權(quán)重為20∶30∶30∶20。

由表8與圖4可知，其綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：點(diǎn)石45中粉配比為6%時(shí)其最優(yōu)，滿42中粉配比為1%時(shí)其最好，篩加配比為6%時(shí)其粒度最大，與混合料粒度水平有關(guān)，對(duì)滿42中粉與篩加，其混合料平均粒度均勻偏小，有利于綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的提高；而對(duì)點(diǎn)石45中粉來說，其混合料平均粒度較大，也有利于綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的提高。

圖4 各方案的綜合評(píng)價(jià)

3 結(jié)語

1)三種低品位粉礦自身粒度從大到小排序?yàn)椋簼M42中粉>49篩加>點(diǎn)石45中粉；點(diǎn)石45中粉配比為6%時(shí)其粒度最大，滿42中粉配比為4%時(shí)其粒度最大，篩加配比為1%時(shí)其粒度最大。

2)從燒結(jié)礦性能指標(biāo)分析：第一，從利用系數(shù)最高看，點(diǎn)石45中粉配比為6%，滿42中粉配比為4%，篩加配比為1%；第二，從燒結(jié)礦粒度組成看，點(diǎn)石45中粉配比為1%時(shí)其粒度最大，隨著其配比增加其燒結(jié)礦平均粒度變小，滿42中粉配比為1%時(shí)其粒度最大，隨著其配比增加其燒結(jié)礦平均粒度變小，篩加配比為6%時(shí)其粒度最大，隨著配比增加，燒結(jié)礦粒度存在低高低的變化趨勢；第三，從燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓(ISO)最大看，點(diǎn)石45中粉配比為1%，滿42中粉配比為1%，且都隨著配比的增加，其變化趨勢為高低高，篩加配比6%，并且隨著配比的增加，其變化趨勢為低高低；第四，從燒結(jié)礦成品率看，點(diǎn)石45中粉配比為6%時(shí)其成品率最大，并且存在隨著配比的增加，其變化趨勢為低高低，滿42中粉配比為1%時(shí)其成品率最大，隨著配比的增加，其變化趨勢為逐步降低，篩加配比為6%時(shí)其成品率最大，隨著配比的增加，其變化趨勢為低高低。

3)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：點(diǎn)石45中粉配比為6%時(shí)其最優(yōu)，滿42中粉配比為1%時(shí)其最好，篩加配比為6%時(shí)其粒度最大；對(duì)滿42中粉與篩加，其混合料平均粒度均勻偏小，有利于綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的提高；而對(duì)點(diǎn)石45中粉來說，其混合料平均粒度較大，也有利于綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的提高。總體看，滿42中粉配比宜較小為好，點(diǎn)石45中粉與篩加配比適宜在1%～6%。