1、改善鄂钢烧结矿强度和粒度组成的探讨8 研究与探讨 8,0,oCCCCCC 岭- 研究与探讨改善鄂钢烧结矿强度和粒度组成的探讨李志强汪晓兰(烧结厂)摘要烧结料中进口粉矿配比增加,品位提高和 sio2 含量降低,致使成品矿强度降低和小粒级(lOmm)增多,提高碱度,改进加水方式,强化制粒,低水低碳厚料层烧结可明显改善烧结矿强度和粒度组成.关键词烧结矿强度高碱度低水低碳厚料层1 前言随着炼铁精料技术的发展,高炉对烧结矿质量的要求越来越严,不仅要求其品位,碱度稳定,而且对其强度和粒度组成的要求也越来越高.近几年,随着鄂钢烧结料中的进口低硅粉矿配矿比例的增加,烧结矿品位的提高和 si02含量降低,也出现
2、了烧结成品矿强度降低和细粒级(510ram) 比例增加的问题 (其中包括混合料中添加白云石的负面作用),对烧结和炼铁生产造成了不同程度的影响.法国钢铁研究所做的粒度偏析实验表明:烧结矿中10ram 粒级越多,炉墙煤气利用率就越低,高炉焦比就越高.我国高炉实践也表明,烧结矿含粉率每升高 10%,高炉产量降低 68%,焦比升高 0.5%.可见,改善烧结矿强度和粒度组成,对高炉精料,高炉冶炼具有重要意义.2 影响烧结矿强度和粒度组成的因素大量的试验研究和生产实践表明,影响烧结矿强度和粒度组成的因素是多方面的和复杂的,既有碱度,矿物组成,SiO,MgO 和 A1O,等化学成份方面的影响,又有配碳量和
3、FeO 含量,返矿粒度和返矿量,熔剂和燃料粒度,料层厚度,配矿及生产操作等方面的影响.2.1 碱度和矿物组成的影响.碱度和矿物组成是影响烧结矿强度和粒度组成的一个主要因素.在相同的工艺操作条件下,不同的碱度和矿物组成就有不同的强度和粒度组成,高碱度烧结矿的矿物是以铁酸钙为主,自熔性烧结矿的矿物是以橄榄石为主,因此,高碱度烧结矿的强度明显强于自熔性烧结矿.高碱度烧结矿采用低温烧结有利于生成铁酸钙及提高烧结矿强度.2.2SiO2 的影响SiO,含量高低对烧结成品矿的强度和性能有举足轻重的影响.大量的研究表明,高 SiO,含量的矿石,在一定碱度时,由于正硅酸钙(2CaO?SiO)在冷却过程中的相变体
4、积膨胀,会造成严重的自然粉化和降低烧结矿的强度,但混合料中的 si02 含量降低到小于 5%的水平时,烧结矿的强度也肯定会出现问题.si()含量降低会引起烧结过程中粘结相量不足,不利于烧结矿强度.鄂钢的高铁低硅烧结生产实际也说明了这一点:2003 年 1 月,75m烧结矿 SiO,含量为 4.69%时,转鼓强度为 69.41%,而 2003年 2 月 SiO,含量为 4.91%时,转鼓强度为71.00%.2.3FeO 的影响从烧结矿的 FeO 含量来看,对自熔性烧结矿而言,增加配碳量,增加 FeO 含量,可以使烧结成品矿的强度和粒度组成得到改善,但还原性和软熔性能会明显变差;对高碱度烧结而言,
5、它的主要矿物相为赤铁矿(FenO)和铁酸钙,随着 FeO 的升高(配碳增加),会造成 FenO 分解为 Fe3O+FeO,使得矿物组成中 Fe,04 增加,铁酸钙含量降低,从而导致烧结成品矿的强度下降.低碳厚料层,低 FeO,高还原性和高强度是1烧结工艺追求的一个重要目标.2.4MgO 的影响由于 Mgo 的熔点高达 2799,在熔结过程中,部分固溶于铁矿形成镁铁矿,Mgo 含量高,会导致熔结矿中铁酸钙含量降低,从而不利于烧结矿的冷强度,提高 Mgo 含量会降低烧结矿的转鼓指数.有资料报导,烧结矿“随 Mgo 含量增加,利用系数,转鼓强度和成品率均呈下降趋势“,并认为“ 这可能是因为在高碱度条
6、件下,Mgo 含量较高时,会形成较多的铁酸镁液相,使料层透气性变差“所致 .烧结料中的白云石配比增加 ,对各种烧结指标都是不利的,烧结速度,成品率,生产率和转鼓强度下降,原因就是较多的 Mgo不仅使烧结过程中液相的粘度降低,液相厚度增加,透气性变坏,而且使生成的粘结相矿物的强度下降.武钢烧结试验也表明,在高品位烧结矿生产中,在满足高炉造渣要求的前提下,应该尽量减少烧结配合料中的白云石配比,降低 Mgo 含量.2.5 熔剂和燃料的粒度烧结生产所用的熔剂和燃料粒度3mm粒度的应达到 80%以上,当熔剂粒度偏大时,未矿化熔剂影响烧结成品矿的强度和粒度组成.燃料的粒度过粗或过细,都会降低烧结矿的强度和
7、成品率.因此,适宜的熔剂,燃料粒度也是改善烧结成品矿强度和粒度组成一个重要因素.2.6 生产操作因素2.6.1 水份稳定经配料室配料后的烧结混合料,在一次,二次混合加水混匀,造球,借助混合料中的毛细水的毛细力使矿粉结合成小球,从而使布在烧结机台车上的混合料具有良好的透气性.因此,混合料水份的高低及其波动大小,对烧结过程影响很大.烧结生产工艺一般要求混合料含水在 4-0.3%范围内波动 .当混合料水份偏高或偏低时,由于烧结料层透气性变差,导致烧结料层烧不透.日本对台车上烧结矿成品率检测结果表明,烧结混合料水份的波动,既降低烧结生产率,又降低烧结矿强度,增加了烧结矿中小粒2研究与探讨级的含量.鄂钢
8、烧结目前采用“人眼看水 ,手动调水“方式控制混合料水份,很难保证水份的稳定.加上生产实际过程中均采用炼钢(炼铁)污泥加水.在输送和配加使用过程中经常发生堵塞管道,阀门和喷头的现象,引起混合料中水份的很大波动,严重影响烧结过程进行,已成为烧结生产的瓶颈.2.6.2 提高料温,改善透气性烧结过程中,烧结料层的透气性是决定烧结过程顺利进行和影响烧结矿产量,质量的一个重要因素,对强化烧结过程有着重要的意义.生产实践证明,混合料温度的高低,对烧结料的透气性有很大的影响,因此,预热混合料,添加生石灰,使用热返矿都是提高料温,强化烧结过程的一种有效措施.2.6.3 布料,低温点火,厚料层烧结,终点控制布料:
9、烧结料在台车上要均匀厚铺,铺平不拉沟,不成波浪起伏,铺平可以改善表层点火均匀性和料层透气性的稳定.低温点火:采用低温点火,料层表面无过熔现象,改善了料层的透气性,表面风速提高,降低点火煤气消耗.厚料层烧结:厚料层烧结可减少由于烧结过程不均匀所带来的影响;表面的影响相应减少,成品率高;热利用率高,燃料用量降低;烧结矿 FeO 低,还原性好,强度高.厚料层烧结和低碳相辅相成,厚料层操作必须坚持低碳,才能达到优质,高产和低耗的生产效果.终点控制:正确控制烧结终点是烧结生产操作的重要环节.要控制好烧结终点必须正确判断烧结终点,其主要依据就是料层烧透.在烧结机烧透烧好的前提下,提高烧结机机速,使机速保持
10、在烧透不过烧条件下的适宜机速,以达到优质,高产,低耗的目的.2.6.4 整粒筛分烧结矿整粒筛分可达到均匀烧结矿的粒度,缩小粒度范围(5mm 一 50ram),改善烧结矿的强度和降低粉末含量的目的,还使烧结生产获得铺底料,对稳定烧结生产有利.2.6.5 返矿影响在烧结生产中,返矿特别是热返矿是最容易被忽视而又最不能忽视的一个因素,返矿粒度和返矿量增大后,均会引起混合料水份的波动和成球率下降,从而使烧结成品矿的强度下降和粒度变小.适当的返矿对混合料的混匀与制粒是有益的,返矿数量的变动将明显影响到混合料水份,粒度,固定碳和温度的波动,从而影响烧结过程的顺利进行,进而影响到成品矿的强度和粒度组成.因此
11、,应用好返矿,保持返矿平衡,稳定生产过程.3 改善烧结矿强度及粒级组成的对策(1)提高烧结矿碱度.碱度是影响烧结矿矿物组成和强度的一个主要因素.在相同工艺操作条件下,不同碱度烧结矿的矿物组成略有差别,致使烧结矿强度相差很大.当烧结矿品位提高以后,为了保持必要的冷强度,需要适当提高碱度.高碱度烧结矿的冷强度不是靠传统的“渣相 “粘结相保证,而是靠提供足够数量的 CaO 与赤铁矿在适宜的烧结温度下生成铁酸钙来保证.含铁品位提高,烧结原料中 Sio2 含量下降,只有提高碱度,才能保证有足够的 CaO 使得生成的铁酸钙保持不变.铁酸钙不仅强度高,而且其还原性也很好.因此,提高烧结矿碱度,能改善其粒度组
12、成和强度.武钢烧结实验也表明,碱度较高的烧结矿在转鼓强度和产量上均比碱度较低的烧结矿要好.烧结矿的品位为 60.0%,碱度从 1.68 提高到 1.75,转鼓强度基本不变,当碱度进一步提高到 1.87 时,强度明显改善(+1.6%).同时,为避免碱度波动对烧结矿质量的影响,在生产操作上力求碱度的稳定.(2)强化制粒, 改善混合料透气性.改善混合料原始粒度组成,提高混合造球效果,能有效改善料层透气性,提高烧结矿产量和质量.可采用小球烧结工艺,有效减少混合料中小于 3mm 粒级的含量,增加 37mm 粒级的含量,改善烧结矿强度和粒度组成以及料层透气性,为改善烧结矿强度和粒度组成创造条件.研究与探讨
13、(3)加强燃料和熔剂的破碎操作.熔剂和燃料粒度对烧结生产有很大影响,粒度过粗,会使其在混合料中分布不均匀,造成强度和结块不均匀.尤其是熔剂(生石灰)粒度偏大时,在配料过程中不易溶化,常造成烧结矿出现白点,导致返矿量增加.因此鄂钢烧结要求熔剂粒度控制在3mm 粒级的的占 85%以上,要求工艺检查组每班抽样检查,确保粒度合格.目前熔剂粒度合格率(3mm 粒级含量在85%以上 )稳定在 100%.为了减少熔剂粒度波动带来的烧结矿质量和强度的不稳定,还准备在微机自动配料的基础上采用生石灰配消器,用水对其进行消化.燃料粒度过粗会造成燃烧过宽,料层阻力增大,影响透气性和产量;过细,则造成燃烧速度过快,燃烧
14、带变窄,影响烧结矿强度.就目前的燃料实际破碎过程而言,只能控制3mm 粒度含量,但随3mm 粒级含量提高,0.5mm粒级也必然增加.经反复实践,最后确定控制燃料中3mm 粒级含量在 82%以上.同时在生产管理上,推行标准化操作,严格工艺纪律.实施上述措施后,效果明显,燃料粒度合格率平均为 98%以上.(4)严格配料操作.由于中和料场料堆不同,相应的化学成份略有差别,换堆过程中必然造成配比的变化.因此要特别注意换堆过程中的配料操作,力求稳定烧结矿成份.另外在常规操作中也要尽可能减少配比调整次数,以保证烧结质量的稳定.目前鄂钢烧结采用微机自动配料,配料系统计量准确与否,是影响烧结矿质量最主要的因素
15、之一.由于生产流程长.,成份信息反馈慢,给配料调整带来极大困难.为此,鄂钢烧结实行了工艺工程师值班制,要求每班次及矿槽切换时对配量较小,对化学成分影响很大的生石灰秤校正皮重,观察并检查其它配料秤的运行情况,做到有问题当班及时处理.同时,请专业技术人员定期对配料秤进行校验,对计算机系统进行检查,以确保配料的准确性.(5)提高料层厚度,实现低水低碳烧结.鄂钢现用烧结原料主要为高铁低硅原料,所需烧结温度较低,客观上要求混合料水份较3低.对高碱度烧结矿而言,其主要矿相为铁酸钙,铁酸钙的强度好,它的形成温度在 1200左右,一旦配碳量过高,燃烧带温度将达到1300以上,极易造成 Fe2O,分解,使矿物组
16、成中 04 和 FeO 增加,铁酸钙含量降低,引起烧结成品矿强度下降.同时燃烧带温度过高,易生成柱状或块状铁酸钙,造成冷却时出现裂纹,使烧结矿强度降低,粒度组成变差.通过上述分析和总结以往的操作经验,我们要求将混合料水份控制在(6.8+0.3)%范围内,较原来降低了 0.2%,燃料配比为 5.5%,降低了 1.0%.在目前原料条件下,配水量,配碳量是不是最佳,还需通过烧结实验进行研究,以期寻找到一个最佳控制点.然而,要实现低水低碳操作,厚料层是基础,也只有实现了厚料层,才能达到低碳高强度的目的,提高料层厚度,一方面可加强料层中下部的蓄热量,另一方面可降低烧结机速,延长点火时间,从而增加抽人热废
17、气带进的热量.这些都为降低配碳量提供了条件,使烧结过程自始至终在氧化气氛中进行,因而可使 FeO 含量下降.目前鄂钢 75 烧结料层厚度已经提高到了 610ram,24 烧结也提到了 510ram;75 烧结机机速降至 0.80ndmin,24 烧结机机速降至0.50ndmin,延长了烧结时间,对提高烧结矿强度起着积极作用.(6)加强烧结生产过程的控制.鄂钢烧结始终坚持“低水低碳 ,厚铺慢转,铺平烧透,优质高产“的生产操作方针 ,通过合理制定和不断优化烧结工艺参数,加强工艺纪律检查,严格考核,强化对配料,混合,烧结等关键工序的控制.根据目前混匀矿的实际情况,我们要求将混合料水份稳定在 6.80.3%范围内,但实际操作中,由于使用污泥加水,水份很难控制,经常出现大范围波动,建议仍采用以前清水加水方式,便于安装中子测水仪,以期实施水份自动控制,打破目前烧结生产中“水份控制 “这个“瓶颈“,并逐步实现烧结过程的自动化.至于污泥的利用,可借鉴济钢经验,制成污泥膏再回收利用.
