永通公司高比例褐铁矿烧结的生产实践

孙涛 李新兵 温丽霞 邱家用 马永广

(安钢集团永通球墨铸管有限责任公司)

永通公司高比例褐铁矿烧结的生产实践

孙涛 李新兵 温丽霞 邱家用 马永广

(安钢集团永通球墨铸管有限责任公司)

介绍了永通公司采用高比例廉价褐铁矿粉烧结的生产实践，提出了高褐铁矿配比条件下强化烧结过程的有效技术措施。

褐铁矿 烧结成本技术措施

0 前言

低成本烧结是目前钢铁行业应对资源危机的有效举措。从目前矿石资源分布情况和烧结技术发展趋势来看，在烧结中配加高比例的廉价褐铁矿是降低烧结成本的有效措施之一。褐铁矿是一种约含10％结晶水的赤铁矿，其化学式为 nFe2O3·mH2O (n=1～3，m=1～4)，品位较低，疏松多孔，堆密度小，表面粗糙，吸水性强，在烧结过程受热脱除结晶水和游离水时会发生爆裂现象，而且结晶水分解会导致更多孔隙的形成，增加反应接触面积，表现出强的同化性和液相流动性，同时含有大量的挥发物，烧损大，收缩率大。烧结此种矿石燃料用量大，液相有较大发展，烧结矿严重熔化、孔隙率大 (约 70％以上)，易形成大孔薄壁结构，因而高配比褐铁矿烧结通常出现烧结生产率低、烧结矿强度差、成品率低及固体燃耗高等情况。

针对褐铁矿的烧结特性和烧结工艺技术要求，在褐铁矿配比达20％～40％的条件下，研究探讨适宜的烧结工艺参数，在生产中通过采取一些技术措施，使高配比褐铁矿条件下烧结矿产、质量指标和冶金性能均满足高炉冶炼要求，对于降低烧结矿成本具有重大意义。

1 生产用原料条件

生产所用褐铁矿系澳大利亚进口粉矿，各种原燃料的化学成分见表1。2008年12月分别配加褐铁矿(矿A)，即：第一阶段0％(1～7日)、第二阶段10％(8～14日)、第三阶段20％(15～21日)、第四阶段30％(22～28日)、第五阶段40％(12月29日～2010年1月5日)进行生产，各阶段原料结构见表2，通过配加不同比例的褐铁粉矿，合理调整和控制烧结工艺参数，探讨合理的烧结工艺操作制度与高比例褐铁粉矿相适应的最佳生产条件。

2 高配比褐铁矿烧结的特点

褐铁矿在烧结过程中，结晶水在300℃左右发生分解而蒸发掉，在蒸发时由于高温水分急骤汽化，促使矿石颗粒爆裂炸开，主要呈现以下一些特点：

表1 原料化学成分 ％

表2 各阶段原料结构对比 ％

2.1 固体燃料消耗高

褐铁矿中约含10％的结晶水，在烧结过程中结晶水分解和部分褐铁矿氧位变化转化为磁铁矿时需要消耗大量热量，同时，由于褐铁矿吸水性强，持有更多的水分，游离水在蒸发过程中需要消耗更多的热量，这也导致了褐铁矿烧结要消耗更多的固体燃料。

2.2 料层温度低，高温保持时间短

在烧结过程中，由于要排除大量的结晶水，总的料层阻力较大，料层温度较低；一旦结晶水逐渐减少，料层阻力迅速下降，风量迅速增加，料层温度峰值不可能提高反而下移，使温度曲线呈现低谷状，显示着高温值低和高温保持时间短。

2.3 烧结矿强度低，成品率低

由于褐铁矿的同化性能好，烧结过程中促进低熔点液相的快速形成，故在配碳量一定的情况下，随其配比增加，烧结速度加快，时间缩短，易形成多孔薄壁和结构松散的烧结矿。因而易出现主管废气温度降低、抽风负压下降、风机电流升高而被迫减风降压，导致褐铁矿烧结生产率和成品率低、强度差。

2.4 烧结矿品位自然富集

2、在部门协作上联合。将人口健康教育纳入学校教育，将卫生计生宣传纳入媒体单位社会公益事业宣传，将关爱帮扶活动纳入民政救助，将倡导健康生活纳入全民健身体育活动，形成卫生计生大联合、大宣传格局。

在褐铁矿中的结晶水和其他挥发分被排除后，烧结矿品位自然上升，即呈现通常所说的“热富集”。总的说来，其中所含的结晶水越多，烧损越大，则其烧结矿品位增高的幅度也越大。

2.5 烧结过程的收缩现象

烧损率大，结晶水排除引起烧结饼体积大量收缩，从烧结料面上可以明显看到，料层收缩厚度达30～50mm。

3 实施高比例褐铁矿烧结的技术措施

为了改善高配比褐铁矿粉烧结的技术经济指标，在强化日常操作和管理的前提下，针对高褐铁矿烧结的特性，采取了如下技术措施。

3.1 优化配矿，调整原料结构

通过调整配矿结构，改善混合料的粒度组成，改善混匀矿烧结性能的匹配程度。由于褐铁矿的同化性能强，在配入量较大时易出现过熔，故在配矿时应与同化温度较高的铁矿粉搭配使用，以确保烧结料层的热态透气性，避免烧结生产率的降低和烧结矿质量的下降。如我们在配加10％上升到40％的褐铁矿时，搭配约10％的南非粉矿下调为约6％(烧损小，粒度均匀)，约29％的磁精矿(同化性很弱)下调为0％，高镁精矿 (同化性也很弱)搭配约9％。在仓位条件许可的情况下，尽量增加价格较为低廉的矿石品种，以期达到在化学成分方面补优消缺、改善冶金性能和降低软熔点的作用。

利用配用的褐铁矿和南非矿中较高的 w (A l2O3)来调整烧结矿中合适的铝硅比 w(A l2O3)2/w(S iO2)=0.10～0.35，以促进复合铁酸钙 (SFCA)的形成，通过生产表明这一情况十分有利于提高烧结生产率，可以改善烧结矿质量。另外，适当增加粗粒返矿配比，利用其在烧结中所起的骨架作用，能够减少烧结过程中出现的大量收缩，对提高烧结矿的强度和成品率有利。返矿配比可增加到30％以上。

由于一方面褐铁矿本身带进大量的吸附水和结晶水需要消耗一部分热量；另一方面其中的铁是以 Fe2O3形态存在的，要使 Fe2O3变成液相或促进 Fe2O3与脉石相互作用生成液相，均需要较高的烧结温度才能实现。由于配入的固体燃料较多，脱除结晶水后的 Fe2O3被还原和分解成为 Fe3O4，该矿物在烧结矿中的量多达33％以上，从矿物的强度顺序(CF一 Fe3O4一 Fe2O3一 CFS一C2F一玻璃质)可知，磁铁矿对提高烧结矿的强度是有利的。结合实际生产中，将燃料配碳比由4.1％提高到4.4％较为合适。

3.3 适当增加混合料水分添加量

针对褐铁矿粉湿容量大和制粒时适宜水分高的特点，需增加混合机内水分添加量，提高混合料的造球性能，提高料层透气性，改善烧结过程的气体动力学，控制混合料水分质量分数比磁、赤铁矿粉的要高1.5％～2.0％，一般在 8.0％～9.0％。虽然水分较高，但过湿的影响并不突出。

3.4 延长点火时间

为了使褐铁矿颗粒内的结晶水充分排除，以保证烧结矿的强度，可延长点火时间。点火时间由1.5 m in延长到2.0min，弥补了料层表面的热量不足，可以提高表层烧结矿的强度。

3.5 适当提高料层厚度

随着料层厚度增加，烧结生产率降低，成品率上升，转鼓强度先升后降，固体燃耗下降。分析认为，料层提高后，表层未烧好及强度差的烧结矿相对减少，上部供热充足和料层高温保持时间长，促进各种物理化学反应的进行，有利于烧结矿结构的改善，提高烧结矿强度和成品率。但料层过厚，降低了料层透气性，垂直烧结速度下降，生产率和利用系数降低较多，快速的同化封闭了烧结料层液相带的孔隙而降低料层透气性，使利用系数和成品率均下降。因此要控制合适的料层厚度，综合考虑各方面因素，一般控制在500mm～550mm(压料后)为宜。

3.6 适当压料

烧结前对烧结料进行预压，可增加容积密度，同时可减少料层的收缩量，提高烧结矿强度和成品率。采用在布料后的平料网上增加配重的措施，对料面进行预压，考虑料层透气性，压料量控制在15mm～30mm。

3.7 适当提高烧结矿碱度

实践表明，随着烧结矿碱度的提高，烧结矿的转鼓指数稳定在较好的生产水平。在烧结矿 w (SiO2)基本不变的情况下，配加到烧结混合料中的氧化钙数量增多，增加了 Fe2O3与氧化钙接触的机会，生成的铁酸钙数量增多，因而烧结矿的冷态强度提高。而且随着碱度的提高，烧结矿还原度和低温还原粉化率指标有所改善。当烧结矿碱度由1.95 (倍)提高到2.10(倍)时，烧结矿的转鼓指数稳定在 75.66％以上，满足了高炉需求，但当烧结矿碱度超过2.10时，各项指标提高幅度不大。

3.8 增加 SYP烧结增效剂配加量

SYP烧结增效剂的连续配加，可促使低温的高氧化气氛产生，提高铁酸钙 (SFCA)的生成量，降低固体燃耗用量和 FeO含量，提高烧结矿强度，改善烧结矿的粒度组成，特别是5～10mm部分。配加褐铁矿由10％到40％过程中，在烧结料中配加 SYP增效剂由0.03％提高到0.05％，可提高烧结矿的转鼓指数提3％以上，返矿率可降低1.48％，在一定程度上抑制了高褐铁矿烧结强度差、成品率低、固体燃耗高的问题，为高比例配加褐铁粉矿降低烧结矿成本奠定了良好的基础。

4 生产效果

永通公司在将褐铁矿配比由10％逐步增加到40％的生产实践中，对生产工艺参数进行调整，烧结矿碱度确定为2.10±0.12，燃料的配碳比为4.1％～4.4％，水分8.0％～9.0％，料层厚度为500mm～550mm，使配加40％褐铁矿下利用系数为1.987 t·m-2·h-1，转鼓指数达 76.05％，烧结矿粒度组成均匀，化学成分稳定，烧结矿品位达到56.03％，FeO的质量分数低于11％，还原度(R I)和低温还原粉化率(RD I)下降幅度不大，各指标均能满足高炉用料要求(见表3、表4、表5)。

表3 烧结矿化学成分 ％

表4 烧结矿粒度组成 ％

表5 烧结主要技术经济指标

5 结论

1)在烧结中配加高比例的廉价褐铁矿是降低烧结成本的有效措施，是烧结行业发展的必然趋势。

2)在高比例褐铁矿烧结的条件下，采取优化配矿、适当增加燃料用量、延长点火时间、提高料层厚度和烧结矿碱度、压料等技术措施，对稳定烧结矿产、质量有明显效果。

3)在烧结料中添加 SYP增效剂对强化高配比褐铁矿烧结十分有利。

4)根据永通公司现有原料条件，生产中将烧结矿碱度控制在2.10±0.12较为适宜，适宜的烧结物料水分为 8.0％～9.0％，料层厚度为500～550mm，燃料配碳比应控制在4.1％～4.4％。

5)从以上数据看，用褐铁粉矿烧结生产的利用系数不好，有偏差，有待我们进一步在生产中进行摸索。

[1]王旭，唐荣，陈军等.SYP增效剂用于褐铁矿烧结的试验研究.烧结球团，2006，31(5)：23-27.

[2]刘振林，杨金福，冯根生，高征铠.高配比褐铁矿的烧结试验研究.钢铁，2004，39(12)：9-13.

[3]胡洪天.强化褐铁矿烧结措施研究.四川冶金，2004(5)：39-42.

PRACT ICE O F SINTERW ITH H IGH RAT IO O F L IM ON ITE IN YONGTONG P IPES

Sun Tao L i X inbing W en L ixia Q iu Jiayongma Yongguang (Anyang Iron and Steel Group Yongtong Casting Pipe Co rpo ration)

The p ractice of sinterw ith high ratio of limonite of Yongtong casting PIPE Co.was p resented in this paper，and som e effective technicalmeasures intensifying the limonitic sintering p rocesswere p roposed and conducted.

limonite sintering cost technicalm ethod

＊联系人：孙涛，副经理，高级工程师，河南.安阳(455133)，安钢集团永通球墨铸铁管有限责任公司；

2009—10—15