提高烧结矿质量的技术措施

2012-10-13马永广高丙寅

河南冶金 2012年6期

马永广陈伟高丙寅

(安阳钢铁股份有限公司)

0 前言

高炉冶炼及技术经济指标的改善，原料是基础。安钢炼铁生产炉料结构中，烧结矿配用比例在70%以上。因此，稳定和提高烧结矿质量是对高炉技术经济指标的意义十分突出。近几年来，随着我国钢铁工业的发展，产能大幅增加，铁矿石资源逐步趋向多样化，品质趋向劣质化，对烧结矿质量控制带来了新的挑战。为了稳定和提高烧结矿质量，满足大型高炉冶炼需求，安钢炼铁厂烧结工序依据目前的工艺、原料条件，积极开展技术研究，主动采取了多项技术措施，取得了良好效果，有力促进了高炉的稳定顺行。

1 技术措施

1.1 加强原料结构优化试验研究

安钢烧结所用含铁原料品种较多，其品位、化学成分、粒度组成各不相同，成球性能、烧结性能及冶金性能差异较大。随着铁矿石资源的长年开采，市场可以接受的低磷铁矿储量逐年减少，优质铁矿开采矿区将陆续闭坑，导致铁矿石的来源更趋复杂化、品质更趋劣质化、矿种更趋多样化。为了合理利用铁矿资源，适应市场的变化，安钢加强了铁矿石烧结性能试验研究，对于新采购矿种使用前以及生产中原料结构的调整，首先进行烧结杯试验，通过试验研究分析烧结矿技术经济指标变化情况，如：品位、利用系数、转鼓指数、成品率、粒度组成及成本分析等，并相继开展了低硅烧结、低品位印度矿烧结、大比例粉矿烧结、大比例褐铁矿烧结等试验研究，为稳定和改善烧结矿质量提供最佳的原料结构方案及适宜的烧结工艺参数，同时加强对劣质资源的技术储备，为公司针对性采购提供指导性建议。

1.2 改进原料混匀工艺

原料混匀是烧结生产过程中极为重要的一个环节，是烧结矿质量稳定的前提。炼铁厂十分重视原料的混匀工作，根据工艺要求先后建成两个原料场，由于受场地限制以及烧结产能扩大的影响，原料场的混匀堆放能力已严重不足，客观上制约了混匀矿的稳定性。为此，炼铁厂结合原料场实际情况，采取多项技术措施，确保混匀矿的稳定性。首先，根据原料结构方案和公司采购计划，合理安排原料进场堆放，依据原料场堆放能力科学制定库存预警机制，通过降低库存来缓解堆放场地的不足，同时，根据不同原料的进场量合理规划堆放场地，避免混堆现象的发生;其次，根据原料结构试验研究的结果，对现有的矿种进行两个原料场合理分配、分流，如印度矿在第一原料场配加，就不再安排第二原料场使用，通过减少矿种来减轻原料场堆放场地压力;另外，对于成分波动较大的除尘灰、回收料、钢渣等杂料实施集中配加，配加前利用机械设备对其进行充分混匀，减少回收料在“直供”系统的配加，从而减少因成分波动、粒度偏析对混匀矿质量的影响。

1.3 优化熔剂结构

烧结生产所使用的熔剂有钙质熔剂和镁质熔剂，其中钙质熔剂有：石灰石、生石灰、消石灰;镁质熔剂主要有：菱镁石、高镁粉、蛇纹石、白云石、轻烧白云石等。生产中加入CaO的主要目的：一方面是强化烧结过程中矿化反应，促进铁酸钙生成，进而生产强度高、还原性好、粒度组成理想的烧结矿，满足高炉强化冶炼的要求;另一方面是使烧结矿成分达到一定的碱度要求，确保在高炉冶炼过程中少加或不加石灰石。随着技术进步及高炉造渣制度的改变，对入炉料中MgO的含量要求也日趋严格，烧结矿作为高炉炉料结构的主要原料，提高烧结矿中MgO含量，生产高MgO烧结矿是改善炉渣的流动性、促进高炉稳定顺行、提高技术经济指标的一项强化措施得到了广泛应用。

近年来，随着铁矿资源市场的变化，安钢烧结原料结构发生了较大变化，由精矿为主逐步变为以进口粉矿为主。进口矿粉的粒度粗且均匀，其大量使用一方面改善了混合料原始透气性，另一方面进口矿中MgO含量低、Al2O3含量高，造成烧结矿MgO含量急剧下降，炼铁高炉炉渣MgO含量降低，性能变差，对炉况顺行及生铁质量都会产生不利的影响。针对原料结构的变化，炼铁厂适时地对熔剂(钙质熔剂、镁质熔剂)及其结构进行了大量的优化试验，依据烧结杯试验研究的结果，生产中对熔剂结构进行了调整，钙质熔剂由全生石灰变为生石灰+石灰石粉，镁质熔剂由轻烧白云石变为生白云石。熔剂结构优化调整后，烧结矿的质量有明显改善，尤其是碱度、MgO稳定率均有较大幅度提高，生石灰的使用量也大幅减少，大大缓解了生石灰的采购压力，有利于外购生石灰质量的提高。同时，混合机、料仓粘堵料现象减轻，混合料水分波动减小，生产更趋稳定。

1.4 实施均匀烧结技术

所谓均匀烧结，是依据碳在混合料不同粒级中的分布规律，采用“整粒、分散、偏析”作用的布料方式，使烧结料粒度及碳在台车上分布合理，即从上到下混合料粒度逐渐变粗，而固定碳含量上高下低的一种烧结方法。实施均匀烧结不仅可降低燃料消耗，降低烧结矿中FeO含量，改善烧结料层透气性，提高烧结矿产质量，还可为高炉提供冶金性能均匀、稳定、一致的烧结矿，进而促进高炉顺行、高产、低耗。

为了更好地实施均匀烧结技术，首先对布料设备进行了改进，由泥辊+反射板布料改为泥辊+多辊布料，并根据碳偏析的要求调整各辊之间的间隙。其次，根据进口矿的大量使用带来含铁原料的原始粒度变化，适时地开展了燃料粒度优化烧结杯试验，根据试验结果对烧结系统生产中对燃料粒度控制要求进行了调整，燃料粒度上限由≤3 mm调整为≤5 mm，其中燃料粒度≤3 mm的粒级含量由≥90%调整为≥70%，通过燃料粒度调整使之与原料粒度变化相匹配。调整后，烧结料层碳偏析程度较理想，烧结料层上、中、下三层最高温度相差变小，烧结过程比较均匀。

1.5 加强烧结机漏风治理

“烧结生产，以风为纲”，是烧结工作者早已达成的共识。目前，国内烧结机普遍存在漏风率高问题，解决漏风也成为烧结行业一大难题。过高漏风率不仅制约着烧结生产能力的提高，还造成生产成本上升，各种消耗升高。在治理系统漏风方面，采取了多项技术措施，提高烧结料层的有效风量和生产的均衡稳定性。首先，对主要漏风点的密封装置进行改进，如机头机尾的转架式密封改为多级磁力迷宫密封技术，利用耐高温磁铁的磁性吸附细小磁性矿粉颗粒，通过磁性颗粒的交错排列移动，达到无间隙密封效果;其次，针对烧结机篦条糊堵较为严重的现象，炼铁厂成立工艺技术研究小组，重点解决篦条糊堵问题。根据对糊堵原因分析，结合现场生产实际，有针对性地采取了如下改进措施：设备方面，对进厂的篦条材质、制造质量及几何尺寸进行严格把关验收，同时加强设备点检及维护，对烧蚀、变形严重的篦条要及时更换;生产操作方面，严格控制混合料水分、配碳量，减少其波动。合理控制烧结速度、负压、烧结终点等参数;工艺方面，停用机头料仓蒸汽预热工艺，避免“过湿现象”的形成。

1.6 烧结矿表面喷洒改性剂

随着进口矿的大量使用，烧结矿高温冶金性随进口矿比例的增加呈逐渐变差的趋势。安钢使用的进口矿以赤铁矿为主，其主要成分为Fe2O3。为改善烧结矿的高温冶金性能，降低烧结矿低温还原粉化率，采取了烧结矿表面喷洒改性剂溶液的技术措施。通过喷洒改性剂溶液(见表1)，烧结矿低温还原粉化性能有了显著改善，表2为炼铁6号高炉工业试验期间的指标对比。

表1 喷洒前后烧结矿低温还原粉化指数和还原度对比 %

表2 喷洒前后6号高炉主要技术指针对比

2 生产应用

近几年来，烧结技术人员坚持烧结矿质量满足高炉大型化优质冶炼为已任，在围绕提高烧结矿质量方面，做了大量的工作，采取了多项技术措施，达到了预期效果。混匀矿质量指标得到明显改善(见表3)，烧结矿指标TFe、R、MgO的稳定率均有大幅度提高，返矿率和固体能耗均明显下降，粒度组成更趋合理，高温冶金性能也得到显著改善，为强化高炉冶炼提供了优质原料保证。