济钢烧结配加石灰石粉的试验研究及应用

2013-10-13夏世元华旭军杨鲁光

河南冶金 2013年1期

夏世元华旭军杨鲁光

(济南钢铁集团公司)

0 前言

目前烧结使用的熔剂主要有石灰石、白云石、消石灰、生石灰等［1］。生石灰强化烧结的作用已被广泛认可。但随着国内铁矿石资源的日益紧缺，国外矿粉比例大幅提高，其粒度较国内矿粉粗且均匀，混合料原始透气性较好。在这种新的原料结构条件下，通过全生石灰烧结来强化生产的作用已经被削弱。

济钢400 m2烧结机原熔剂结构为生石灰和轻烧白云石，烧结矿碱度2.05倍，由于熔剂用量大，混合料制粒效果较好，造成混合料透气性过好，不仅使熔剂成本升高，还影响了烧结矿质量。为此，济钢烧结从熔剂结构入手，开展了石灰石粉替代部分生石灰粉的生产实践，取得了降低熔剂成本、提高烧结矿质量的预期效果。

1 试验情况

1.1 试验设备及参数控制

试验首先将原料按配比经人工用电子秤称量后，在混合机内干混4 min，再加水混合2 min。再往Ф250 mm×590 mm烧结杯内装料，装料高度600 mm(含铺底料)，压下5 mm。用焦炉煤气点火，点火温度为1100 ±50℃，点火负压为6.5 kPa，点火时间1.5 min。点火完毕后将负压调到12.5 kPa进行烧结，当废气温度达到最高并开始下降的瞬时为烧结终点，继续抽风冷却，当废气温度降低到200℃时停主抽风机倒出烧结饼，经单辊破碎机破碎后，做落下实验3次、再分别经筛孔为40 mm、25 mm、16 mm、10 mm、5 mm振动筛筛分，取筛分后10 mm～16 mm、16 mm ～25 mm、25 mm ～40 mm 粒级成品矿共3 kg做转鼓实验，再取成品矿送质检中心做化学成分、RDI等检测。

1.2 试验原料条件

为使试验更加接近实际生产状态，试验用原料均取自于400 m2烧结机现场。济钢400 m2烧结机含铁原料以澳洲粗粉、巴西粗粉为主，占含铁原料总量的60%以上。中和料结构、主要原料成分及熔剂成分分别见表1、表2、表3。

表1 济钢400 m2烧结机中和料结构wt.%

表2 济钢400 m2烧结机原料成分%

表3 济钢400 m2烧结机熔剂成分 %

1.3 试验方案

为了研究现有生产条件下，用石灰石粉部分取代生石灰作为熔剂降低烧结矿成本的效果，以及对烧结生产指标的影响，试验在生产用原料结构的基础上进行了熔剂结构调整。设定烧结矿中MgO含量为3.30%，碱度R=2.05倍。熔剂试验方案详见表4。

表4 熔剂试验方案 kg/t

2 试验结果及分析

根据试验方案安排，分别进行两个方案的试验，为减小外在因素对试验结果的影响，每个方案安排两次试验，两次试验的平均值作为最终的试验结果，试验结果见表5。

表5 烧结杯试验数据

从烧结利用系数和垂直烧结速度来看，垂直烧结速度降低，原因是生石灰用量降低后，混合料粒径减小，透气性过好的问题得以抑制。但烧结利用系数略有提高，原因是配加石灰石粉后，因为垂直烧结速度的降低，烧结过程矿化反应时间延长，烧结矿质量得以改善，成品率提高了2.22%。

从烧结矿粒度组成看，＜5 mm粒级降低0.09%，10 mm ～5 mm 粒级上升了 0.12%，但整体上变化不大。

从烧结矿低温还原粉化率来看，两种烧结矿低温还原粉化率分别为78.05%、78.66%，都能满足高炉生产的要求。

从烧结矿固体燃料消耗看，配加石灰石后，生熔剂的增加，导致烧结矿固体燃料消耗上升了1.7 kg/t烧结矿。

3 生产应用情况

根据试验情况，2011年12月在济钢400 m2烧结机进行了生产应用。应用期间，石灰石用量12 t/h，配比 1.66%。

3.1 过程参数分析

在配用了1.66%的石灰石粉后，配碳量有所上升，这可能与石灰石分解需要热量有关［2］。同时，生石灰粉用量下降，其质量的波动对生产过程的影响也相对减小，从混合料水分变化趋势发现，试验期水分波动范围减小了0.20%左右，这些都有利于烧结过程的稳定。另一方面，生石灰用量的下降，导致混合料料温降低，原始负压有所上升，大烟道废气温度略有下降，但机尾温度仍处于比较理想的水平(400℃左右)。不同时期的混合料配比及主要过程参数分别见表6、表7。

表6 不同时期的混合料配比 %

表7 不同时期的过程参数

3.2 对生产指标的影响

从烧结矿物理性能来看，试验前后转鼓指数、＜5 mm及10 mm～5 mm粒级变化不大。主要变化为＞40 mm粒级减少了0.44%，25 mm～10 mm粒级上升了 0.23%，40 mm～25 mm粒级上升了0.19%，整体上来看粒度更加均匀，有利于高炉冶炼［3］，见表8。

表8 不同时期的烧结矿物理指标

从经济技术指标来看，主要变化为固体燃耗上升了1.38 kg/t，虽然固体燃耗受其它因素影响较大，但从理论计算和实际生产情况来看，使用石灰石后固体燃耗上升的趋势是不变的。其次，R稳定率提高了6.12%，从试验期烧结矿化学成分来看，CaO的波动明显减小，因CaO波动导致废样个数也减少，这与石灰石质量的稳定和生石灰用量的减少是分不开的，不同时期的经济技术指标见表9。