Malaysia矿正交烧结试验及应用

杨玉兵 周永平 张红丽

(安阳钢铁股份有限公司)

0 前言

目前，钢铁行业处于产销两难、效益特别不好的时期，降本增效是企业生存的关键，铁前成本占钢铁成本的70%以上，铁矿石又占铁水成本约70%，因而降低原料结构成本是降低铁水成本的关键。在目前铁矿资源种类繁多的情况下，寻找非主流低价矿是降低铁水成本的一个重要途径［1－2］。

Malaysia 矿相比于巴西、南非、澳大利亚等进口矿，运距有着天然优势，且其作为新开发资源，具有一定的价效优势，用来替代某些中低品位矿石对公司脱贫解困有重要意义。基与此有必要对Malaysia矿的烧结试验和相应的性能检测，为生产使用提供技术支撑。

1 试验条件

1．1 试验设备参数及工艺条件

试验所用原料均取自安钢原料现场。试验的各种原料按配比采用人工称量倒入圆锥混合机内，首先混匀90 s，添加雾化水的同时再混匀90 s，然后消化5 min，再混匀180 s 进入布料器中进行布料，烧结终点由人工进行判断。烧结达到终点后倒出烧结饼，经单辊破碎后，进行自然冷却。具体试验设备参数和工艺条件见表1。

表1 实验设备规格和工艺条件

1．2 原料条件

本试验所用Malaysia 矿取自原矿产地，其具体化学成分和粒度组成见表2、表3，其余含铁矿物和熔剂均取自原料现场，固体燃料为无烟煤和焦粉(比例为1:1)。

表2 Malaysia 矿粒度组成

表3 Malaysia 矿化学成分

本试验烧结矿碱度为1．95 倍，MgO/Al2O3为1:1，利用生石灰调整烧结矿碱度，白云石调整烧结矿MgO 含量，为模拟现场，另外添加3kg 返矿，总返矿比例为11．3%。试验具体结构及比例见表4。

表4 试验结构配比 /%

根据表4 中的数据，选取S3、S6、S7(燃料量相同、Malaysia 矿比例不同)三个为基础试验方案，对Malaysia 矿配加比例、工艺参数和操作参数进行正交优化试验。选择L9(34)正交表［3－4］，其为四因素、三水平问题构成，共需要进行九组试验。因素和水平的具体数据见表5、表6，每个因素均为三水平，都具有出现的机会均等和搭配均衡的特点。

2 试验结果分析

2．1 试验结果

根据以上设计的L9(34)正交表配料做烧结杯试验，其烧结矿技术经济指标见表7。

将所列的因素和水平进行整理，根据表7 的烧结矿技术试验数据进行综合评比试验结果，正交优化试验结果见表8。

2．2 试验指标的正交结果极差分析

根据表8 正交化实验结果进行极差分析，结果分析见表9。

表5 设计因素水平(工况条件)

表6 L9(34)正交表

表7 烧结矿技术经济指标

表8 正交优化试验结果

表9 试验结果分析(正交极差分析)

由表9 可以看出，对试验指标转鼓指数影响最大的是Malaysia 矿配加比例，其次为燃料比例，其影响次序为 ADCB，最优的工艺参数组合为A1B1C1D2;对－10 mm 含量试验指标影响最大的是混合料水分，其次是Malaysia 矿配加比例，对－10 mm含量指标影响的次序为CABD，指标最优的Malaysia 矿比例和工艺参数组合为A3B1C2D3。Malaysia 矿配加比例为7% ～14%时对烧结矿指标影响不大，但考虑到生产中要配加Malaysia 矿和高炉的接受能力，Malaysia 矿配加比例建议选择7% ～10%。

2．3 高温性能结果

为考察Malaysia 矿配加比例对烧结矿融滴性能的影响，选择S3 和S6 烧结矿试样进行了高温冶金性能对比，配加Malaysia 矿后熔滴性能变化见表10。

表10 配加Malaysia 矿矿后熔滴性能变化

由表10 可以看出，配加7%的Malaysia 矿后，软化区间变窄，软熔区间略微变宽，最大压差有所下降，但与配加前相比，高温冶金性能变化不大。在降低成本的同时，仍可满足高炉对烧结矿冶金性能的要求。

3 试验结论

综合上述试验及分析，得到如下结论:

1)随着Malaysia 矿取代SSF 矿，随着配比的增加，转鼓指数和－ 10 mm 含量指标逐渐劣化，－10 mm粒度指标劣化程度更为明显。

2)由正交分析结果可知，影响转鼓指数最大的因素是Malaysia 矿的配比，其次是燃料配比;对－10 mm含量指标影响最大的因素是混合料水分，其次是Malaysia 矿配比。

3)配加Malaysia 矿后，熔滴区间稍微变宽，综合高温冶金性能变化不大。

4)在综合考虑质量要求的前提下，尽可能的降低烧结矿的成本，Malaysia 矿配加比例和工艺参数选择A3B1C2D3 组合较适宜。即在该原料结构下选择7%的Malaysia 矿配加比例，生产中采取适当降低负压和增加混合料水分，并适当增加固体燃料比例等措施可生产满足高炉要求的烧结矿。

4 工业应用情况

2014年1月，原料场未配加Malaysia 矿之前，烧结矿性能指标稳定，选取为基准期。另选取Malaysia 矿应用比例最大的5月做为试验期，根据试验结论，运输部炼铁厂调整用料计划和操作参数，保烧结矿产质量各项经济指标见表11。

表11 炼铁厂1#烧结机1、5月烧结矿技术经济指标

由表11 可以看出，与基准期相比烧结矿品位进一步提高，转鼓指标变化不大，Al2O3含量有一定的降低，有利于高炉生产，但－10 mm 的含量有一定的增加，总体而言烧结矿质量指标未发生明显变化。

5 结语

利用正交试验方法研究表明:通过优化烧结工艺参数，配加一定比例的Malaysia 矿不会影响烧结矿经济技术指标，同时可通过强化操作过程改善烧结矿质量。Malaysia 矿较SSF 矿有一定价效优势，配加Malaysia 矿可有效降低烧结矿成本，从而达到降低铁水成本的目的。

［1］华旭军，申爱民，周长强，等． 济钢320 m2烧结机配加经济矿料生产实践［J］． 山东冶金，2011，33(3):1 －4．

［2］张红丽． 印度GOA 低品位矿烧结正交优化试验［J］． 河南冶金，2013，21(2):4 －5．

［3］栾军．现代试验设计优化方法［M］． 北京:上海交通大学出版社，1995:45 －62．

［4］北京大学数学力学系数学专业概率统计组．正交设计［M］．北京:人民教育出版社，1976:36 －38．