硫酸渣在烧结配料中的应用

张海燕，王星，李新鹏

（新疆昆玉钢铁有限公司）

1 前言

新疆昆玉钢铁有限公司配置210m2烧结机一台，采用带式抽风烧结工艺，2013年建成投产，设计年产218万t烧结矿，利用系数1.31t/m2·h，供昆玉钢铁2座450m3高炉使用。受疆内钢铁产能影响，烧结压缩产能，采用间歇性生产方案，昆玉以现有烧结机配置，结合自身原料条件，不断地优化生产工艺，降低生产成本及工序能耗。

硫酸渣作为一种富含铁元素的二次资源，还含有少量的铜、锌等元素，以及较高的有害元素硫。目前硫酸渣的二次利用主要是制备建材、颜料，利用率较低。若能通过烧结工艺研究，实现硫酸渣在炼铁烧结的应用，将大大降低原料成本，为此昆玉公司在烧结工序进行了配加硫酸渣试验研究。

昆玉烧结使用硫酸渣为红渣以Fe2O3为主要成分，拟通过逐步配加硫酸渣试验，确定烧结生产中硫酸渣的最佳使用比例。

2 烧结配矿方案

昆玉烧结配料主要含铁原料成分见表1。

表1 烧结配料结构中主要含铁原料成分 %

续表1

通过不同的配矿结构试验，验证了硫酸渣配加比例变化在低硅烧结条件下，烧结矿产、质量变化，寻求在昆玉原料条件下，配加硫酸渣的最佳比例及生产工艺控制参数。

2.1 基准期

（1）工艺控制。以不配加硫酸渣烧结作为基准期，烧结矿SiO2含量5.2%～5.4%，碱度1.8～1.9，铺底料厚度20～30mm,料层厚度700～750mm,点火时间为1.5min，点火温度1100℃，烧结终点温度400～460℃，烧结矿FeO含量控制9%～11%，混合料水分7.5%±0.2%。

为充分利用内循环物料，降低生产成本，对除尘灰、钢渣、氧化铁皮等与一定精粉进行预配料形成混匀料。

（2）配矿结构及烧结矿指标。基准期配矿结构A及成分见表2，表3。烧结矿物理性能见表4。

表2 基准期配矿结构A

表3 基准期烧结矿成分

表4 基准期烧结矿物理性能 %

2.2 试验期

配矿基准工艺参数不变。试验分阶段进行，第一阶段配加硫酸渣2%（配矿结构B），按此工艺参数控制，若烧结矿强度好，返矿稳定，稳定生产一段时间后，继续进一步试验；若烧结矿质量变差，相应的进行生产措施调整，待生产稳定后，提高硫酸渣配比至4.5%（配矿结构C），稳定生产一段时间后，提高硫酸渣配比至5.5%（配矿结构D），逐步分阶段验证不同硫酸渣配比下烧结矿质量变化。试验期配矿结构、参数变化、烧结矿化学成分及物理性能分别见表5、表 6、表 7、表 8。

表5 试验期分阶段配矿结构 %

表6 试验期工艺参数变化

表7 试验期烧结矿成分 %

表8 试验期烧结矿物理性能

3 试验结果分析

在配加硫酸渣初期，烧结矿质量有明显下滑，烧结矿转鼓指数由未配加硫酸渣的79.66%降低至76.36%，烧结矿中＜10mm的比例由10.69%升高至13.28%，烧结矿质量明显变差，针对质量变差，通过烧结矿质量提升。

采取主要措施：（1）配加硫酸渣期间，适当上调混合料水分。未配加硫酸渣时，烧结混合料水分控制标准为7.5%±0.2%，配加硫酸渣初期混合料水分仍按照原标准控制，硫酸渣水分25.52%，配加硫酸渣后原料中水分增加，操作上采取降低混合料配水量，烧结过程反而出现了负压升高，料层降低的问题，烧结负压由原来的12.83kPa提高至14.45kPa。经对混合料粒度进行检测发现，混合料中＜3mm的比例有所升高，混合料造球效果降低。

分析原因：硫酸渣粒度较细，-200目比例达到95.14%，在混合料造球过程主要为粘附粒子，硫酸渣亲水性好，湿容量较大。根据经典制粒的相关理论，湿容量较大的烧结混合料其制粒时混合料所需要的水分相应提高。于是操作上上调了混合料的水分控制标准，由原来的7.5%±0.2%提高至8.0%±0.2%，混合料水分提高后，料层透气性提高，烧结机负压降低，由14.45kPa降低至13.15kPa，料层厚度提升，烧结矿质量提升。

（2）加强换料时的工艺控制。因昆玉烧结使用硫酸渣为红渣，硫酸渣落地存放，容易造成现场环境污染。鉴于目前国家环保要求，昆玉烧结采用硫酸渣不落地直接入仓的消耗方案，经原料场混匀系统与其它精粉、除尘灰、钢渣等物料混合料由烧结配料使用，前期受硫酸渣物流货运及供应影响，在烧结生产中硫酸渣频繁断料。因前期经验不足，对混合料水分、造球效果的提前判断能力不足，导致在烧结换料时烧结过程波动，影响了烧结矿质量。针对换料期间的工艺控制波动，首先提前做好硫酸渣供应不足的配料预案；其次做好换料期间的混合料水分控制，硫酸渣断料后及时下调混合料水分，保证混合料透气性的稳定，通过采取调整措施后，烧结在配加硫酸渣期间的烧结过程稳定性增强。

为进一步发挥硫酸渣的性价比优势，配矿结构B稳定一段时间后，采用配矿结构C（增加硫酸渣配比至4.5%）组织生产，稳定一段时间后，继续增加硫酸渣配比，采用配矿结构D(提高硫酸渣配比至5.5%)，因硫酸渣ZnO含量相对较高，随着硫酸渣的配比提高，烧结矿ZnO含量分别升高至0.055%、0.063%，操作上相应上调混合料的水分，由7.9%逐步提高至8.1%，烧结矿质量逐渐升高，转鼓指数由78.37%升高至80.43%，低温还原分化指数有所下降。分析认为主要是烧结矿MgO含量下降影响，MgO含量由2.47%降低至2.26%，但总体烧结矿质量满足高炉冶炼要求。因硫酸渣ZnO含量较高，在昆玉原料条件下进一步提高硫酸渣配比，会造成烧结矿ZnO含量增加，增加高炉入炉锌负荷。考虑高炉的长期稳定顺行，硫酸渣配比应控制在6%之内，在提高烧结矿质量的前提下，最大限度地降低烧结原料成本。

4 成本效益

昆玉烧结配加硫酸渣后，原料成本大幅降低，硫酸渣相比昆玉烧结主要铁精粉每吨具有118元的性价比优势，2018年累计消耗硫酸渣3万t，实现创效354万元。

5 结论

（1）昆玉烧结原料条件下，配加硫酸渣烧结时混合料的水分应根据硫酸渣配比的提高逐步上调，才能保证混合料的造球效果，提高烧结混合料的料层透气性。

（2）昆玉烧结原料条件下，考虑硫酸渣及进口主流B矿粉ZnO含量相对较高的特点，硫酸渣的配比不宜太高，控制在6%之内，烧结矿ZnO含量控制在0.065%之内，是高炉炉况正常顺行与原料结构优化降本的最佳平衡点。

（3）受昆玉原料条件限制，硫酸渣配加比例受限，硫酸渣比例超过5.5%后，硫酸渣烧结时烧结矿质量及各项指标尚不明确，需在后续原料条件变化后，进一步验证。