安钢烧结机配加澳褐铁矿粉的生产实践

2020-10-21刘月建郭军伟赵恒山

河南冶金 2020年4期

刘月建郭军伟公毅赵恒山

(安阳钢铁股份有限公司)

0 前言

安钢本部3 台烧结机长期大比例使用了两种澳褐铁粉矿。由于这两种矿粉均为高水化程度的褐铁矿，虽然同化性能和流动性较好，但烧损较大[1-4]，大比例配加时存在燃耗升高，烧结矿结构松散、强度变差的问题[5]。为确保大比例配加该褐铁粉矿而又不影响烧结矿质量，安钢技术人员对包括该粉矿在内的多种矿粉进行了基础性能研究，通过配矿优化技术与其他矿粉的基础性能进行优势互补[6-7]，同时在烧结生产操作上采取了一系列强化措施，保证了烧结生产过程的稳定以及烧结矿产、质量达标。

1 澳褐铁矿粉的理化性能

1.1 两种褐铁矿粉的化学成分特点

安钢使用的澳褐铁矿A 粉和澳褐铁矿B 粉以及其他主要品种铁矿粉的化学成分见表1。

表 1 安钢所用主要矿粉的化学成分 %

从表1 可以看出，两种粉矿的品位均在58%左右，且均为高铝矿粉，尤其是澳褐铁矿B 粉的Al2O3含量达到2.45%，为目前安钢所用矿粉中Al2O3含量最高的品种，且两种矿粉均为褐铁矿，烧损较高，其中澳褐铁矿A 粉的烧损达到9.34%，澳褐铁矿B 粉的烧损为7.85%，两种矿粉的烧损也是目前所用矿粉中最高的。

1.2 两种粉矿的粒度组成

澳褐铁矿A 粉和澳褐铁矿B 粉的粒度组成见表2。

表 2 澳褐铁矿 A 粉和澳褐铁矿 B 粉的粒度组成 %

从表2 可以看出，两种矿粉的粒度组成接近，粒度＞6.3 mm 的占比分别为18%和15%，粒度≤0.15 mm 的占比分别为6%和7%，矿粉总体粒度偏粗，有利于提升料层透气性。

1.3 两种褐铁矿粉的同化性和液相流动性能

澳褐铁矿A 粉和澳褐铁矿B 粉的同化温度和液相流动指数见表3。

表3 安钢在用几种铁矿粉的同化温度和流动指数

从表3 可以看出，两种褐铁矿粉的同化温度均在1 200 ℃左右，两种褐铁矿粉的流动性均较好，尤其是澳褐B粉的流动性指数达到了5.27倍，为安钢目前所使用的矿粉中流动性最好的品种。

2 配加褐铁矿粉出现的问题

2.1 烧结矿Al2O3 含量平衡难度大

澳褐铁矿B粉的Al2O3含量典型值为2.5%左右，澳褐铁矿A粉的稍低，为1.8%左右。因高炉要求炉渣镁铝比≥0.45，所以烧结矿Al2O3的含量越高，MgO 的含量也需要跟随上调，一方面使烧结矿品位降低，另一方面过高的Al2O3和MgO 含量也不利于烧结矿转鼓强度。所以，在提高澳褐铁矿粉配加比例时，烧结矿Al2O3含量平衡难度较大，需要充分考虑烧结矿Al2O3含量和高炉炉渣Al2O3含量的要求，合理控制配加比例。

2.2 矿粉粒度偏粗影响烧结矿强度

澳褐铁矿A粉和澳褐铁矿B粉两种矿粉的粒度均偏粗，大粒级占比较高，一般认为，富矿粉烧结，混合料平均粒度在3.8～4.8 mm 较为合适，大粒级的矿粒在混匀和制粒过程中不利于与熔剂和燃料混合，在烧结过程中与熔剂和燃料的接触面积也较小，不利于烧结矿的均质性，烧结矿较为松散。且大粒级矿粉配比过高时，烧结料层透气性过好，燃料燃烧速度快，烧结温度低，也不利于烧结矿强度。因此，提高褐铁矿比例需要考虑混合料的平均粒级、提高精矿比例以及加强压料水平来满足烧结过程对透气性的要求。

2.3 烧结矿固体燃耗升高

澳褐铁矿A 粉和澳褐铁矿B 粉两种矿粉均为高水化的褐铁矿，结晶水含量较高、烧损大，由于结晶水的分解需要消耗大量的热量，结晶水分解后导致烧结矿呈现多孔疏松状态，烧结矿强度和成品率均会受到影响。因此，大比例配加澳褐铁矿粉时需要适当提高烧结燃料配比，从而导致烧结矿固体燃料消耗升高。

3 烧结机配矿结构及操作参数优化

3.1 烧结机配矿结构优化

根据高炉生产需要，安钢结合生产实际展开了技术攻关，摸索确定了烧结矿适宜的成分结构，具体见表4。

表4 烧结矿成分标准要求

澳褐铁矿A 粉和澳褐铁矿B 粉作为高Al2O3的褐铁矿，在矿粉结构搭配上需要与低铝的赤铁矿或精矿粉搭配，保证烧结矿Al2O3含量≤2.0%。同时，烧结矿中MgO 的含量根据高炉Al2O3含量和炉渣镁铝比的要求应设定在1.6%～1.8%范围内，才能保证烧结矿镁铝比和铝硅比达到配矿要求。

装备大型化之后，对烧结矿性能和高炉顺行状态提出了更高的要求，技术人员对于褐铁矿粉的大规模使用经历了一段时间的摸索和工业试验，使用品种由最初的四个品种搭配或轮替，转变为目前以澳褐铁矿A粉为主、澳褐铁矿B粉为辅，同时根据不同机组对烧结矿指标的要求微调，褐铁矿粉的总配加比例由0～40%不等逐步固定为25%～30%。以3#烧结机为例，2016 年，3#烧结机褐铁矿的配加比例最低为8%，最高为41.69%，波动区间为33.69%，波动幅度较大；2017 年，3#烧结机褐铁矿的配加比例最低为22%，最高为30%，波动区间为8%，波动幅度大幅度缩窄，褐铁矿的配加比例稳定性逐年提高。各年度3#烧结机褐铁矿配加比例变化见表5 和图1。

表 5 2016 年～2018 年 3# 烧结机褐铁矿种比例变化 %

图1 2016 年～2018 年3#烧结机褐铁矿比例变化

3.2 烧结配煤结构优化

由于褐铁矿烧结时结晶水分解需要消耗较多热量，因此，需要提高燃料配比来弥补热量损失，造成固体燃料消耗升高。技术人员通过烧结杯实验和工业试验证明：最大限度低减少燃料中≤0.5 mm 含量部分，可以有效提高燃料利用效率，降低固体燃料消耗。

为此，技术人员采取了合理控制焦粉和煤粉比例、降低混和燃料水分、实行焦煤分开破碎等措施。在此基础上，3#烧结机在一系列燃破系统上加装了波纹筛预筛分装置，在进入破碎辊之前将≤3 mm的焦粉或煤粉提前筛出，筛分效率可达到70%左右。使得各机组在提高燃料粒度合格率的同时，减少了小粒级燃料占比，提高了燃料利用效率，抵消了褐铁矿配比升高带来的影响。技术攻关前后，3#烧结机燃料粒度分布变化见表6。

表 6 攻关前后 3# 烧结机燃料粒度组成变化 %

3.3 烧结机生产参数优化

随着澳褐铁矿粉配比的提升和稳定，对烧结生产过程参数也做了相应优化，主要包括以下几个方面：

（1）因为褐铁矿粉烧损较高，化学水分解耗热需求增加，所以技术人员经过摸索，将烧结机点火温度控制标准由（1 000±50）℃略上调到（1 050±50） ℃。

（2）随着褐铁矿粉配比的提升，烧结混合料加水量应适当降低，主要原因为褐铁矿粉自身含水量较大，且矿粉粒度较粗，亲水性不强，混合料水分不宜过湿。在当前褐铁矿配比23%～28%的条件下，混合料水分适宜范围确定为6.8%～7.2%。

（3）褐铁矿粉粒度较粗，烧结料透气性较好，且矿粉烧损较大，烧结后料面收缩现象增加。为此各机组压料辊重量增加一倍至300 kg，并增加可调式配重，加长增重版边缘小压料辊，生产中加强了平料和压料，防止透气性过好造成的垂直燃烧速度过高，提升了烧结矿强度。

4 烧结矿产质量指标变化

近年来，在提高烧结矿品位的要求下，为降低烧结矿中的Al2O3含量，澳褐铁矿A粉使用量有所增加。由于高炉对烧结矿质量要求不同，安钢各机组烧结矿的SiO2有所差异，一般控制均值在5.3%～5.7%，烧结矿碱度均按2.00±0.10 控制，各机组烧结矿的Al2O3含量能够满足≤2.0%的要求，烧结矿成分稳定。

在配比结构优化的同时，技术人员对烧结机工艺设备和操作参数进行了同步提升，在满足烧结矿成分指标要求的前提下，烧结矿产量、固体燃料消耗保持在稳定水平，强度指标略有改善。攻关前后，各机组烧结矿强度指标完成情况见表7。