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1、包钢低硅烧结工艺优化研究来源：烧结球团更新时间：09-11-416:47作者:郝志忠,吴胜利,郭卓团,罗果萍,王艺慈,张芳,王永斌摘要:为了提高入炉矿品位,降低高炉渣量,通过微型烧结试验研究了包钢低硅烧结条件下,烧结温度、配碳量、烧结矿碱度、SiO2含量、MgO含量等参数对烧结矿粘结相强度的影响,并在此基础上进行了烧结杯验证试验,为包钢优化低硅烧结工艺参数提供了依据。关键词:低硅烧结,转鼓强度,工艺优化1 前言低硅烧结能改善烧结矿的冶金性能,减少高炉冶炼过程中产生的渣量,减薄软熔层,提高滴落带的透气性,因而有利于高炉顺行和降低焦比[1]。同时,减少
2、渣量还有利于增加高炉的喷煤量。一般认为铁矿石TFe含量提高1%,高炉焦比降低2%,产量提高3%。因而,低硅烧结能给企业带来巨大的经济效益。随着包钢选矿技术的不断进步,铁精矿品位日趋提高,目前自产白云鄂博铁精矿的SiO2含量已降低到210%～410%,为低硅烧结矿的生产及高炉采用低硅烧结矿冶炼提供了物质基础。由于铁矿粉中的SiO2是烧结过程中产生足够液相以使物料粘结的基础,也是保证烧结矿具有较高强度的前提,所以采用低硅铁矿粉烧结时,烧结矿质量特别是机械强度可能明显变差[2]。尤其对于白云鄂博铁矿粉来说,由于富含CaF2、K2O、Na2O,在烧结过程中
3、CaF2可吸收CaO和SiO2生成枪晶石,从而减少形成铁酸钙的有效CaO数量,使铁酸钙的生成量显著降低;而K2O和Na2O主要分布于硅酸盐玻璃质中,是玻璃质的稳定剂,有利于玻璃质的形成,也会抑制铁酸钙的生成。因此,在碱度一定的情况下,包钢铁矿粉生产的烧结矿铁酸钙含量远低于普通烧结矿[3],低硅烧结矿的强度问题就更加突出。为此,我们通过微型烧结试验研究了包钢低硅烧结条件下,烧结温度、配碳量、烧结矿碱度、SiO2含量、MgO含量等参数对烧结矿粘结相强度的影响,并在此基础上进行了烧结杯验证试验,为包钢优化低硅烧结工艺参数提供了依据。2 微型烧结试验粘结相
4、强度是指铁矿粉在烧结过程中所形成液相对其周围矿粉进行固结的能力。由于烧结矿是由粘结相粘结未熔含铁矿物而形成的非均质矿物,其含铁矿物的强度要高于粘结相强度,故粘结相自身强度就成为制约烧结矿强度的重要因素。在其他条件相同的情况下,粘结相自身强度高,烧结矿强度也高。故本文以粘结相强度为表征来研究相关烧结因素对烧结矿强度的影响。首先采用红外微型烧结炉[1]就低硅烧结温度、碱度、SiO2含量、MgO含量对烧结试样粘结相强度(烧结基础特性)的影响进行了四因素四水平正交试验,试验方案及结果列于表1。试验所用矿粉为包钢烧结常用原料,其中自产精矿与澳矿配比为85∶1
5、5,褐铁矿粉为高硅矿,用量较少,主要用作SiO2含量调节,各种原料的化学成分列于表2。试验时,通过改变不同矿粉的配比来调整试样的SiO2含量,加入CaO、MgO等化学纯试剂调整试样的碱度和MgO含量。根据正交试验结果(表1)可知,极差越大,对粘结相强度影响越大。各因素对包钢低硅烧结矿粘结相强度影响的强弱顺序是:烧结温度>碱度>MgO含量>SiO2含量。根据极差分析可知,A条件(即SiO2)中最优为A1(表1中Σ(1)/12为451,粘结相强度最高值),依此类推,粘结相强度的最优烧结参数水平为A1B2C1D4,即SiO2含量4.0%,碱度2.5,烧结
6、温度1200℃,MgO含量116%。3 烧结杯验证试验根据正交试验结果,选择三个具有代表性的试验点做烧结杯验证试验,试验编号分别为1#、2#、3#。其中3#为正交试验粘结相强度的最优水平,即低硅、高碱度、低MgO试样;1#和2#分别为正交试验中粘结相强度最低和偏低的7#和13#试验点,试样粘结相强度的排列顺序为3#>2#>1#。烧结温度的高低用配碳量来模拟。为了进一步研究配碳量和混合料水分的影响,对每个试验点的配碳量及混合料水分进行了微量调整。每个点做三次,获得相应的烧结矿筛分指数和转鼓强度。在此基础上,结合对烧结矿样组成、结构及矿相观察来分析确定
7、包钢低硅烧结的最优工艺条件。3.1 烧结杯试验方法及工艺参数烧结杯试验所用矿粉与微型烧结试验相同,加入生石灰、石灰石和白云石来调整试样的碱度与MgO含量,试验所用原料成分见表2。按照各试验点的成分要求,先将配好的干料混匀,再加水放入滚筒中造球,要求大于3mm的小球占到总数的70%左右,然后测量混合料水分;将造好的混合料小球布入Á200mm的烧结杯中,上面放200g焦炭点火,点火负压5kPa,烧结负压10kPa,当烧结废气温度降到200℃时烧结完成。取出烧结矿饼进行破碎、筛分,并检测其筛分指数和转鼓强度。烧结杯试验在包钢炼铁厂实验室进行,其烧结工艺参
8、数见表3。3.2 试验结果及分析烧结杯试验结果列于表4。由表4可知:(1)对比1#～3#试验,在试验所选配碳(3.6%～4
