四川德胜烧结工程设计及提高烧结矿强度生产实践

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1、冶金之家网站四川德胜烧结工程设计及提高烧结矿强度生产实践姜杉杉1，王代军2(1.北京中冶和坤天冕工程技术有限公司，北京100711;2.北京首钢国际工程技术有限公司，北京100043)摘要：钒钛磁铁精矿具有低铁、低硅、高钛、高亚铁等特点，以此为主要烧结铁矿原料的烧结矿，容易生成高熔点的矿物，使得烧结矿的强度降低。针对这些难点，德胜烧结工程采取单设燃料破碎、集中配料、强化制粒、新型宽皮带加九辊布料、实施低硅高碱度和厚料层烧结技术;烧结机采用集中智能润滑系统和板簧密封滑道、在烧结机头尾设计柔磁性密封装置来降低漏风率;工程建成

2、投产后，以钒钛磁铁精矿为主要原料的烧结矿强度达到72%以上，烧结工序能耗为49.34kg/t。关键词：钒钛磁铁精矿;措施;转鼓指数;厚料层烧结四川德胜钢铁集团在乐山沙湾区原有2台规格为75m2和90m2烧结机，2009年，在国家拉动内需和四川灾后重建的形势下，四川德胜钢铁集团启动100万t规模高强度含钒抗震建筑工程材料综合技改项目，拟建设1台烧结机面积260m2的烧结工程，由北京首钢国际工程公司总承包。设计烧结机利用系数1.25t/(m2·h)，年产烧结矿257万t，为高炉提供强度好的炉料。德胜烧结铁矿原料以钒钛磁铁矿为

3、主，鉴于钒钛磁铁矿特点：由于TiO2质量分数较高，SiO2质量分数低、且粒度粗、成球性差，在烧结过程中其生成液相量不足，烧结矿难以实现很好的黏结，且还生成不利于烧结矿固结的CaO·TiO2相，致使钒钛烧结矿的脆性大、强度差、粉化率高[1]。低温还原粉化率高达60%～70%，比普通烧结矿高出2～3倍[2]。设计德胜烧结工程，针对钒钛磁铁矿的烧结特性，通过采用一些技术措施，工程建成投产后烧结矿强度达到72%以上。1钒钛磁铁精矿烧结矿强度低存在的难点1)提高烧结矿强度难。钒钛磁铁精矿含有较高的钛、铝，TiO2质量分数高达11%

4、，Al2O3质量分数高达3%～4%;SiO2质量分数在4.5%左右，用此矿为烧结主要铁矿原料，烧结矿强度难于提高。2)精矿粒度粗，严重影响制粒性能。钒钛磁铁精矿粒度粗，生产用精矿-0.074mm粒级仅58%左右，实际生产中还存在有+1.0mm粒级，是国内粒度较粗的精矿。且其粒度呈较规则的圆球状，比表面积仅491.17cm2/g。因此，经二次混合后，精矿仅少量黏附在核粒上，导致烧结垂直烧结速度慢、料层薄，影响了烧结矿质量，尤其是强度。3)矿石初始熔点高，生成液相量少。钒钛磁铁精矿含有较高的TiO2与Al2O3，初始熔点在1

5、300℃以上，比普通铁矿石的初始熔点(1000～1100℃)高得多，而且软化区间窄，不到100℃。为此，液相难于生成且生成量少。同时由于SiO2质量分数少，生成的硅酸盐液相量亦少，并且因加入的CaO绝对量少(即使碱度很高)以及烧结温度高，要大量发展铁酸盐体系较困难。因此钒钛磁铁精矿烧结生成的液相量(20%～30%)要比普通矿烧结矿少10%～15%。结晶相以硅酸盐、钙钛矿为主，铁酸钙较少，甚至钛赤铁矿(TiO2·Fe2O3)和钛磁铁矿(TiO2·Fe3O4也起连晶作用[2]。4)烧结过程中生成的钙钛矿较多，而铁酸钙较少。钙

6、钛矿是在高温(>1300℃)和还原性气氛下生成的，TiO2通过液相扩散与CaO生成CaO·TiO2。钙钛矿与铁酸钙呈相互消长关系[1，3]。固相反应生成的铁酸钙在1200℃发展迅速，但在1280℃又很快离解成Fe2O3和CaO，Fe2O3又被还原成Fe3O4，CaO浓度增大而和TiO2生成CaO·TiO2，其反应式如下：CaO+TiO2→高温CaO·TiO2(1)ΔG=-19100-0.8TCaO+Fe2O3→高温CaO·Fe3O4(2)ΔG=-1700-1.15T冶金之家网站由反应式(1)和(2)可以看出，高温有利于以

7、上2个反应的进行，但在烧结温度范围内，钙钛矿比铁酸钙更容易生成，在高温(>1250℃)下，铁酸钙难以稳定存在。而钙钛矿熔点高达1970℃，在冷却结晶过程中总是最先从熔体中析出，而且以一种黏结相存在，分散于硅酸盐渣相和钙钛矿之间，削弱硅酸盐渣相的连接作用及钛赤铁矿与钛磁铁矿的连晶作用。钙钛矿是一种韧性差、脆而硬的矿物，单体抗压强度83.36MPa，显微硬度高达9738MPa，比其他矿物的硬度高得多。这就是钒钛烧结矿强度差、硬度大的主要原因，因此，这种烧结矿对设备的磨损也特别严重。2提高钒钛磁铁烧结矿强度的措施针对钒钛磁铁精

8、矿烧结存在的以上问题和其烧结工艺自身特点，设计德胜烧结工程，借鉴首钢京唐烧结工程(由北京首钢国际工程公司设计)先进经验和攀钢钒钛磁铁矿烧结经验，确定本工程烧结机利用系数为1.25t/(m2·h)，设备选型能力按烧结机利用系数1.4t/(m2·h)配备。并采取一系列技术措施，以此提高钒钛磁铁矿烧结矿强度。主要设计技术经