西昌钢钒烧结配加40褐铁粉矿试验研究

刘 佳

(攀钢集团西昌钢钒有限公司，四川西昌 615000)

1 引言

由于在烧结生产过程中，原料成本占烧结矿总成本的80%，烧结配加褐铁矿是为了降低烧结矿成本，以达到进一步降低生铁成本的目的。褐铁矿是含结晶水的三氧化二铁，无磁性，它可由其它铁矿石风化形成，化学式常用mFe2O3·nH2O来表示。按结晶水含量多少，褐铁矿的理论含铁量可从55.2%增加到66.1%，其中大部分含铁矿物以2Fe2O3·3H2O形式存在。褐铁矿一般粒度较粗，疏松多孔、还原性好，融化温度低，易同化，堆比重小。褐铁矿用于烧结一般影响成品率和台时产量，粉焦单耗上升，高配比时使烧结矿转鼓指数、低温还原粉化指数变差，因而限制了褐铁矿在钢铁企业烧结生产上的推广应用。

研究表明［1］，高钛型烧结矿配加8%以下褐铁矿，通过操作参数的调整，可确保烧结矿的产质量不发生大的变化。西昌钢钒烧结配料中精矿粉率高达75%左右，因此适当增加部分粒度较粗的褐铁矿粉，调整烧结配碳量，在保证烧结产质量不发生大的变化条件下，对降低配矿成本具有较大的意义。

2 配加40褐铁矿粉实验室研究

西昌钢钒烧结配加TFe为40%的褐铁矿粉与同品位的赤铁矿粉相比，具有较高的性价比，其理化性能结果见表1。

表1 40褐铁矿粉理化性能

2．1 40褐铁矿粉理化性能

从表1可见，40褐铁矿粉烧损较高为8.93%，属于典型的针赤铁矿，其单烧值只有34.72%，SiO2含量为12.76%，相对较高，说明褐铁矿粉加入烧结只能替代中赤粉。褐铁矿粉Dcp值为2.96 mm，堆比重为1.620 t·m－3，相较于其他精矿粉，40褐铁矿粉粒度较粗，堆比重小，影响混合料混匀与制粒。

2．2 烧结杯实验研究

2．2．1 试验方案

在保证烧结矿品位49.6%不变的前提下，加入7%的40褐铁矿粉替代7%的筛下料，实验室试验方案见表2。

表2 烧结配比(干料)/%

2．2．2 试验方法

烧结试验在φ300×800 mm烧结杯中进行，其主要工艺参数见表3。主要工艺参数参照现场条件进行试验，混合料水分7．2%，料层高度700 mm。一混制粒时间6 min，二混时间4 min。

表2 烧结试验工艺参数

返矿由实验室烧制，采用相应配比的烧结矿破碎而成，返矿外配30%，其粒度组成为0～5 mm＞90%，5～8 mm占10%左右。

2．2．3 试验结果与分析

试验结果见表4～6。

表4 烧结混合料的粒度组成/%

表5 烧结矿的粒度组成/%

表6 烧结试验主要指标

由表4～6可见:

(1)与基准相比，试验期褐铁矿粉替代筛下料后混合料的粒度下降，粒度组成略有变差，所以配入7%的40褐铁矿粉替代7%的筛下料，对于烧结混合料的粒度组成影响不大。

(2)烧结配加褐铁矿粉后，烧结速度加快，烧结矿成品率、转鼓强度有所变差，利用系数略有下降，抗磨指数基本相同，对烧结技术经济指标影响不大。

(3)褐铁矿粉的陪入，烧结矿粒度组成变差，大粒级烧结矿含量减少，平均粒度变小，＜5 mm含量略有增加，但相差不大。

3 配加40褐铁矿粉工业应用

3．1 工业应用概况

西昌钢钒1#，2#烧结机加入40褐铁矿粉于2013年5月19日开始，直到5月26日止，试验期总计6天;基准期选择为试验期前一周，即5.12～5.18，共计7天。基准期筛下料与试验期间40褐铁矿粉质量检测结果见表7。

表7 40褐铁矿粉质量情况/%

由表7可见，试验期所用的40褐铁矿粉全铁值为42．58%，比实验室分析的降低了4．8%，但比基准期筛下料铁品位高4．59%，因此加入40褐铁矿粉替代筛下料不会降低烧结矿品位。

3．2 工业应用效果

工业应用基准期与试验期烧结配料表见表8。

表8 烧结配料表(干料)/%

由表8可见，为保持烧结矿品位及碱度，在使用40褐铁矿粉替代筛下料时，将白马精矿提高了1个百分点，混匀粉降低了2.31个百分点，其他原燃料配比变化不大。工业应用期间，烧结主要经济技术指标见表9～12。

表9 烧结矿化学成分对比/%

表10 烧结矿主要技术指标

表11 烧结矿冶金性能

表12 烧结机主要参数

由表9～12可见:

(1)配加5.83%的40褐铁矿粉替代5.41%的筛下料后，TFe和FeO含量略有变化，但变化不大，所以烧结加入褐铁矿粉对烧结矿化学成分基本没有影响。

(2)试验期间转鼓指数较基准期降低了0.18%，成品率降低了0.38%。其主要原因为褐铁矿属于难烧矿物，单烧值低，粒度较粗，堆比重小。且矿物含结晶水，在烧结过程中，结晶水分解发生爆裂，矿石产生大气孔，烧结矿结构疏松等导致烧结矿指标恶化。

(3)试验期间烧结矿平均粒度比基准期低了0.37%，返矿率升高0.18%，主要原因在于加入褐铁矿粉后，烧结矿转鼓强度下降，抗摔性下降，导致返矿率升高。

(4)试验期间烧结矿 RDI(－3.15mm)增加11.68%，中温还原率提高0.43%，主要原因为褐铁矿在烧结矿中形成疏松多孔的结构，提高了烧结矿还原度，但也增加了烧结矿还原粉化率。

(5)试验期间混合料固定碳含量上升0.08%，固体燃耗增加1.45 kg/t，增加幅度约3%，烧结机速度较基准加快了0.06 m/min，其他操作参数变化不大。主要是由于褐铁粉矿在烧结过程中，结晶水蒸发需要较多热量，需要适当上调配碳量，同时结晶水的蒸发使混合料透气性增加，烧结速度加快。

4 经济效益分析

由于试验期间高炉多个参数的变动，影响对试验结果的评估。因此简单通过理论分析，在保证烧结矿品位及碱度等指标基本保持不变的情况下，用5.83%左右的40褐铁矿粉替代筛下料能够降低每烧结矿6.93元的成本。在目前钢铁行业不景气，任何冶金环节都要求降本增效的大背景下，降低烧结矿的成本有利于钢铁企业的发展。

5 结论

(1)褐铁矿为含结晶水的赤铁矿，粒度较粗，疏松多孔，还原性好，熔化温度低，易同化，堆比重小。用于烧结后，烧结矿粒度组成变差，RDI(－3.15mm)增加了 11.68个百分点，中温还原率提高了0.43个百分点，成品率降低0.38个百分点，转鼓强度下降0.13个百分点。

(2)配加5.83%的40褐铁矿粉替代5.41%的筛下料后，烧结矿TFe和FeO含量略有变化，但变化不大，所以烧结加入褐铁矿粉对烧结矿化学成分基本没有影响。

(3)试验期间烧结机固体燃料消耗增加1.45 kg/t，增加约3%，烧结机的机速较基准期加快了0.06 m/min，其他操作参数变化不大，说明加入褐铁矿粉后对烧结中操作参数影响不大。

(4)在保证烧结矿品位及碱度等指标基本保持不变的情况下，用5.83%左右的40褐铁矿粉替代筛下料能够降低每吨烧结矿6.93元的成本。

［1］ 胡洪天．强化褐铁矿烧结措施研究［J］．四川冶金，2004(5)．