杨玉兵 周永平 张红丽
(安阳钢铁股份有限公司)
目前,钢铁行业处于产销两难、效益特别不好的时期,降本增效是企业生存的关键,铁前成本占钢铁成本的70%以上,铁矿石又占铁水成本约70%,因而降低原料结构成本是降低铁水成本的关键。在目前铁矿资源种类繁多的情况下,寻找非主流低价矿是降低铁水成本的一个重要途径[1-2]。
Malaysia 矿相比于巴西、南非、澳大利亚等进口矿,运距有着天然优势,且其作为新开发资源,具有一定的价效优势,用来替代某些中低品位矿石对公司脱贫解困有重要意义。基与此有必要对Malaysia矿的烧结试验和相应的性能检测,为生产使用提供技术支撑。
试验所用原料均取自安钢原料现场。试验的各种原料按配比采用人工称量倒入圆锥混合机内,首先混匀90 s,添加雾化水的同时再混匀90 s,然后消化5 min,再混匀180 s 进入布料器中进行布料,烧结终点由人工进行判断。烧结达到终点后倒出烧结饼,经单辊破碎后,进行自然冷却。具体试验设备参数和工艺条件见表1。
表1 实验设备规格和工艺条件
本试验所用Malaysia 矿取自原矿产地,其具体化学成分和粒度组成见表2、表3,其余含铁矿物和熔剂均取自原料现场,固体燃料为无烟煤和焦粉(比例为1:1)。
表2 Malaysia 矿粒度组成
表3 Malaysia 矿化学成分
本试验烧结矿碱度为1.95 倍,MgO/Al2O3为1:1,利用生石灰调整烧结矿碱度,白云石调整烧结矿MgO 含量,为模拟现场,另外添加3kg 返矿,总返矿比例为11.3%。试验具体结构及比例见表4。
表4 试验结构配比 /%
根据表4 中的数据,选取S3、S6、S7(燃料量相同、Malaysia 矿比例不同)三个为基础试验方案,对Malaysia 矿配加比例、工艺参数和操作参数进行正交优化试验。选择L9(34)正交表[3-4],其为四因素、三水平问题构成,共需要进行九组试验。因素和水平的具体数据见表5、表6,每个因素均为三水平,都具有出现的机会均等和搭配均衡的特点。
根据以上设计的L9(34)正交表配料做烧结杯试验,其烧结矿技术经济指标见表7。
将所列的因素和水平进行整理,根据表7 的烧结矿技术试验数据进行综合评比试验结果,正交优化试验结果见表8。
根据表8 正交化实验结果进行极差分析,结果分析见表9。
表5 设计因素水平(工况条件)
表6 L9(34)正交表
表7 烧结矿技术经济指标
表8 正交优化试验结果
表9 试验结果分析(正交极差分析)
由表9 可以看出,对试验指标转鼓指数影响最大的是Malaysia 矿配加比例,其次为燃料比例,其影响次序为 ADCB,最优的工艺参数组合为A1B1C1D2;对-10 mm 含量试验指标影响最大的是混合料水分,其次是Malaysia 矿配加比例,对-10 mm含量指标影响的次序为CABD,指标最优的Malaysia 矿比例和工艺参数组合为A3B1C2D3。Malaysia 矿配加比例为7% ~14%时对烧结矿指标影响不大,但考虑到生产中要配加Malaysia 矿和高炉的接受能力,Malaysia 矿配加比例建议选择7% ~10%。
为考察Malaysia 矿配加比例对烧结矿融滴性能的影响,选择S3 和S6 烧结矿试样进行了高温冶金性能对比,配加Malaysia 矿后熔滴性能变化见表10。
表10 配加Malaysia 矿矿后熔滴性能变化
由表10 可以看出,配加7%的Malaysia 矿后,软化区间变窄,软熔区间略微变宽,最大压差有所下降,但与配加前相比,高温冶金性能变化不大。在降低成本的同时,仍可满足高炉对烧结矿冶金性能的要求。
综合上述试验及分析,得到如下结论:
1)随着Malaysia 矿取代SSF 矿,随着配比的增加,转鼓指数和- 10 mm 含量指标逐渐劣化,-10 mm粒度指标劣化程度更为明显。
2)由正交分析结果可知,影响转鼓指数最大的因素是Malaysia 矿的配比,其次是燃料配比;对-10 mm含量指标影响最大的因素是混合料水分,其次是Malaysia 矿配比。
3)配加Malaysia 矿后,熔滴区间稍微变宽,综合高温冶金性能变化不大。
4)在综合考虑质量要求的前提下,尽可能的降低烧结矿的成本,Malaysia 矿配加比例和工艺参数选择A3B1C2D3 组合较适宜。即在该原料结构下选择7%的Malaysia 矿配加比例,生产中采取适当降低负压和增加混合料水分,并适当增加固体燃料比例等措施可生产满足高炉要求的烧结矿。
2014年1月,原料场未配加Malaysia 矿之前,烧结矿性能指标稳定,选取为基准期。另选取Malaysia 矿应用比例最大的5月做为试验期,根据试验结论,运输部炼铁厂调整用料计划和操作参数,保烧结矿产质量各项经济指标见表11。
表11 炼铁厂1#烧结机1、5月烧结矿技术经济指标
由表11 可以看出,与基准期相比烧结矿品位进一步提高,转鼓指标变化不大,Al2O3含量有一定的降低,有利于高炉生产,但-10 mm 的含量有一定的增加,总体而言烧结矿质量指标未发生明显变化。
利用正交试验方法研究表明:通过优化烧结工艺参数,配加一定比例的Malaysia 矿不会影响烧结矿经济技术指标,同时可通过强化操作过程改善烧结矿质量。Malaysia 矿较SSF 矿有一定价效优势,配加Malaysia 矿可有效降低烧结矿成本,从而达到降低铁水成本的目的。
[1]华旭军,申爱民,周长强,等. 济钢320 m2烧结机配加经济矿料生产实践[J]. 山东冶金,2011,33(3):1 -4.
[2]张红丽. 印度GOA 低品位矿烧结正交优化试验[J]. 河南冶金,2013,21(2):4 -5.
[3]栾军.现代试验设计优化方法[M]. 北京:上海交通大学出版社,1995:45 -62.
[4]北京大学数学力学系数学专业概率统计组.正交设计[M].北京:人民教育出版社,1976:36 -38.