（钢铁冶金专业论文）低SiOlt2gt烧结矿生产的研究.pdf

东北大学硕士学位论文摘要 生产低s i 0 ：烧结矿的研究 摘要 低s i 0 ，烧结能改善烧结矿冶金性能，减少高炉造渣量，能有 效地促进高炉顺行、增产、降耗，可以为企业带来巨大的经济效 益。但是，随着s i 0 ：含量的降低，烧结矿强度下降，粒度细化， 粉末增多，成品率降低，槽下返回率升高，生产率也有所降低， 又给高炉带来一些负面作用。 本文以减弱其对高炉负面作用为目的，根据梅山现有原料条 件、设备条件和生产条件，进行了改进烧结用料结构的实验室试 验和工业性试验：强化制粒，实施厚料层烧结工业性试验；提高 烧结矿碱度工业性试验及烧结矿表面喷洒粉化抑制剂试验。试验 结果表明，在梅山现有原料条件下，通过改进烧结用料结构，增 配巴西矿、印度矿，可使烧结矿s i 0 ：含量降至5 以下，铁品位 升高0 7 6 1 7 0 ，但生产率、成品率下降，粒度组成细化，粉 术增多，槽下返回率升高，低温还原粉化指标恶化；强化混合料 制粒，实施厚料层烧结，可明显改善烧结矿强度、成品率、粒度 组成和槽下返回率等各项质量指标，同时生产率提高5 4 3 ，固 体燃耗降低2 18 n k g t ；提高碱度亦能明显改善烧结矿上述各项 指标，但由于受高炉生产制约，试验期间对碱度提高幅度不大， 且处于低温还原粉化高峰区，r d i 指标没有改善；采用喷洒粉化 抑制技术对改善烧结矿r d i 指标，可取得明显的效果，使用2 8 浓度，喷洒量为4 2 k g t s 的d s 一1 粉化抑制剂，r d i 。可达 到6 8 以上，与采取此措施前相比，提高5 6 3 。 根据试验结果与梅山的实际情况，要实施低s i 0 ：烧结并克服 其负面作用，取得较好的效果，强化制粒，实施厚料层烧结是必 选的首要措施，同时采用喷洒粉化抑制剂技术，能明显改善烧结 矿r d i 性能。 主题词低s i 0 。烧结厚料层冶金性能 东北大学硕士学术论文集 a b s t r a c t s t u d y o np r o d u c t i o no fl o w si o 。si n t e r a b s t r a c t l o ws i 0 2s i n t e r i n gc a r t _ i m p r o v et h em e t a l l u r g i c a lp e r f o r m a n c eo fs i n t e ra n dr e d u c e t h ea n a o u n to fb l a s tf u r n a c es l a g t h e r e f o r e ，t h eu s eo fl o w s i 0 2s i n t e rc a r lp r o m o t et h e s m o o t ho p e r a t i o no fb l a s tf u r n a c e ，i n c r e a s ei t so u t p u ta n dr e d u c et h ec o n s u m p t i o no f e n e r g y t m sy i e l d se n o r m o u se c o n o m i cp r o f i t h o w e v e r , t h er e d u c t i o no fc o n t e n to f s i 0 2c a nw e a k e nt h es t r e n g t ho fs i n t e r , a n dp r o d u c ef m e rg r a i ns i z ea n dm o r es i n t e r p o w d e r a sar e s u l t ，t h er a t eo f f i n i s h e dp r o d u c td e c l i n e sa n dt h a to f p r e s k i pr e t u r n s r i s e s 、，t h i si st h en e g a t i v ee f f e c to nb f t h ep u r p o s eo ft h ep a p e ri st os t u d yo nt h ed e c r e a s ei nt h en e g a t i v ee f f e c to fl o w s i 0 2o nb f b a s e do n t h ee x i s t e n tc o n d i t i o n so fr a w m a t e r i a l ，f a c i l i t i e sa n dp r o d u c t i o n o fm e i s h a n b o t hl a b o r a t o r yt e s t sa n di n d u s t r i a lt e s t sa r em a d ef o rt h e f o l l o w i n g p u r p o s e s ： 1 t oi m p r o v e s i n t e r i n gf e e d ； 2 t oi n t e n s i f yb a i l i n ga n di m p l e m e n ts i n t e r i n gi nd e e p b e d ； 3 t oe n h a n c et h eb a s i c i t yo f s i n t e r ； 4 t os p r a yt h es o l u t i o no f p u l z e r i z a t i o n - i n h i b i t o ro nt h es u r f a c eo f s i n t e r a si sf o u n di na l lt h et e s t s ，o nt h eo n eh a n d ，i m p r o v e m e n to ns i n t e r i n gf e e da n d i n c r e a s ei ni n g r e d i e n to fb r a z i l i a na n di n d i a no r ec a nr e d u c et h ec o n t e n to fs i 0 2t o5 o rl e s s ，a n di n c r e a s et h ef e r r o u sg r a d et oo 7 6 - 1 7 0 ；o nt h eo t h e rh a n d ，t h es i n t e r g r a i ns i z eb e c o m e sf i n e r , s i n t e rp o w d e ri n c r e a s e s ，t h er a t eo fp r e s k i pr e t u r nr i s e sa n d t h ei n d i c a t o ro f l o w - t e m p e r a t u r er e d u c t i o nd i s i n t e g r a t i o nw o r s e n s ，t h u sd e c r e a s i n gt h e p r o d u c t i v i t y a n dt h er a t eo ff i n i s h e d p r o d u c t i fb a i l i n g w i t h c h a r g e m i x t u r ei s i n t e n s i f i e da n ds i n t e r i n gi nd e e p b e di sd o n e ，a l lt h ei n d i c a t o r so fs i n t e rs t r e n g t h ， f i n i s h e dp r o d u c t ，g r a n u l a rc o m p o s i t i o n ，a n dp r e s k i pr e t b r r la l es i g n i f i c a n t l yi m p r o v e d m e a n w h i l e ，t h ep r o d u c t i v i t y r i s e sb y5 4 3 a n dc o n s u m p t i o no fs o l i df u e lf a l l sb y 2 18 n k g t t h ei n c r e a s ei nb a s i c i t ya l s oi m p r o v e st h ea b o v ei n d i c a t o r so fs i n t e rg r e a t l y a st h e b a s i c i t y i sn o ta l l o w e dt ob eh i g h e n o u g ha n dl o w t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n d i s i n t e g r a t i o ns t a y si ni t sp e a ka r e aw h i l e t h eb l a s tf u r n a c eo p e r a t e sr e g u l a r l yd u r i n gt h e t e s t s t h ei n d i c a t o ro fr d id o e sn o ti m p r o v e t h es p r a yo fp u l z e r i z a t i o n - i n h i b i t o rc a n 一1 1 1 东北大学硕士学术论文集a b s t r a c t i m p r o v et h ei n d i c a t o ro fr d i o fs i n t e rs i g n i f i c a n t l y r d ic a nr e a c hm o r et h a n6 8 b y u s i n g t h et h i c k n e s so f2 8 a n ds p r a y i n gt h ed s ip u l z e r i z a t i o n i n h i b i t o ro f 4 2 k g t s i ti n c r e a s e sb y5 6 3 c o m p a r e dw i t ht h ep r e v i o u sp r a c t i c e a c c o r d i n g t ot h er e s u l to f t h et e s t sa n dt h ea c t u a lc o n d i t i o no f m e i s h a n ，i n t e n s i f i e d b a l l i n g a n d s i n t e r i n g i n d e e p b e dp r o v et h e m o s ti m p o r t a n tm e a s u r et o c a r r y o u t l o w s i 0 2s i n t e r i n g ，f r e e f r o mi t s n e g a t i v e e f f e c t i n a d d i t i o n ，t h es p r a y o f p u l z e r i z a t i o n - i n h i b i t o re a ni m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo fr d io fs i n t e r k e yw o r d s ：l o w - s i 0 2s i n t e r i n g ，d e e pb e d ，m e t a l l u r g i c a lp e r f o r m a n c e i v 声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的，论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其它人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其它学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 本人签名：铂枇 日 期：a 哆，譬2 东北大学硕士学术论文集第一章引言 第一章引言 1 1 问题的提出及研究内容 二十一世纪钢铁工业将面临着严峻的市场竞争，钢铁企业在此形势下要实现 持续发展，就必须不断应用新技术、新工艺，进一步提质降耗，以低成本生产优 质产品，创造更大的经济效益，而积极推广和应用高炉精料技术是实现这一目标 的重要举措。高炉用料结构中，烧结矿所占比例在7 0 以上，要实现高炉精料技 术，必须进一步研究和改善烧结矿质量，提高烧结矿的高炉冶炼性能，采用低s i o 。 烧结矿是实现高炉冶炼高产、优质、低耗的一项极其熏要的措施。 众所周知“1 ，烧结矿随着其s i0 2 含量的降低，铁品位升高，脉石成分减少。 低s i o ：烧结不仅能改善烧结矿的冶金性能，还可以减少高炉冶炼过程中产生的炉 渣量，减薄软熔层，提高滴落带的透气性，促进高炉顺行、增产和降低能耗的。 同时，减少炉渣量还有利于增加高炉的喷煤量，促进生铁成本的降低”1 。通常， 烧结矿中的s i o 。含量每降低1 ，高炉焦比下降2 ，生产率提高3 口1 。由此可 看出，实施低s i0 2 烧结生产对高炉冶炼来说，可带来巨大的经济效益。但是，一 般认为，随着烧结矿s i o 。含量的降低，特别是降至5 以下时，又会产生烧结生产 率下降，烧结矿冷强度、槽下返回率和低温还原粉化等指标变差的问题，给高炉 带来一定的负面作用，且又随着烧结原料条件、工艺条件和设备装备条件的不同， 其对高炉冶炼的负面影响程度也有所不同。在碱度不变的条件下，降低s i o 。对烧 结矿质量的影响见图1 1 。由图1 _ i 可见，当烧结矿碱度一定时，同时降低s i 0 2 和c a o 含量，烧结矿的强度、成品率及烧结生产率都下降，r d i 指标恶化。究其原 因，从宏观上看，是因为烧结过程中产生的液相量减少，流动性下降，引起烧结 料层的热态透气性降低，另外，烧结矿的低温还原性提高也是原因之一；就微观 结构而言，则是矿物组织中铁酸钙和硅酸盐粘结相数量减少，局部区域矿物颗粒 之间仅靠点接触粘结，里松散状结构，加之再生赤铁矿增加，气孔率上升所致。 因此，低s i o 。烧结技术不是单纯的降低烧结矿s i o ：含量问题，而是根据不同的原 料、工艺和设备条件，在降低s i o 。含量的同时，增强其正面作用，克服负面影响 的多项技术的综合。当前，国内外许多厂矿及科研单位都根据自己现有的生产工 艺条件、工艺操作和设备装备条件，积极研究和开发低s i0 2 烧结技术，并取得了 许多成果。随着钢铁工业发展趋势的进展，此项技术越来越受到国内外的高度重 东北大学硕士学术论文集 第一章引言 视，应用也越来越广泛，现已成为国际上广泛研究的热点之一。 图1 1降低c a o 、s i 0 2 对烧结矿质量的影响 f i g 1 1 t h ea f f e c to i l t h es i n t e r q u a l i t y b y d e c r e a s i n g t h e c a oa n ds i 0 2o f t h es i n t e r 目前，梅山钢铁公司炼钢能力大于炼铁能力，炼铁能力又大于烧结能力，烧 结生产的瓶颈已使我公司的发展受到制约。随着烧结技术的不断进步和烧结用料 结构的不断改进，近几年来，梅山烧结矿产量和质量都有较大幅度的提高，但仍 难以满足高炉的需求。自1 9 9 5 年以来，由于增加赤铁矿配加、比例，烧结矿铁品位 每年都有明显的提高，s i o 。含量也由7 左右下降到5 以下，但随之而来的却是 烧结矿转鼓强度下降、槽下返回率升高，低温还原粉化指标变差。这已成为影响 我厂产品质量的较为突出的一大难题。为进一步强化高炉冶炼，确保高炉顺行， 实现高炉增产、降耗、创效之目的，在梅山现有的烧结生产条件下，积极研究和 开发低s i o 。烧结技术，以求高产、优质、低耗、满足高炉需要是我厂生产的当务 之急，工作中的重中之重。这也是我公司铁前系统争创经济效益最大化的重要措 施之一。 2 东北大学硕士学术论文集第一章 引言 本课题研究的主要内容： 在梅山现有原料条件下 1 ) 、用实验室试验与工业性试验的方法，改变烧结用料结构，增配巴西矿、 印度矿，降低烧结矿s i o ：含量，研究其对烧结生产指标的影响。 2 ) 、通过提高烧结矿碱度工业性试验，研究其对低s i o 。烧结生产指标的影响。 3 ) 、通过强化制粒，提高料层厚度的工业性试验，研究其对低s i o 。烧结生产 指标的影响。 4 ) 、通过烧结矿表面喷洒粉化抑制剂，研究其对低s i0 2 烧结矿低温还原粉化 指标的改善程度。 通过以上研究，力争使梅山烧结矿强度有明显好转，转鼓指数( 采用鲁宾转 鼓机) 能达到8 0 以上，同时扭转梅山烧结矿低温还原粉化指标随着s i o ：含量的 降低逐渐恶化的局面，使r d i 。指标达到6 8 左右。 1 2 国内外低s i 0 。烧结技术的研究与应用现状。 1 2 1 国内外低s i 0 ：烧结研究概况 降低烧结矿s i0 2 含量可以为企业带来很大的经济效益，因此，国外各钢铁厂 从八十年代起就开始了降低烧结矿s i o 。的研究，并取得了显著成果。日本是较早 开展低s i o ：烧结生产研究的，在八十年代中期，烧结矿中s i o 。已降至4 8 ，九 十年代初降至4 5 4 6 。日本低s i o 。烧结所采取的重要技术措施皿1 是： 1 ) 、实施厚料层烧结。日本大多数烧结厂料层厚度为6 0 0 咖，少数厂( 如：小 吴厂、水岛厂和千叶厂等) 料层厚度达7 0 0 m m ，千叶厂通过生产实践表明，料层厚 度每增加l o m m ，可节省焦粉o 3 k g t ，节电0 0 6 k 骱t 。 2 ) 、采用强化混合料制粒技术。如采用元盘制粒机，高速搅拌制粒，形成局 部高碱度( 粘附层) 的非均结构。 3 ) 、配加细粒蛇纹石等熔剂，改善液相粘度和流动性等。 4 ) 、也有资料表明口 ，采用球团烧结法，s i 0 2 可降低到4 2 4 5 。 在欧洲，先进烧结厂的烧结矿s i o 。含量已经降低到4 4 4 8 范围，芬兰 甚至生产过s i o 。含量为4 1 的烧结矿。 英国b s c 公司s c a n th o r p e 厂认为1 ，在s i o ：低于4 8 时，c a o f e 。o 。成为 影响烧结矿强度的主要因素，增加料层厚度，提高碱度到2 2 ，在s i 0 2 含量为4 3 4 6 时，烧结矿强度对c a o s i o 。和c a o f e ：0 3 的变化的敏感性下降。 一3 一 东北大学硕士学术论文集第一章 引言 德国蒂森钢铁公司烧结厂通过配加c a r a j a s 低s i o 。矿粉，优化烧结原料结构， 在c a o s i 0 。为1 7 0 ，s i o ：由6 下降到4 8 ，烧结矿铁品位由5 6 2 增加到5 9 ，烧结矿转鼓强度仅下降2 ，而粉化率减少6 ”3 。 芬兰科维哈厂在烧结生产中，以磁铁精矿为主要原料，通过添加消石灰和增 加焦粉用量以改善烧结矿强度，试生产t f e 为6 l 6 5 的烧结矿，该烧结矿能 满足大型高炉生产要求“1 。所得指标见表1 1 。 表i ，1 科维哈厂烧结试生产指标， t a b l e11t h ep r o d u c t i o nd a t ao fk o l a r ii np r e p r o d u c t i o nt e s t t f ef e oc a os i 0 2 m g o a 1 z 吼c a o s i o 。 6 1 21 0 36 5 04 6 21 6 1o 4 8 1 4 1 6 3 81 2 8 5 0 43 7 91 3 2o 3 81 5 8 6 4 21 3 44 8 52 9 41 1 20 4 0 l6 5 6 4 81 3 54 2 92 6 31 0 50 4 21 6 3 瑞典的研究表明n 1 ，高碱度和高m g o 烧结矿在t f e 为6 4 9 6 5 4 ，s i 0 2 为1 o 2 3 时，烧结矿转鼓强度仍达到6 2 ，其工厂生产的烧结矿s i o 。含量 已降到4 4 。 比利时国立冶金研究中心以粗粒矿为核心，细粒精矿为粘附粉，在实验室生 产出t f e 为6 3 、s i o ：为2 7 的烧结矿。 国内最早实施低s i o 。烧结的当属宝钢，2 0 0 0 年烧结矿t f e 为5 9 ，s i o ：为4 4 9 ，c a o s i o ：为1 8 0 左右。宝钢烧结料层厚度为6 2 5 m m ，属厚料层烧结，进口矿 粉所占比例较大，设备大型化，有较好的低s i0 2 烧结生产条件。 莱钢烧结厂高铁低硅烧结也取得了良好指标，采用三段制粒，提高烧结矿m g o 含量，配加钢渣，采用低温烧结技术，实施厚料层操作等措施，进行低s i o 。烧结， 使烧结矿碱度为2 0 时，s i o ：含量由5 3 8 降至4 7 ，而烧结矿转鼓强度仍保持 在6 7 以上。 徐钢烧结厂实施低s i o ：烧结后，烧结矿碱度在1 3 8 的情况下，t f e 为5 9 5 ， s i o 。为4 8 5 ，转鼓指数为7 0 2 0 。采取的措施主要有：严格控制低品位精矿进 厂，用生石灰作熔剂，减少高s i0 2 富矿粉用量。 涟钢烧结矿s i o 。含量也下降到4 5 4 9 ，烧结矿转鼓强度为7 0 。 4 东北大学硕士学术论文集第一章 ；l 言 中南大学低s i o 。烧结试验研究结果表明”1 ，在烧结矿t f e 为5 8 5 9 ，s i o 。 为4 ，5 ，碱度为1 8 时，采用分割制粒法，强化高铁低硅烧结，烧结矿转鼓强度 提高5 i 0 个百分点，产量提高5 左右，节能1 0 1 5 。 1 2 2 国内外低s i 0 ：烧结技术措施 国内外研究与应用低s i o ：烧结技术所采取的措旋主要有： 1 2 ，2 1 合理配矿 传统的配料方法是根据高炉对烧结矿化学成分要求，按原料的化学成分、粒 度组成和单价进行配料计算，指导烧结生产的配料。由于烧结所用含铁原料不仅 化学成分差别较大，而且烧结性能也有较大差别。常用成矿能力( 矿化性能或同 化性能) 来表示，取决于化学成分、矿物组成、粒度组成、比表面积、孔隙率、 软化温度、液相粘度和流动性。 日本住友鹿岛厂、川奇千叶厂、新曰铁釜石厂等，根据铁矿石特性开发的综 合模型来指导低s i o 。烧结生产( 工艺选择、操作参数的确定) ，巴西国家钢铁公司 ( c s n ) 通过增加细粒级s i o 。含量及粘土矿物含量，使得超细粉配比由1 2 增加到 2 2 ，而烧结矿产质量不受影响。 也有资料表明臼3 ，铁矿粉的同化性是粉矿造块( 烧结) 赖以形成的基础。没 有铁矿粉与c a o 的同化，就不可能产生液相，粉矿也就不可能结成块。而形成液 相的流动性又直接关系到粘结相的质量进而决定烧结矿的产量和质量。不同矿种 的反应性和同化性是不一样的。所谓铁矿粉的反应性是矿粉在烧结过程中与c a o 的熔化同化反应的速度，它的衡量指标是烧结的生产率( 利用系数) 和成品矿的 机械强度( 转鼓指数) 。 运用烧结反应性，矿粉同化性的概念，对改善烧结矿的强度和粒度组成具有 重要的意义，烧结配矿时，要充分考虑矿粉的同化性能，以控制烧结过程具有适 当的热水平。如果配矿不恰当，就可能造成烧结过程对某种铁矿温度显得偏高， 使其过度同化，液相变的稀薄，极易流动，形成薄壁大气孔结构；而对另一种矿 粉，温度显的偏低，尚不能同化，难以形成液相，以上两种情况均会造成烧结矿 强度明显下降，影响烧结矿的产质量。 总之，铁矿石的特性决定着烧结矿的烧结性能及冶金性能，对烧结矿产、质 量起着决定性作用，提高配矿的合理性，必须考虑铁矿石的特性。 东北大学硕士学术论文集 第一章引言 1 2 2 2 提高碱度 对高铁低硅原料的研究表明”h 1 ，生产高碱度的烧结矿，发展烧结矿中强度 高、还原性好的铁酸盐是解决烧结矿成品率低、烧结矿强度差、粉末增多的措施 之一。 提高烧结矿碱度可改善烧结矿的粘结相和铁矿物的微观结构，使还原性和强 度均较好的铁酸钙数量增加，逐渐取代了铁橄榄石和钙铁橄榄石，同时，显微结 构由铁酸钙和磁铁矿构成的以铁酸钙作为粘结相的熔蚀结构取代了曲磁铁矿玻璃 质和铁橄榄石构成的以玻璃质作为粘结相的斑状结构，从而改善烧结矿的还原性 和强度。“。武钢对碱度分别为1 3 、1 5 、1 7 1 8 的烧结矿进行了试验研究，矿 相分析表明凹3 ，碱度提高到1 8 时，烧结矿的宏观结构呈微孔厚壁结构。磁铁矿 结晶较好，多数被铁酸盐熔蚀形成交织结构和粒状结构，晶粒较大。赤铁矿零星 分布，局部也有富集，粘结相中铁酸钙含量显著增多，达2 5 3 5 。分布较密 集，多呈柱状和粒状，与f e 。0 。共晶，成为主要粘结相。烧结矿中粘结相的数量亦 大量增加，达4 0 左右，从而使烧结矿强度获得明显提高，粉末减少。 1 2 2 3 适当提高m g o 含量 有资料表明“，随着m g o 含量的提高，烧结矿的落下强度和转鼓强度同时得 以提高，这是因为： 铁黄长石( 2 c a o f e o 2 s i o ：) 和镁黄长石( 2 c a o m g o 2 s i o 。) 生成量随m g o 含量的 增加而增加，尤其是铁黄长石增加明显，这些矿物的抗压强度明显高于自然烧结 矿中的主要粘结相钙铁橄榄石。另外，钙镁硅酸盐及铁酸镁的生成，它们镶嵌于 硅酸盐基体内，彼此间粘结力很强，同时也改善了其他矿物的粘结力。矿相分析 还表明，随着m g o 含量的增加，烧结矿中液相量也显著增加，m g o 含量高于4 o ， 液相量可由原来的2 5 增加到3 5 以上。液相量增加无疑会增强对磁铁矿基体和 其他物相的润湿性，也会提高彼此间的粘结力，这对强度是有利的。而且，随m g o 含量的提高，不仅会减少2 c a o s i o ：的生成量并使其稳定，而且，也会使烧结矿中 其它物相趋于稳定，其晶相在9 0 0 。c 以下时一般不再发生转变，这就减少了冷却结 晶过程中的内应力，这也是烧结矿强度指标得以改善的原因之一。 1 2 4 实施厚料层烧结 厚料层烧结在垂直烧结速度保持不变的情况下，使整个烧结过程热交换充分， 一6 一 东北大学硕士学术论文集第一章引言 料层内部自动蓄热作用增强，高温保持时间延长，有利于各种物理、化学反应的 进行，矿物结晶充分，晶粒发育良好，促使烧结矿强度得以提高，成品率增加“。 同时，由于料层厚度提高，点火及烧结时间相对延长，使上部供热比较充足，可 提高表层烧结矿的强度，强度差的表层矿所占比例相对减少，返矿率降低。 实施厚料层烧结必须以提高料层透气性为前提，为提高料层透气性，通常采 取的措施有： 1 ) 、强化混合料制粒。为提高混合料制粒效果，近几年我国许多厂家都进行 了小球烧结技术改造。 2 ) 、增加生石灰配比。配加生石灰对强化混合料制粒，改善烧结过程有着明 显的效果。国内各厂都在不断增加生石灰配加量，甚至有些厂家已用生石灰完全 替代石灰石。 3 ) 、蒸汽预热混合料。用蒸汽预热混合料，提高混合料温度，减少混合料水 分在料层下部集聚而形成的过湿层，对改善料层透气性有着重要作用。现在国内 许多厂家部已采用了这一措旖。 4 ) 、布料设备改造。混合料在料层中形成合理的偏析对改善料层透气性起着 重要作用。为此，很多厂家将反射板改为多辊布料器，并使用松料器。 1 2 2 5 配加蛇纹石。 配加蛇纹石可改善烧结矿液相粘度和流动性，对防止烧结矿自然粉化和降低 烧结矿低温还原粉化特别有效。日本采用此措施较为普遍，我国宝钢也在使用。 1 2 2 6 配加钢渣。 钢渣是已经形成了低熔点化合物的熟料，在烧结中配加纲渣后，会使低熔点 粘结相增加，从而提高烧结矿的强度，并能有效地抑制烧结矿的自然粉化“，这 在国内使用较为普遍。 1 2 2 7 烧结矿表面喷洒c a o i ：。 低s i o ：烧结矿低温还原指标恶化直接影响着烧结矿质量和高炉生产，现已成 为困扰炼铁生产的一大难题。国内外大量研究与应用的结果表明“胡“，烧结矿表 面喷洒c a c l 。溶液是改善低温还原粉化指标的有效措施。我国宝钢、上钢厂通过 采用此项技术，已将烧结矿t d i 。指标提高至6 8 左右，并取得了较大的经济效 益。此外，武钢、柳钢、韶钢也同样取得了良好的效果。 一7 一 东北大学硕士学术论文集 第一章引言 1 3 选题依据 1 3 1 低s i 0 。烧结是促进炼铁行业进一步发展的一项根本措施。 精料是优化高炉技术经济指标的基础，配加优质烧结矿是促进高炉增产、优 质低耗、创效的一项根本措施，低s i o ：烧结矿不仅具有良好的冶金性能，还能减 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，有利于高炉 顺行和降低焦比。同时，减少渣量还有利于增加高炉喷煤量，降低生铁成本。因 此，高铁品位、低s i o ：烧结矿是高炉冶炼过程中的首要配矿原则。 据资料“，不同铁品位，不同s i o ：含量的烧结矿对高炉造渣的影响见表1 2 表1 2 不同铁品位、不同s i o z 的烧结矿对高炉造渣的影响 t a b l e1 2t h ed i f f e r e n ti r o na n ds i 0 2s i n t e ri n f l u e n c eb f s l a g 入炉矿s i o 。含吨铁矿石 燃料比渣量渣量增 品位“) 量( ) 用量( k g )( k g t )( k g t ) 长比( ) 6 33 51 5 0 84 9 02 3 3 5 1 0 0 6 04 51 5 8 3 5 2 02 8 3 01 2 1 2 5 75 51 6 6 7 5 6 03 4 4 61 4 7 5 5 46 5 1 7 5 96 0 04 0 6 01 7 3 9 5 l7 ，51 8 6 36 5 04 7 9 02 0 5 1 由表1 2 计算可得，高炉冶炼入炉矿s i o ：含量每增加1 ，平均渣量将增加 2 6 3 ，由此可见，s i0 2 含量是大渣量的源头。在烧结矿使用比例较高的条件下， l o o k g 渣量将影响焦比3 o 3 5 ，影响产量4 o 5 o “”。可见，要改善 高炉指标，降低渣量应从源头入手，即提高入炉矿铁品位和降低炉料的s i o z 含量。 生产实践证明“，降低烧结矿的s i 砚含量具有重大的经济价值，我国宝钢烧结矿 的s i o 。含量从1 9 9 7 年5 4 降到1 9 9 8 年的4 8 ，全年单项经济效益达到2 0 0 0 万元以上。提高烧结矿的品位和降低s i0 2 含量必须实施低s i o 。烧结生产。从目前 的经济技术出发，先进水平烧结矿t f e 应 5 9 0 ，s i o 。含量应4 5 。 1 3 2 梅山烧结生产条件与低s i0 。烧结方法的选择。 梅山烧结所用含铁原料长期以来都是以自产梅精粉和澳粉为主。其中，自产 8 一 东北大学硕士学术论文集第一章引言 梅精粉占铁料的5 0 以上，当考虑到烧结矿成本、自产梅精粉停用或减少后的出 路问题及公司的整体经济利益，自产梅精粉的用量只有增加的可能而没有减少的 希望。因此，要以大幅度地改变烧结用料结构，实现低s i o 。烧结生产，在梅山现 有生产条件下是难以实现的。只有对自产梅精粉以外的铁料进行微量的调整和变 动。 从提高烧结矿碱度来提高低s i0 2 烧结矿强度亦没有多少潜力可挖，因为梅山 高炉炉料结构较为简单，自产烧结矿占8 2 ，另配1 8 的澳块或巴西块。炉渣碱 度全由烧结矿碱度和外加少量的矽石来进行调节，从炉料结构和尽量减少矽石用 量方面考虑，核定烧结矿碱度最好为1 6 5 左右，即使生产中炉渣碱度控制在上限 状态，烧结矿碱度也只能提高到1 8 0 左右，此碱度正处于低温还原粉化高峰区域， 对高炉冶炼过程产生不利影响，如进一步提高烧结矿碱度，除非高炉增配酸性球 团矿，在当前生产条件下，可能性不大。 采用提高烧结矿m g o 含量的方法来提高烧结矿强度，也有一定的难度。目前 梅山m g o 含量已从从前的3 o 4 0 降至2 7 3 0 。尽管增加m g o 含量有 利于改善烧结矿液相粘度和流动性，促进烧结矿强度的提高，但是生产实践证明 “，烧结矿m g o 含量过高，不利于铁酸钙相的生成，且易造成烧结矿中生料较多， 强度降低。我厂是采用白云石调节m g o 含量的，烧结矿m g o 含量每增加1 ，铁品 位下降0 8 ，不利于烧结矿铁品位的提高，同时，提高m g o 含量也使高炉炉渣量 增多。因此，在目前的2 7 3 o m g o 含量基础上，若再将其含量提高，也是 难以行得通的。 厚料层烧结是改善低s i o ，烧结矿质量的有效途径，我厂由于所用主要含铁原 料一梅山精矿性能特殊，制粒性能较差，烧损大，软熔区间宽，对烧结料层影响 较大，使我厂料层厚度长期在3 5 0 4 0 0 m m 范围内徘徊。虽然采取了配加生石灰和 在二混圆筒喷蒸汽预热混合料等强化措施，料层厚度略有提高，但仍没有从根本 上解决料层薄的问题。因此，通过强化混合料制粒，实施小球烧结技术改造，改 善混合料透气性，提高料层厚度，具有一定的可行性，也是在梅山原料条件下实 施低s i o 。烧结能取得良好效果的最根本的措施。 从配加钢渣方面考虑，原料条件已经限死，我厂主要含铁原料一梅精粉是一 种高磷矿，含磷量高达0 2 o 3 ，本来就因此而用量受到限制，若再配加高 磷含量的钢渣，将会造成磷富集，对烧结矿及其以后的各道工序产品产生严重的 不利影响。对梅山来说，不适合在烧结生产中配加钢渣。 从配加蛇纹石方面考虑，对梅山烧结生产来说，在现阶段也是不现实的，原 一q 一 东北大学硕士学术论文集第一章引言 料来源，运输，贮存，进料方式，配料等都有很大困难。 烧结矿表面喷洒c a c l 。溶液，使用的设备简单，投资少，对改善低温还原粉化 指标效果好，采用此技术是可行的，也是非常必要的。梅山烧结矿随着s i o 。含量 降低，其低温还原指标恶化严重，并对高炉冶炼产生明显的不利影响。见表1 3 总之，在梅山烧结生产条件下，要实施低s i o ：烧结生产并要取得良好的效果， 根据以上分析，必须在不大幅度影响烧结矿成本的前提下，对烧结用料的改进， 适当提高烧结矿碱度，采用小球烧结技术，强化混合料制粒，实施厚料层操作， 同时，采用喷洒c a c l ：技术，改善烧结矿低温还原粉化性能。为此，特将以上技术 措施确定为本次课题研究的内容。 表1 3 近几年梅山烧结矿质量变化与高炉操作指标的关系 t a b l e1 3t h er e l a t i o nb e t w e e nt h ec h a n g eo fm e i s h a ns i n t e rq u a l i t ya n db f o p e r a t i n gd a t a 项目 1 9 9 7 拒1 9 9 8 正1 9 9 9 芷2 0 0 0 焦2 0 0 1 正 t f e ， 5 6 0 85 6 5 45 6 6 05 6 9 05 8 0 2 f e o 1 0 7 01 0 2 59 9 99 9 19 6 1 烧结矿 s i 吼， 5 6 15 4 15 5 15 3 44 8 0 理化性能 r ，倍 1 6 01 - 7 21 7 01 7 11 7 0 转鼓指数，7 8 4 87 9 5 68 0 3 8 8 0 4 67 9 7 9 烧结矿 r d i + 3 1 5 6 8 9 36 4 5 36 3 2 76 2 2 76 1 7 2 r d i 指标 r d l 吨6 。7 3 57 6 06 9 76 6 97 2 6 l 入炉烧结矿 1 5 0 01 3 6 0 2 2 梅山原料烧结特性及其影响 在实际烧结生产中，梅精粉配比高达4 0 以上，占铁料的5 0 ，因此，梅山 烧结原料的烧结性能主要显示梅精粉的烧结特征。 2 2 1 梅精粉的烧结特性 由于梅精粉的矿物组成和物理化学性质所决定，其烧结特征主要有： 1 ) 、随着梅精粉配比的提高，混合料造球和烧结过程对水分更为敏感，烧结 生产允许水分波动的范围较窄，混合料细粒级增多，制粒效果差，造成料层原始 透气性恶化。 东北大学硕士学术论文集第二章梅山烧结原料及特性 2 ) 、随着梅精粉配量增加，由于受其软熔温度低和软化区间宽的影响，料层 中的燃烧带增厚，阻力增大，垂直烧结速度下降，高温持续时间延长。 3 ) 、梅精粉含有大量的碳酸盐矿物，烧损大，在烧结过程中产生大量气体， 气体的逸出造成混合料的料球产生热爆，使料球破碎，致使新的细粒增加，进而 影响料层的透气性。 4 ) 、梅精粉因烧损大，在烧结过程中产生大量气体，烧结矿易形成大孔薄壁 结构，烧结料收缩性大，成矿过程中形成较大的收缩应力，故而造成烧结矿强度 较差。 5 ) 、梅精粉中含碳酸盐矿物和结晶水较多，烧结过程中分解吸热，使烧结所 需热耗量增加。 6 ) 、由于含有较多的c a o 和m g o ，自然碱度高，再加上烧损大，因此，配加梅 精粉有助于烧结矿铁品位的提高。 7 ) 、随着梅精粉用量的增加，烧结矿含磷量增加。 2 2 2 其它原料的烧结特性及其影响 1 ) 、除海南粉外，其它铁料均为低s i o 。原料，在烧结过程中，虽然海南粉s i o ， 含量较高，但由于其仅作为调节s i o 。含量而用，用量较少，仅占3 ，故烧结矿 s i o 。含量易于降低。s i o 。含量降低后，生成的液相粘结物较少，又造成烧结矿强度 差，同时，烧结矿低温还原粉化性能恶化。 2 ) 、除巴西粉外，几乎所有的含铁原料a 1 。0 。含量都比较高，不仅对改善烧结 矿低温还原粉化性能不利，也对高炉冶炼带来很大的不利影响，要将其控制在 1 5 的范围内，也给烧结配矿增加了很大的难度。 3 ) 、除梅精粉外，其它铁料几乎全部是赤铁矿，在烧结过程中，烧结矿的再 生赤铁矿增多是不可避免的，这也是梅山烧结矿随着s i o 。含量降低，其低温还原 粉化指标恶化的重要原因之一。 4 ) 、巴西粉、印度粉和海南粉均为结构致密的矿物，且熔点比梅精粉高，在 烧结过程中，与梅精粉的矿化速度不一致，这也影响了烧结矿强度的提高。 2 3 本章小结 1 ) 、梅精粉铁品位虽不高，由于其烧损大，折算铁品位高，具有很大的使用 价值。 2 ) 、梅精粉矿物组成复杂，性能特殊，粒度细，制粒效果差，含有较多的碳 一1 6 东北大学硕士学术论文集第二章梅山烧结原料及特性 酸盐矿物和结晶水，不仅烧损大，还具有一定的热爆性，软熔温度低，软化区间 宽，烧结生产随其用量增加，料层透气性变差，阻力增大，垂直烧结速度下降， 燃烧带加宽等，对烧结矿产质量及能耗都产生很大的影响。 3 ) 、梅山烧结混合料中赤铁矿含量多，s i o ：含量低，a i 。0 。含量对改善烧结矿 低温还原粉化性能不利，尤其a 1 。0 。含量高，对高炉冶炼也不利，要将其控制在一 定范围之内，给烧结配料工作亦带来很大难度。 东北大学硕士学术论丈集第三章 改进用料结构实验室试验 第三章改进用料结构实验室试验 3 1 试验方法 按梅山原料条件及生产要求进行配料，原料经人工混料、加水湿润后，在混 合圆筒内混匀造球，然后人工布料入烧结杯内，模拟梅山烧结料层厚度，经煤气 点火后，在强制抽风的作用下进行烧结。操作条件力求模拟梅山烧结生产操作条 件。烧结后自然冷却成为烧结矿。 3 2 试验设备 3 2 1 烧结试验设备 烧结试验设备如图3 1 所示。主要包括1 2 0 k g 级的0 3 5 5 m m 烧结杯系统，可连 续调速的m 5 6 0 m m x 8 7 0 m m 圆筒混料机，标准振筛机，标准转鼓试验机等。 3 2 2 检测设备及检测方法 3 2 2 1 烧结矿强度检测设备及检测方法 采用实验室1 2i s o 转鼓：m 1 0 0 0 2 5 0 m m ，内有两块2 0 0 m m 互成1 8 0 提升板， 入鼓试样重量为7 5 k g ，试验方法同i s o 标准转鼓完全相同。 3 2 2 2 低温还原粉化检测设备及其检测方法 检测设备如图3 2 所示 检测方法：取试样( 烘干) 5 0 0 9 置于o7 5 m m 还原反应管内，在低于2 0 0 。c 温 度下放入加热炉中，通以5 l m i n 氮气保护，并以1 0 m i n 升温速率加热至5 0 0 i o4 c ，保温3 0 m i n ，通还原气进行还原，还原气通气流量1 5 l m i n ，还原时间6 0 m i n 。 还原气成分：c o ：2 0 0 5 ： c o t ：2 0 0 5 ： n 。：6 0 0 5 。 还原结束后，通保护气自然冷却至室温，取出秤样，全部装入1 3 0 2 0 0 m m 小转鼓。以3 0 l r m i n 的转速