喷洒CaCl2溶液改善三烧烧结矿RDI性能试验及生产实践.doc

喷洒CaCl2溶液改善三烧烧结矿RDI性能试验及生产实践【摘 要】本文介绍了采用烧结矿表面喷洒CaCl2溶液的方法，通过实验室的研究，提出了适宜的喷洒工艺参数，使昆钢三烧烧结矿的低温还原粉化性能得到明显改善的同时，六高炉顺行的质量和生产技术指标水平得到明显提高。【关键词】低温还原粉化（RDI） CaCl2溶液 烧结矿 高炉1.前言昆钢三烧（2130m2）烧结矿低温还原粉化性能长期以来处于较低水平（RDI+3.15为59.31%），困扰着六号高炉（2000m3）生产水平的提高。针对存在的问题，采用烧结矿表面喷洒CaCl2的方法，在实验室进行了大量的试验研究，分别对CaCl2的种类，最佳喷洒量、喷洒浓度和喷洒方式进行了深入细致的研究，并深入现场了解情况，确定了喷洒地点，提出了生产应用的工艺技术参数。通过实践，生产应用期与基准期同比，取得了三烧矿低温还原粉化强度RDI+6.3平均提高49.61个百分点、低温还原粉化指数RDI+3.15提高29.75个百分点、磨损指数RDI-0.5降低3.3个百分点的明显效果。与此同时，结合炼铁厂的精心操作，六高炉料柱透气性改善，坐料、埸料次数明显减少，炉况顺行的质量和生产技术指标水平明显得到提高。2.试验方法2.1 实验室试样的制备2.1.1 烧结矿取烧结矿并按低温还原粉化性能的检测方法按铁矿石低温粉化试验 静态还原后使用冷转鼓的方法GB/T13241-91标准规定制取1012.5mm的烧结矿试样10kg备用。烧结矿化学成分见表1。表1 原料化学成份 名称TFe%FeO%SiO2%CaO%MgO%Al2O3%S%P%Zn%K2O%Na2O%R倍粒度mm三烧烧结矿56.188.735.409.991.541.490.0200.0620.040.130.041.851012.52.1.2 喷洒溶液喷洒溶液分别采用固体化学纯CaCl2、分析纯CaCl2、工业用的CaCl2、工业废液、液体CaCl2按不同浓度配制喷洒液各100g备用。2.2 实验室试验方法取500g烧结矿样，为了使该矿样表面都能被CaCl2溶液所覆盖，采用喷洒或刷涂的办法分别将配制好的溶液均匀的覆盖在各份矿样表面，放置1小时后将试样放入烘箱内，在100温度下烘干，让矿样表面形成卤化物的保护膜，喷洒量按溶液量占烧结矿重量的2%控制。目的是确定适合三烧矿特点的含CaCl2试剂种类，摸索最佳的喷洒工艺及相关技术参数。2.3 生产应用方法 在实验室试验研究的基础上，结合烧结车间生产工艺特点，确定生产应用时喷洒CaCl2溶液的具体方法为：1）喷洒地点在成仓-2#皮带处；2）CaCl2母液贮存池一个，喷洒池两个，存储量各按10吨考虑。3.实验室试验结果3.1 适宜试剂种类的选择3.1.1 试剂种类选择实验室喷洒不同浓度CaCl2溶液的试验结果详见表2。表2 实验室喷洒不同CaCl2溶液的试验结果名称CaCl2试剂溶液浓度%溶液PH值喷洒量%低温还原粉性能，%状态含量比重RDI+6.3mmRDI+3.15mmRDI-0.5mm三烧矿基准样/30.9954.658.41喷分析纯CaCl2溶液固99.99/25299.6799.750.23喷化学纯CaCl2溶液固99.99/26295.3698.230.87喷工业CaCl2溶液固79.00/26296.5798.170.75喷液体CaCl2溶液液/1.2925299.1299.480.20喷工业废液溶液液/22283.5791.382.00由表2看出：1）无论是喷洒固体试剂、液体试剂，还是工业废液，只要CaCl2浓度达到要求，都能够使三烧矿的低温还原粉化指标明显改善，说明CaCl2的形态对试验效果不会产生本质性的影响；2）在浓度溶液浓度为2%条件下，不同形态的CaCl2对改善三烧矿的RDI+6.3mm和RDI+3.15mm两项指标的效果差别不大，都能够满足生产实践的要求；3）由于化学纯和分析纯的CaCl2成本太高，工业废液PH值偏低，对设备有腐蚀性，故都不宜在生产上推广使用；4）固体工业CaCl2和液体CaCl2性价比接近，较适合在生产上使用，相比较而言，液体CaCl2成本略低，母液的溶解较为容易，故推荐优先使用液体CaCl2母液，工业固体CaCl2可作为备用。3.1.2 喷洒前后烧结矿试验样对比喷洒液体CaCl2溶液前后烧结矿试验后粒度对比见图1和图2。 图1 未喷洒CaCl2溶液 图2 已喷洒CaCl2溶液由照片1看出，未经喷洒CaCl2溶液的烧结矿试样，经还原粉化试验后烧结矿的颗粒不完整，裂纹较多，发生明显的碎裂现象；由照片2看出，已喷洒CaCl2溶液后的烧结矿试样，经还原粉化试验后烧结矿的颗粒完整，裂纹较少。原因是喷CaCl2洒液在烧结矿表面能形成保护膜，它覆盖在烧结矿表面，堵塞了烧结矿与还原气体间的接触通道，降低了烧结矿低温还原粉化的有效反应面积，抑制了500条件下赤铁矿及正硅酸钙的晶型转变，还原粉化性能得到改善。3.2 适宜的CaCl2浓度 不同CaCl2浓度条件下的实验室试验研究结果详见表3。表3 不同CaCl2浓度的试验研究结果名称CaCl2溶液浓度%CaCl2溶液PH值喷洒量%低温还原粉性能，%RDI+6.3mmRDI+3.15mmRDI-0.5mm三烧矿基准样/30.9954.658.411#三烧矿样3.0%4299.2099.380.302#三烧矿样2.0%5296.5798.170.753#三烧矿样1.0%6289.7895.791.004#三烧矿样0.5%6.5289.3093.971.72由表3看出，烧结矿低温还原粉化性能指标随着喷洒溶液中CaCl2浓度的降低而逐步下滑，且低温还原粉化强度RDI+6.3mm 和磨损指数RDI-0.5mm 对CaCl2浓度的敏感程度要明显高于低温还原粉化指数RDI+3.15mm。虽然实验室试验研究结果表明CaCl2浓度只要大于0.5%,三烧矿低温还原粉化指数RDI+3.15mm就能够满足生产的要求,但考虑到生产应用中喷洒的均匀程度不可能有实验室好,所以CaCl2浓度应高于实验室的最佳浓度。按照低温还原粉化强度RDI+6.3mm应高于95%和RDI+6.3mm与RDI+3.15mm差别不应太大的原则，推荐的生产应用CaCl2适宜浓度为1.53.0%。3.3 适宜的喷洒工艺参数试剂种类和浓度按既高效经济而又方便实用且无腐蚀性的原则进行优选；喷洒量以尽可能充分润湿烧结矿表面而又不影响高炉操作为宜。适宜的三烧矿喷洒CaCl2溶液试验喷洒工艺控制参数见表4。表4 喷洒工艺控制参数试剂种类喷洒量母液浓度CaCl2溶液浓度液体CaCl2母液13%58%1.53.0%4.生产应用结果生产应用烧结矿表面喷洒CaCl2方法从2003年9月起使用至今。为了便于比较，分别取昆钢三烧及六号高炉生产数据进行对比，基准期2003年18月；生产应用期2004年18月。4.1 三烧生产应用结果三烧生产应用结果见表5。表5 烧结生产应用结果名称喷洒量%CaCl2母液比重t/m3喷洒液CaCl2浓度%RDI+6.3mm%RDI+3.15mm%RDI-0.5mm%R60%R120%R180%基准/31.9459.316.6242.5466.0380.83喷洒131.291.5381.5589.063.2942.9867.3180.48比较/+49.61+29.75-3.3+0.44+1.28-0.35由表5看出：1）生产应用期间实际喷洒量为13%；2）喷洒液CaCl2实际浓度为1.5%3%；3）生产应用期间三烧烧结矿低温还原粉化指标明显改善：（1）低温还原粉化强度RDI+6.3提高49.61个百分点；（2）低温还原粉化指数RDI+3.15提高29.75个百分点；（3）磨损指数RDI-0.5降低3.3个百分点，还原度性能相近。4）跟踪测定的三烧烧结矿水分含量平均为0.33%，最大为0.80%，不会对高炉槽下筛分造成不良影响。4.2 六高炉生产应用结果4.2.1 六高炉主要技术经济指标基准期及生产应用期六高炉技术经济指标见表6。表6 六高炉主要技术经济指标名称综合入炉品位%熟料率%焦灰份%焦硫份%透指m3/min.MPa坐料次埸料次实产铁t冶炼强度t.m3/d综合焦比kg/t基准57.7179.1914.430.452071577408852840.99532生产56.9586.6315.240.472191246218920711.01529比较-0.76+7.44+0.81+0.02+1197-31-19+6787+0.02-3注：表中数据来源于2003年和2004年昆钢高炉生产技术专业月报。由表7看出，六高炉生产应用期间与基准同比：(1) 原燃料变化入炉品位降低0.76个百分点，熟料率增加7.44个百分点，焦炭灰份增加0.81个百分点，硫含量增加0.02个百分点。(2) 操作指标变化由于三烧矿低温还原粉化强度提高，炉内二次粉末减少，高炉料柱透气性明显改善，透气性指数提高1197 m3/min.MPa，坐料次数减少31次，埸料次数减少19次。(3) 经济指标的变化铁产量增加6787吨，冶炼强度提高0.02 t.m3/d，综合焦比降低3kg/t。扣除生产应用期入炉品位降低及焦炭灰份增加对产量和焦比的不利影响，则铁产量的增加及焦比的降低效果更为明显。4.2.2 六高炉冶炼效果分析六高炉炉役中后期面临着操作炉型不规则、对原燃料质量要求提高和操作难度加大等问题。针对存在的问题，从改善高炉料柱透气性，保持炉况长周期稳定顺行的角度出发，组织实施三烧矿喷洒CaCl2溶液生产应用实践，收到了非常好的效果。三烧烧结矿低温还原粉化性能得到了明显的提高，结合炼铁厂的精心操作，生产应用期与基准期同比，六高炉透气性显著改善，顺行的质量和水平提高，崩挂料和严重憋风现象明显减少，主要技术经济指标均获得较好水平。这充分说明采用喷洒CaCl2溶液的方法抑制烧结矿低温还原粉化的效果是明显的，也说明三烧矿低温还原粉化指标改善对于六高炉克服中后期容易操作难度增加的困难是非常有利的。5.结论5.1 试验选择的喷洒位置、喷洒方案、试剂种类及技术参数是可行的，与基准期相比，生产应用期间三烧烧结矿低温还原粉化强度RDI+6.3提高49.61个百分点、低温还原粉化指数RDI+3.15提高29.75个百分点、磨损指数RDI-0.5降低3.30个百分点，实践表明本工艺使昆钢三烧矿低温还原粉化指标的改善幅度达到了国内同类技术的领先水平。5.2 三烧矿低温还原粉化指标的改善，有效地降低了其在