新兴铸管公司高铁低硅烧结实践.doc

新兴铸管公司高铁低硅烧结实践宋延琦 李京社 唐海燕 房艳萍 刘春暖(北京科技大学)摘 要：新兴铸管公司为了实施精料方针，为高炉经济技术指标的持续进步创造条件，对高铁低硅烧结进行了探索。通过优化原料结构、提高生石灰质量、实施厚料层烧结、提高烧结矿碱度、适当增加配碳量、延长烧结时间等一系列措施，在保证烧结矿强度的前提下，使烧结矿SiO2含量降到了40左右。关键词：低硅烧结 A12O3SiO2 碱度 厚料层烧结 配碳量 转鼓强度1 前 言生产含铁品位高的炉料，实现高炉低渣量冶炼，一直是炼铁工作者努力的方向之一。近年来，许多企业在降低烧结矿SiO2含量、提高含铁品位方面取得了很大的进步。国外已有瑞典、芬兰等国将烧结矿SiO2含量降到了40以下；国内宝钢、莱钢、济钢等企业的烧结矿SiO2含量也都维持在4045的水平13。为了实施高炉精料方针，新兴铸管公 司根据自身的实际情况，在降低烧结矿SiO2方面进行了一系列探索，逐步摸索出了适于低硅烧结的一整套技术，在保证烧结矿强度的前提下，使SiO2含量由2006年的48逐步降到了目前的40左右(见表1)，促进了高炉冶炼指标的进一步改善。表1 烧结矿主要成分及强度指标2 低硅烧结采取的措施21优化原料结构 采用高品位低SiO2的含铁料原料是生产高铁低硅烧结矿的基础，但仅仅降低烧结原料中的SiO2并不能保证生产出高质量的烧结矿。因为高碱度烧结矿是以铁酸钙系为粘结相，原料中应含有适量的A12O3，以促进SFCA的生成4。考虑到高炉炉渣中的A12O3不得超过15的要求，以及新兴铸管公司78烧结矿+22球团矿的高炉炉料结构，由此计算出烧结矿中A12O3应不超过180。因此，在实际配矿中将原料中的A12O3SiO2基本控制在023035的范围。新兴铸管公司近年来的烧结原料配比及各种原燃料的理化性能和粒度组成列于表2表4。 从表2可看出，尽管为降低烧结矿中的SiO2进行了必要的原料储备，但配矿结构还是发生了较大变化，2008年1月到2月中旬是用高品位的巴西精粉来调剂烧结矿中的SiO2；2月中旬至4月底，是用伊朗精粉来调剂烧结矿中的SiO2；虽然二者都具有品位高、SiO2低、有害杂质少的特点，但其烧结性能却不尽相同。巴西精粉属细磨赤铁矿5，200目的比例高达8362，虽其亲水性略差，但由于粒度细，比表面积大，仍然有利于混合料的造球；而伊朗精粉则属磁铁矿6，其粒级组成较差，不利于混合料的造球，但由于含有较高的FeO，烧结过程中将发生放热反应，有利于降低烧结温度。从各阶段的原料结构来看，其主要含铁料基本都是以邯邢地区产自熔性磁铁矿和进口印度粗粉组成。邯邢地区产磁铁矿不仅具有品位高、SiO2低、有害杂质少的特点，且具有较高的自熔性，无疑对烧结温度的降低发挥着积极作用。表2 烧结原料配比()表4 原燃料、熔剂等粒度组成()22提高料层透气性 提高混合料的透气性，进而实现厚料层烧结是低硅烧结的关键。料层透气性包括混合料的初始透气性和烧结过程的透气性。初始透气性取决于原料的物理化学性质、混合料水分、混合料制粒效果和布料方式等；而烧结过程的透气性则主要取决于烧结温度及熔融层厚度、过湿层的形态等。在烧结温度为1 2501 280时，烧结矿中易生成CF(可达3040)，并呈交织结构，强度最好；提高料层厚度有利于针状铁酸钙(CF)或复合铁酸钙(SFCA)的生成。为进一步提高料层厚度，采取了以下措施： (1)改善生石灰质量。2007年全年生石灰CaO含量平均达到了843，活性度高达360 mL。 (2)蒸汽预热混合料。2007年平均料温提高了1357，达到6741，即便在冬季生产中仍能达到65以上的水平。 (3)改进松料器。采用了松料棒数量可调的结构方式，即，可根据不同的原料条件，随时增减松料棒数量，确保风箱负压稳定。 (4)混合机内衬采用锥型逆流衬板，提高造球效果。经跟踪检测，在原料结构相同的情况下，采用锥型逆流衬板后，混合料中3 mm的比例提高了517。 (5)在布料方式上，采用了宽皮带、九辊布料技术。 通过实施上述一系列技术措施，混合料造球效果得到改善，大烟道负压下降，烧结终点前移，料层厚度由500 mm左右增加到530540 mm。23提高烧结矿碱度 随着烧结原料中SiO2含量的降低，在碱度不变的情况下，烧结过程产生的粘结相总量及铁酸钙数量必然减少。为了保证足够的烧结矿强度，有必要进一步提高烧结矿碱度，这样可使铁酸钙生成量增多，同时改善烧结矿的低温还原粉化性能。 为保证降硅后烧结矿强度不受影响，同时也为了适应高炉炉料结构的调整，将二元碱度由原来的186提高到了215左右。碱度提高后，不仅保证了烧结矿强度，而且由于生石灰配比的提高，混合机的制粒效果得到改善，利用系数提高，取得了较好的效果。24提高配碳量 在高温条件下，随着烧结原料中A12O3的增加，铁酸钙的生成数量增加，这主要是铝酸盐(CaOAl2O3、CaO2A12O3)与铁酸盐(CaOFe2O3、CaO2Fe2O3、2CaOFe2O3)可以形成固溶体，有利于铁酸钙在液相中稳定存在。另外，含A12O3的铁酸钙还能够吸收相当量的SiO2，使铁酸钙的生成量增加。所以，适当提高配碳量有助于提高烧结温度，进而促进铁酸钙的生成，以保证粘结相的数量。 为此，我们适当提高了烧结配碳量，在烧结矿SiO2由452降到412的情况下，配碳量平均提高了039。结果，烧结矿强度没有明显降低，这也在一定程度上说明烧结矿中的铁酸盐数量并没有明显减少；同时，我们还发现烧结矿FeO不仅没有提高，反而有所降低。因此可认为，虽然配碳量提高后，烧结料层中的还原性气氛增强，会促进FeO生成，Fe2O3含量减少，但随着烧结混合料中赤铁矿配比的增加，烧结矿中仍含有较高比例的残留赤铁矿，导致烧结矿中的FeO并没有升高。25降低烧结速度 延长烧结时间有利于烧结过程中粘结相的结晶和再结晶，使烧结矿的矿物组成更加完整，从而提高烧结矿强度。由于新兴铸管公司烧结生产没有铺底料，SiO2降低后，为了保证烧结矿强度、减少返矿量，故将烧结机机速由原来的115 ms降到110 ms，同时适当提高了烧结终点温度(由原来的130160提高到了170200)，改变了以往在烧结机尾留存510mm生料的操作方法。虽然终点温度提高后，能耗会略有升高，但对改善烧结矿强度和粒级组成有着积极的作用。过去之所以采用在烧结机尾留存510 mm生料的操作方法，一方面是为了避免在煤粉粒度过粗或配碳偏大的情况下，发生粘台车现象；另一方面是为了减少篦条损失。事实上，通过加强对焦粉粒度的控制，提高看火工对配碳准确性的判断水平，在没有铺底料的情况下，采取机尾不留或少留生料，尽量烧透的操作方法，是可以避免粘台车现象发生的。26配加超低温矿化剂 超低温矿化剂作为近年来国内研制开发出来的新型烧结添加剂，为国内烧结技术进步、烧结矿质量的改善发挥了积极作用，特别是在中小型烧结机上使用，效果还是比较显著的。超低温矿化剂主要由燃煤气化剂、增氧剂、助燃剂、增强剂等构成。 为提高烧结矿强度，我厂于2006年10月进行了添加超低温矿化剂的试验。结果表明，烧结矿转鼓指数提高了23，返矿降低了近30，其中510 mm的比例由原来的2963降到2678，降低了285，虽然其在降低燃料消耗方面没有达到预期效果(仅降低了314)，但对烧结矿质量的改善还是发挥了积极的作用。3 生产结果 通过采取上述措施，新兴铸管公司的烧结矿SiO2含量从2007年以前的48逐渐降到了目前的40左右，其主要经济技术指标和烧结矿粒度组成的变化列于表5和表6。表5主要经济技术指标表6烧结矿粒度组成() 由表可以看出，在SiO2降低后，烧结矿强度略有下降，固体燃料消耗有较大幅度提高，其它经济技术指标则基本未受影响。从烧结矿的粒度组成来看，5 mm的比例略有升高，但510mm的比例反而有所降低，应该说粒度组成更趋合理，但高炉槽下返矿率有所提高，显然这是烧结矿强度略有降低后，在皮带输送、人仓等倒运过程中发生二次破碎造成的。4 结 论 1)在新兴铸管公司目前的条件下，通过优化调整原料结构，将烧结矿中的si0，降到4042的水平是完全可行的，对烧结矿质量不会产生不利影响。但在原料结构优化过程中，必须控制A12O3SiO2比值在023035。 2)提高料层厚度是实施低硅烧结的关键。通过改善生石灰质量，用蒸汽预热混合料，使用数量可调式松料棒，采用锥型逆流混合机内衬和宽皮带、九辊布料等措施，能有效提高混合料透气性，实现厚料层烧结。 3)提高烧结矿碱度，可确保低硅烧结时不降低或少降低烧结矿强度，改善混合料制粒效果，提高利用系数。 4)适当提高配碳量有助于提高烧结温度，促进铁酸钙的生成，保证粘结相的数量，从而保证烧结矿强度。 5)延长烧结时间，适当提高烧结终点温度，有利于烧结过程粘结相的结晶和再结晶，使烧结矿的矿物组成更加完整，是提高烧结矿强度，实现低硅高铁生产的必要条件。 6)低硅烧结生产中配加超低温矿化剂，可以明显改善烧结矿的质量。 7)降低SiO2后，烧结矿中小于5 mm的比例略有升高，而510 mm的比例反而有所降低，粒度组成更趋合理。参考文献1 张玉柱等改善低硅烧结矿冶金性能的研究及实践J烧结球团，2004