精矿粒度对烧结的影响

22 2009 年第 32 卷第 3期 精矿粒度对烧结的影响 张义贤 1，甘 勤 2，何木光 1，吴耀辉 1 （ 摘 要： 研究了钒钛磁铁精矿粒度对烧结过程及烧结矿性能的影响；针对 随着精矿粒度变细，烧结速度和利用系数大幅提高，但烧结矿转鼓强度和成品率却有所下降的现象 ，提出了在精矿粒度细化的同时，采取适当提高烧结料层的措施；实践表明：该措施可在提高烧结矿产、质量的同时，改善 烧结矿的转鼓强度和成品率指标。 关键词： 烧结； 粒度；制粒效率；制粒性指数；热粉化性；透气性； 烧结矿强度；成品率 0 引言 粒度粗是攀枝花钒钛 磁铁精矿的显著特点之一。在攀钢投产初期钒钛磁铁精矿小于 200 目）粒级比例仅占 35%左右，目前也仅50%，而普通精矿在 80%以上。生产实践表明 1，钒钛磁铁精矿粒度组成对烧结过程、烧结矿矿物组成和结构、冶金性能等均有明显的影响，因其粒度粗导致混合料成球性差，料层透气性不好，烧结温度提高，烧结利用系数低；且易生成性脆的钙钛矿（ 致使钒钛烧结矿的强度差、低温还原粉化率高、还原性差。 在攀钢目前条件下，钒钛磁铁精矿粒度对钒钛烧结矿性能有何影响及其适宜的控制范围，是炼铁生产十分 关注的问题。为此，进行了钒钛磁铁精矿粒度对烧结矿性能影响的试验研究，探索目前条件下精矿粒度对烧结矿产质量、冶金性能的影响规律，寻找精矿粒度组成变化后强化烧结的技术措施及适宜的工艺参数。 1 试验方法及方案 试验方法 烧结杯试验 烧结试验在 300 00 结杯中，模拟现场烧结机操作参数条件进行。为保证烧结矿的主要指标稳定，物料配比稳定并结合现场烧结机的实际情况进行。 混合料制粒性能测定 以混合料的平均粒度（ 大于 3 级的增量、小于 1.0 级的减少量以及热稳定性来评价其制粒效果。 (1) 混合料的平均粒度 式中 粒料的平均粒径， 粒料中 i 粒级的平均粒径， 粒料中 i 粒级的质量分数， %。 (2) 制粒效率 +3 以制粒后大于 3 级的增量 +3 来表示制粒效率， +3 值越大，表明制粒效果越好。 式中 合料中制粒前大于 3 %； 合料中制粒后大于 3 %。 (3) 制粒性指数 式中 合料制粒前小于 1.0 级含量 ，； 合料制粒后小于 1.0 级含量，。 粒效果越好。 (4) 混合料热粉化性 式中 合料制粒前的平均粒径， 合料制粒后的平均粒径， 合料干燥后的平均粒径， d 越大，表明干燥过程中粉化越严重，则 0 01123 B A 0012 32 dd 钢 技 术 23 拟似粒子的热强度就越差。 透气性测定 根据 E W 式，透气性测定用透气性指数 (P)来评价混合料料层透气性的好坏。计算所得的 p 值越大，表明料层透气性越好。 式中 p透气性指数，采用 日本透气性单位； F通过料层的风量， m3/ H料层高度， A抽风面积， S抽风负压， 试验方案 考虑到钒钛磁铁矿磨选难度大，过于细磨势必会造成选矿成本大幅度增加，其增加的成本将大于烧结所获增产效益。有关研究表明 3，普通磁铁矿、赤铁矿适宜的造球粒度一般为小于 量大于 80%。因此根据生产实际，本次试验采用球磨机，对现场钒钛磁铁精矿进行了不同细度的再磨处理，制备出小于 量在 57% 75%范围内的四种细精矿试样，试验序号设置见表 1，考虑粒度改善后烧结垂直速度提高，采取适当提高料层的方案进行烧结研究。表 1 现场精矿和再磨精矿的粒度组成 序号 粒度组成 /% 试验结果与分析 不同精矿粒度对混合料制粒性能的影响 不同精矿粒度对混合料制粒性能的影响测定结果见表 2、表 3。从表中可见，随着精矿粒度变细，制粒料中大于 3 级显著增加，小于 0.5 分明显减少。当精矿小于 别提高到 ，混合料中大于 3 级含量提高 百分点 ,平均粒径 加 粒性指数 高 百分点 , 小于 1.0 成球粉末大幅度减少。说明精矿粒度越细，形成小球的倾向越大，混合料的制粒效果越好 。此外，精矿粒度细化后，虽然混合料中的球粒子比例显著提高，但干燥后制粒小球的碎裂程度并未加剧，相反还有所缓解，热粉化指数降低了 百分点，干燥前后粒径差下降 明精矿粒度细化有利于 提高制粒小球的热强度，从而改善混合料的热稳定 性。 表 2 烧结混合料的粒度组成 序号 粒度组成 /% 8 5 3 1 0.5 0.5 3 cp/( n 24 2009 年第 32 卷第 3期 表 3 混合料的制粒性能 序号 制粒效率 +3 /% 制粒性指数 % 热粉化指数 d /% 干燥前后粒径差 /不同精矿粒度对混合料透气性的影响 不同精矿粒度与混合料透气性的关系情况列于图 1。由图 1 可见，随 着精矿粒度变细，混合料 图 1 精矿粒度与混合料透气性的关系 的成球性能变好，混合料的原始透气性不断提高，有利于改善烧结过程中料层的透气性，降低干燥预热带阻力。 不同精矿粒度对烧结指标的影响 不同粒度精矿烧结试验结果列于表 4。从表 4可见，随着精矿粒度变细，烧结速度和利用系数提高，烧结矿转鼓强度和成品率下降。级含量由 别提高到 ，mm/结矿产量分别提高 烧结矿成品率分别下降 百分点；转鼓强度分别下降 百分点。 表 4 精矿粒度对烧结指标的影响 序号 料层高 度 /结速度 / (1) 成品率 / % 转鼓指数 / % 利用系数 / t（ h） 1 增产率 / % 强度增减 / % 50 0 50 50 50 50 50 50 50 50 结速度提高的原因主要是随着精矿粒度变细，混合料的成球性能变好，混合料的原始透气性不断提高。同时，由于混合料的热粉化指数下降，即制粒小球的热强度提高，有利于降低干燥预热带阻力，改善烧结过程中料层的透气性。但随着烧结速度提高，烧结过程中高温保持时间缩短，冷却速度快，必然导致烧结矿的强度和成品率下降。由于烧结速度的提高幅度大于成品率下降的幅度，故利用系数呈上升趋势。 从表 4 还可看出，在其它条件不变时，把料层y = x + 7 63 68 74精矿粒度（小于0 . 0 7 4 比例）/ %透气性指数()/%攀 钢 技 术 25 厚度从 650 高到 750 （ 随着精矿粒度变细，烧结速度和利用系数提高的幅度虽然有所下降，但烧结矿转鼓强度和成品率却明显提高。与基准（ 比，烧结矿转鼓强度提高了 成品率提高 百分点，产量增加 取得了较好的综合效果。说明降低精矿粒度并适当提高料层厚度控制烧结速度，更有利于改善钒钛磁铁精矿烧结的产量与质量。 不同精矿粒度对烧结矿冶金性能的影响 不同精矿粒度烧结矿还原性与低温还原粉化性试验结果见表 5。不同精矿粒度烧结矿物相含量见表 6。表 5 不同精矿粒度烧结矿还原性与低温还原粉化性 序号 低温还原后的粒度组成 /% 6.3 0.5 0.5 6 试验样品各物相组成（体积分数） % 序号 钛赤铁矿 钛磁铁矿 铁酸钙 玻璃相 钙钛矿 钛榴石 硅酸盐相 磁黄铁矿 硅酸二钙 8 31 29 5 3 8 2 33 28 18 3 7 2 34 23 26 见 17 18 偶见 1 2 4 35 21 23 4 8 19 偶见 5 37 20 22 5 1 18 19 偶见 1 2 从表 5 可见，精矿粒度变细对烧结矿还原性能的影响不显著，中温还原度基本相当。但在料层较低时（ 随着精矿粒度变细，由于料层厚度不够，烧结速度过快，在烧结过程中随透气性改善而通过料层的有效风量增加过多，氧化性气氛过强，使钛赤铁矿含量（主要呈菱形或不 完整四边形）增加（见表 6），且烧结矿的强度下降，导致烧结矿低温还原粉化性能变差。料层较高时（ 随着精矿粒度变细，烧结矿低温还原粉化率则没有明显的变化。 3 讨论 研究表明 4，混合料中主要以小于 级作为粘附细粒，大于 1 级作为核颗粒，理想制粒核心以 1 3 佳， 1 个中间粒级既不能成为制粒小球的核心，也不能构成粘附层，最终成了混合料中不能成球的粉末，是恶化料层透气性的根源。因此，精矿粒度细化后，级含量增加， 1 间和粗粒级含量减少，是混合料成球性能提高的主要原因。 从上述试验结果看，细精矿具有强化制粒，改善料层透气性的良好作用，但垂直烧结速度过快，必然会使烧结矿中液相粘结量不足，而玻璃质较多，造成虽能增产，却不能提高强度的单一效果。实际上，精矿粒度细化后，随着比表面积和湿容量（毛细力）的增加，在生石灰配量和制粒时间相同的情况下，易导致制粒小球粒度过于长大，粒子结构过于致密，并使部分粗颗粒燃料变成小球核心为 26 2009 年第 32 卷第 3期 矿粉包裹，既不利于燃料燃烧，也不利于烧结过程传热传质；同时，精矿粒度细化后，随着混合料水分增加，烧结时热 耗增大，在同样的配碳量和较快的烧结速度下，易使得烧结过程虽然氧化性气氛较强，但热量却不足。因此，通过适当提高料层高度来控制适合的烧结速度，是强化细磨精矿烧结的有效手段，这比采用粒度较粗的精矿烧结效果好。故在综合考虑选矿工序技术、经济指标的前提下，精矿粒度宜尽可能细化，并以尽量减少 1 4 结论 （ 1）在本试验研究条件下，不同精矿粒度对烧结性能指标影响明显，当精矿小于 级含量由 别提高到 ，烧结速 度分别增加 mm/结矿产量分别提高 烧结矿成品率分别下降 百分点；转鼓强度分别下降 百分点。 （ 2）在其它条件不变时，提高料层，随着精矿粒度变细，烧结速度和利用系数的提高幅度虽然有所下降，但烧结矿转鼓强度和成品率却明显提高。与基准相比，烧结矿转鼓强度提高了 成品率提高 百分点，产量增加 采用适当提高料层的技术措施，可以使烧结矿产质量同时提高。 （ 3）在目前攀钢烧结原料结构条件下