提高低硅烧结矿强度的生产实践_图文

1、第15卷第5期2005年5月中国冶金China MetallurgyVol.15,No.5May 2005作者简介:曹金祥(19782,男,大学本科,助理工程师;E 2m ail :lgcjx ;修订日期:2005203222提高低硅烧结矿强度的生产实践曹金祥,魏继忠,丁军(新临钢钢铁有限公司烧结厂,山西临汾041000摘要:新临钢烧结厂通过采取优化原料结构、提高烧结矿碱度、控制MgO 含量等措施,使低硅烧结矿强度指标得到提高,并满足了高炉生产的需要。关键词:铁酸钙;转鼓强度;矿物组成;低硅烧结矿中图分类号:TF703.5文献标识码:A 文章编号:100629356(2005052001724

2、Operating Practice on Improving Low Silica Sinter StrengthCAO Jin 2xiang ,WEI Ji 2zhong ,DIN G J un(New Lingang Iron and Steel Co.Ltd.,Sintering Factory ,Linfen 041000,China Abstract :A series of measures such as optimizating raw material structure ,improving sinter basicity ,controlling MgO content

3、 etc.have been adopted in sintering factory of lingang.As a result ,the low silica sinter strength is improved and it can meet the needs of BF production.K ey w ords :calcium ferrite ,tumble index ,composition of iron 2bearing charge ,low silica sinter新临钢烧结厂现有2台24m 2烧结机、1台36m 2烧结机,年产烧结矿143万t ,利用系数21

4、02t/(m 2h 。近年来,随着精料方针的推广,烧结矿SiO 2含量逐年降低,进入2004年SiO 2的质量分数降到4175%,引起烧结矿强度变差,且影响高炉透气性。为解决这一难题,烧结厂通过优化原料结构,研究、分析原料物化性能和烧结矿矿相等措施,使低硅烧结矿转鼓强度从69113%提高到74167%,为高炉利用系数达410t/(m 3d 打下良好基础。1低硅对烧结矿强度的影响烧结矿中SiO 2含量对烧结矿产量和质量有明显影响:随烧结矿中SiO 2含量降低,烧结矿转鼓强度和烧结机利用系数几乎成线性关系下降1,2。其主要原因是烧结矿中SiO 2含量下降,在烧结碱度一定时加入CaO 减少,烧结矿中

5、生成液相量减少,矿物颗粒间仅靠点接触连接,呈分散状结构,故影响烧结矿强度,同时生产率有所下降。2提高低硅烧结矿强度的实践2.1优化原料结构烧结厂近年来使用的主要含铁物料、熔剂、燃料化学成分见表1。从表1看出,无论进口矿粉还是本地精矿粉,均为高铁低硅矿,配料中增加其配比均可起到降硅作用,因此在生产中必须采取提高低硅烧结矿强度的生产措施。表1原料和燃料化学成分矿种w (TFe /%w (FeO /%w (SiO 2/%w (CaO /%w (MgO /%w (Al 2O 3/%w (S /%w (P /%烧损/%0.0031.26伊朗67.7722.000.940.960.1882.73注:焦粉中

6、固定碳质量分数80123%。其化学成分均为灰分中质量分数烧结厂主要使用含铁物料、燃料、熔剂组成烧结混合料,料种选择、料比搭配不仅影响混合料的成球性能,而且影响烧结矿产量和质量。新临钢烧结厂根据长期实践经验并结合多次烧结杯实验结果,确定出适合自身条件的烧结料结构及配比(表2。2.2提高烧结矿碱度效提升,温度对于固相反应产物的出现比反应物相互作用时间长短有较大影响。在熔剂性烧结矿中,SiO 2与CaO 的化学亲和力比Fe 2O 3大得多,但由于Fe 2O 3含量较高,则CaO 2Fe 2O 3大量形成。固相反2003年,烧结厂在北京科技大学做了碱度为1185和211倍的烧结矿矿相分析(表3,发现随

7、烧结矿碱度的升高,烧结矿矿物组成中SFCA 含量明显增多,玻璃相和残余脉石减少,烧结矿强度升高;C 2S ,Fe 2O 3含量也有所增加,但烧结矿低温还原粉化指数变化不明显,主要是C 2S 以小粒状和细针状分布在交织熔蚀结构之间,赤铁矿以原生赤铁矿较多。R =1185倍时,烧结矿的组成结构主要是以磁铁矿与SFCA 形成的交织熔蚀结构为主,磁铁矿与SFCA 相形成的熔蚀结构和磁铁矿与玻璃相形成的粒状结构为辅。有大片液相渣池,部分液相渣池中SFCA 和C 2S 形成共晶,从玻璃相中析出;部分液相渣池中C 2S 与磁铁矿形成共晶,从玻璃相中析出(见图1、图2,赤铁矿比较少,很少数再生和原生赤铁矿,原

8、生赤铁矿外部还原为磁铁矿,内部残留少数赤铁矿。R =211倍时,烧结矿组成结构主要为磁铁矿与SFCA 形成的交织熔蚀结构为主(图3,偶见磁铁矿与玻璃相形成的粒状结构。SFCA 为主要粘结相,为针状(图4。玻璃相很少,存在于粒状结构中和大粒赤铁矿内部。C 2S 以小粒状和细针状分布在交织熔蚀结构之间。表2烧结配料结构表矿种w (TFe /%w (CaO /%w (SiO 2/%烧损 /%水分/%原料费用/元配比/%两山62.490.344.940. 8671270037澳矿63.77微 3.81 2.56 2.580420巴西66.470.22 1.96 1.20 2.585210钢渣14.44

9、46.1814.13 2.12 3.0153石灰石048.32 2.9237.97 4.0553生石灰076.248.6210.301506焦粉3.260.947.2082.7393005表3烧结矿矿物组成Rw (Fe 2O 3/%w (Fe 3O 4/%w (SFCA /%C 2S玻璃相残余脉石熔剂夹生转鼓指数/%57505535512<168.6781.5M 2磁铁矿;F 2SFCA ;共晶2SFCA 与C 2S 共晶图1R =1185时的矿相结构M 2磁铁矿;F 2SFCA图2R =1185时的矿相结构81中国冶金第15卷 M 2磁铁矿;F 2SFCA图3R =2.1 时的矿相结构

10、M 2磁铁矿;F 2SFCA图4R =2.1时的矿相结构2.3控制MgO 含量高Fe 低硅w (SiO 2<5%条件下,烧结矿的主要粘结相是复合铁酸盐,此时MgO 含量增多不利于SFCA 的生成。由结晶学与矿物学的基础理论得知:磁铁矿中Fe 2+和Mg 2+离子半径相近(Fe 2+=0183 A ,Mg 2+=0178A ,因此,Fe 2+和Mg 2+可相互取代,形成连续的完全类质现象。即在一定温度下,Mg2+很容易进入磁铁矿晶格中,取代Fe 2+并占据磁铁矿晶格中Fe 2+空位,形成含镁磁铁矿(Fe ,Mg 2O 2Fe 2O 3。而其晶体结构基本不变,含Mg 磁铁矿比Fe 3O 4稳

11、定性好,阻碍Fe 3O 4氧化为Fe 2O 3,从而阻碍了SFCA 的生成,影响烧结矿的冷强度。目前本厂根据化验室数据,将MgO 含量控制在215%,但其接近3%时烧结矿强度变差。2.4适当控制烧结矿中FeO烧结矿中FeO 的质量分数是评价烧结生产的一项综合指标,烧结矿中FeO 含量需根据自身工艺条件,通过工业试验来确定。降低烧结矿中FeO 含量,能降低能耗,改善烧结矿的还原性,但FeO 含量降低又会使烧结矿的强度指标恶化、低温还原粉化率提高、烧结成品率降低。提高烧结矿FeO 含量,可提高烧结成品率、转鼓指数及烧结利用系数,但会引起烧结矿固耗增加、烧结氧化气氛减弱,且影响SFCA 的生产条件。

12、再进一步提高烧结矿中FeO 含量,烧结利用系数就会下降。2003年,本厂将FeO质量分数控制在7%8%,烧结矿转鼓强度指标和同类企业相比,还存在一定的差距,仅为68171%。在提高低硅烧结矿强度过程中,根据生产实际情况并借鉴兄弟厂经验,将烧结矿FeO 质量分数提高到10%,烧结矿质量明显改善,基本满足了高炉需要。2.5适时补充钢渣钢渣主要成分为w (CaO =46118%,w (MgO =4177%,w (SiO 2=14113%。补充钢渣意为提高烧结矿中SiO 2含量,没有混匀料场,原料成分波动较大,烧结矿中SiO 2质量分数平均为4175%,波动范围为4114%5197%。在烧结过程中,发

13、现烧结状态变差、液相减少,SiO 2质量分数降低到4160%以下时,将通过补充钢渣增加液相来达到提高烧结矿强度的目的,同时辅助以钢渣中的MgO 抑制烧结矿低温还原粉化率。2.6改善熔剂质量改善熔剂质量主要从两方面做工作:一是,改善熔剂的化学性能,烧皮厂使用的熔剂主要是石粉和生石灰。石粉成分较稳定,生石灰由公司自产机烧灰和外购民用灰组成。由于机烧灰主供炼钢而造成烧结机烧灰严重不足,且CaO 质量分数仅为69114%,活性度较差,小于230mL 。在提高生石灰质量过程中,公司新建1座150m 3的石灰窑,缓解了机烧灰严重不足的问题,同时对进厂民用灰CaO 含量加大检测力度,使生石灰CaO 质量分数

14、迅速提高到76124%。二是,控制生石灰粒度,生石灰+3mm 的粒级比例约占到18164%,<0.074mm 的占到30%以上,生石灰粒度两级分化严重,造成生石灰螺旋经常产生膨料现象,严重影响混合料水分的稳定性,进而影响到烧结矿的产量和质量。因此,一方面在生石灰下料仓上安装1套振打装置,24h 进行振打,另一方面要求耐火厂对破碎机锤头进行适时调整,生石灰下料的稳定性比以前有较大提高。生石灰质量改善后,混合料成球性能明显改善,成球率比以前增加512%,烧结料温由原58提高到64,垂直烧结速度由23112mm/min 提高到24133mm/min ,日增产烧结矿8614t 。2.7提高料层厚

15、度,降低烧结机机速提高料层厚度后,蓄热作用增强,烧结矿形成条件改善,液相的固化和熔体结晶更加充分,表层玻璃质减少。在提高低硅烧结矿强度过程中,烧结厂将3台烧结机料层厚度平均提高15133mm ,机速平均降低0121m/min ,烧结氧化气氛增强,SFCA 发展91第5期曹金祥:提高低硅烧结矿强度的生产实践充分,烧结矿强度指标得到改善。2.8治理漏风(1针对烧结机头尾漏风问题,改四连杆密封为柔磁性密封。(2针对箅条销子漏风问题,采用去掉箅条销子,使用自锁箅条。(3针对台车栏板与台车栏板之间漏风问题,定期更换连接处漏风较大的部分台车,同时在台车连接处以贴布条方式减少漏风。通过治理漏风工作,烧结抽风

16、系统漏风率得到明显改善,漏风率由以前的62155%降低到57123%,烧结机利用系数由1197t/(m2h提高到11993t/(m2h,固耗由60104kg/t降到58193kg/t。3生产效果近年来,烧结主要技术经济指标见表4。由表4可知,近几年烧结矿品位在近几年逐渐升高,SiO2含量下降较明显,但烧结矿强度指标一直徘徊不前,甚至还有下降趋势。2004年6月,针对低硅烧结矿强度较差问题,烧结厂通过采取一系列措施,使烧结矿转鼓强度提高5107%,粒度提高2177%,碱度稳定率提高10199%,品位稳定率提高1%。表4烧结主要经济技术指标年w(TFe/%w(FeO/%w(CaO/%w(SiO2/

17、%w(MgO/%R粒度/%(+10mm强度/%TFe稳定率/%R稳定率/%4结论(1优化配料结构是提高烧结矿品质的关键因素。(2在一定范围内提高碱度可增加SFCA含量,改变烧结矿矿相结构,提高烧结矿强度。(3选择适宜MgO的含量可抑制烧结矿低温还原粉化率,提高烧结矿冷强度。(4FeO的含量应根据原料条件、设备性能、工艺流程等情况,由试验确定。(5增加钢渣可增加烧结过程液相,达到提高烧结矿强度目的,同时可抑制烧结矿低温还原粉化率。(6提高料层厚度、降低烧结机机速、治理漏风可提高烧结矿实物质量。参考文献:1黄柱成,傅守澄.高碱度高氧化镁高强度烧结矿成矿机理探讨J.矿冶工程.1992,(12:87291.2左文亮,孙宗毅.宝钢进口铁矿烧结矿低温还原粉化性能的研究R.专题报告.1981.(上接第9页(8:527.3岑可法.中国能源与环境可持续发展的若干问题R.昆明:全国能源与热工2004学术年会,2004.11.4Boyen J L,Thermal Energy Recovery,John Wiley and SonsInc.,1980.5Gu