首钢矿业公司烧结厂配加澳矿的试验与生产

　　摘要：由于资源供应条件发生了变化，首钢矿业公司烧结厂拟配加澳矿，形成以精矿粉为主、澳矿为辅的原料结构。为了解这一新原料结构在机上冷却工艺上的生产特点，相继开展了试验室试验和工业试验，取得了一些重要结论，为下一步大量配加该矿做好了技术准备工作。

　　关键词：烧结  澳矿 试验

1、前言
　　首钢矿业公司烧结厂自建厂以来，烧结配料中一直以精矿粉为主，间断配加一定量粉矿（配比只有3%左右）。为满足高炉对烧结矿提铁降硅的要求，加之近年来地方精矿粉采购难度加大，价格攀升，公司决定在2003年进口120万t澳矿粉用于烧结生产。为了掌握在机冷工艺条件下配加澳矿粉生产的技术特点，我厂开展了烧结过程配加澳矿的试验研究。

2、试验室试验
2.1试验条件
　　本次试验中使用的原料成分列于表1，原料配比列于表2。

表1  试验所用原料成分（%）

表2  原料配比（%）

　　由表2可知，在试验配料中，将民矿的配入量由30%逐步减少为零，所减少部分代之以相应数量的澳矿。目的是研究配入澳矿后，其烧结过程及烧结矿质量的变化情况。

2.2烧结试验方法
　　烧结试验在φ250mm烧结杯中进行，料层厚度为500mm（含辅底料）。点火负压6000Pa，烧结负压1200Pa，以废气温度达到最高点为烧结终点，冷却负压6000Pa，以废气温度达到200℃为冷却终点。由于我厂为机上冷却工艺，全面反映原料的烧结性能和冷却性能，试验中除计算烧结利用系数外，还专门计算了全系数，即以烧结时间与冷却时间之和作。为全时间，并计算全时间内的烧结效率。烧结试验的碱度中限设定为1.8。

2.3烧结试验结果
　　烧结试验结果及烧结矿相关指标分别列于表3、表4、表5。

2.4试验结果分析
　　从试验结果看，总的趋势是随着澳矿配入量的增加，烧结矿强度有所改善。由于本次试验中所配加的澳矿是同比例代替民粉，澳矿中的SiO₂大大低于民粉，配入澳矿后烧结矿中的CaO、SiO₂含量大幅度降低，即结矿渣相量（CaO+SiO₂）减少，这应该对烧结矿强度不利，但结果是强度反而提高。原因是配加澳矿后，烧结混合料中的原始Fe2O3含量增加，有利于促进铁酸钙等高强度粘结相的生成，从而使烧结矿强度改善。这个结果也表明，在我厂全磁铁精矿烧结的条件下，配加一部分进口高品位赤铁粉矿，对于改善烧结矿强度有着积极的意义。磁铁矿粉烧结时，烧结过程中Fe₂O₃的生成主要是在烧结带后的高温氧化带，由于其保持时间很短，Fe₂O₃的生成有限。加入赤铁矿粉后，由于原始Fe₂O₃量增加，铁酸钙的生成就会在烧结带开始进行，有利于铁酸钙的生成，提高烧结矿强度。

表3  烧结试验结果

表4  烧结矿粒度组成（%）

表5  烧结矿化学成分

　　澳矿以Fe₂O₃为主，与我厂目前使用的以Fe₃O₄为主的精矿粉相比，燃料消耗相对会要高一些，同时澳矿是正烧损，而精矿粉是负烧损，因此烧结时出矿率也要降低，燃料消耗相对也要上升。但配加澳矿后，由于烧结成品率提高，可以部分降低燃料消耗，因此燃料消耗是受这三方面的综合影响结果。从试验结果看，配加15%的澳矿后，燃耗上升约5kg/t，继续提高澳矿配比，燃耗有所下降。由于澳矿的反应性较好，烧结过程中液相量增加，对烧结利用系数不利，特别是冷却时间延长，从而使全系数下降。从试验结果看，配加澳矿后，全系数下降约8%-10%。
　　配加澳矿后，烧结矿质量明显改善，尤其是烧结矿品位提高，这主要是因为民粉的品位虽然比澳矿高，但澳SiO₂含量（3.63%）大大低于民粉的SiO₂含量（6.02%），在碱度同时为1.8左右的条件下，所配入的CaO大大减少，故在高碱度条件下民粉的单烧品位要低于澳矿。在配加30%澳矿（民粉配为零）情况下，烧结矿品位达到59%，而SiO₂含量降低到了5.07%。
　　试验结果表明，使用澳矿代替民粉进行烧结，随着澳矿比例增加，烧结矿质量改善，烧结利用系数、全利用系数下降。配加澳矿有利于改善烧结矿强度，但燃料消耗有所上升。

3、工业试验

　　为进一步了解澳矿的性能，我厂在2002年10月份组织进行了为期一个月的工业试验。试验按澳矿配比不同分为5%、10%、15%、20%四个阶段，试验进行得基本顺利，但从工业试验中敢暴露出一些值得注意的问题，主要是烧结参数变差，负压升高，系数下降，一些物料消耗及电耗有所上升。

3.1对烧结矿质量的影响

表6  配加澳矿工业试验烧结矿质量的变化

　　工业试验结果列于表6。工业试验期间，为保证烧结矿品位稳定，对高品位的水厂精矿配比进行了适当调整，因此配加澳矿粉后烧结矿品位变化不大。但由于澳矿SiO₂含量较精矿SiO₂含量低，烧结矿中SiO₂含量下降到了5.5%左右。如果公司水厂精矿粉供应量进一步增加、同时减少低铁高硅的民矿配比，烧结矿品位有望大幅度提高，SiO₂含量进一步降低，达到高欠低硅烧结矿的要求。

　　工业试验表明，澳矿配比增加后，烧结矿FeO含量也有所降低，这是因为澳矿粉属赤铁矿型，以Fe₂O₃为主，与磁铁矿相比，其混合料氧位比较高，有利于烧结形成氧化气氛，减少FeO含量。

表7  配加澳矿对利用系数和能耗的影响

3.2对烧结效率、消耗的影响

　　表7列出了不同澳矿配比对烧结全利用系数（包括烧结、冷却过程）、燃料消耗、烧结机主机电耗的影响，从中可以看出，配加澳矿后对烧结机利用系数影响不大，但能耗有所上升，其中无烟煤消耗上升了3.5kg/t，电耗上升了3kWh/t以上。电量消耗上升主要是由我厂机上冷的工艺特点决定的，虽然配加澳矿后有昨于混合料造球，增加料层透气性，但配加澳矿后的烧结矿不易冷却，直接影响到冷却风机的电耗，造成电耗上升。

3.3对烧结矿粒度组成的影响

　　配加澳矿后烧结矿粒度组成的变化列于表8。由表可看出，配加澳矿后烧结饼中-5mm粒级有所增加，造成返矿率上升，这也是燃料消耗上升的一个重要原因。

表8  配加澳矿后的烧结矿粒度组成（%）

4、结论
　　1）试验表明，在矿业公司烧结厂目前原料条件下，配加一定量澳矿是可行的，对于烧结矿提铁降硅，满足总公司高炉生产的需求很有必要。
　　2）试验室试验中，利用系数有一定下降，但在生产中经过采取一些措施，烧结机利用系数基本不变，但由于赤铁矿与磁铁矿相比，燃料消耗量相对较大，故造成燃料消耗有所上升。
　　3）由于矿业公司烧结厂采用机上冷却工艺，而配加澳矿后表现出的容易烧结、不容易冷却的特点，造成电耗也有所上升。　（李洪革  肖爱元）