越南太钢褐铁矿的烧结研究与生产实践
摘要 邯钢援助越南太原钢厂进行烧结机改造，并针对越南太钢的烧结机进行了越南褐铁矿烧结试验研究，通过不同褐铁矿配比烧结试验，并分析了试验结果，结合褐铁矿烧结性能，找出了合适的生产工艺参数，并成功的应用在越南太钢实际生产中。褐铁矿配比达到37.7%，并且利用系数达到1.26t/（m2·h）。
关键词 技术改造 褐铁矿 烧结 效果
1 前言
越南太钢是1959年由中国援助建厂，1964年投产的。烧结厂原设计是2台18m2烧结机，只安装了1台，从未正常投入使用，已停产10年多，设备基本报废。2001年邯钢接受援助太钢改造的任务，烧结厂是改造工程的一部分。邯钢在太钢原18m2烧结厂的基础上，经过对厂房框架进行改造扩建，并利用邯钢退役的27m2烧结机和带冷机、抽风机、混合机、冷矿筛、电除尘等设备，将其改建为27m2烧结机。改造后，取消了热矿运输，利用胶带机将烧结矿运至高炉。
邯钢经过一年多的努力建设，和对越南褐铁矿烧结进行试验研究，于2001年12月使太钢烧结厂顺利投产。现该厂使用褐铁矿30%-40%进行烧结生产，达到了预期的效果。本文仅阐述褐铁矿的试验研究和介绍生产效果。
2 试验原料的物化性能
试验用含铁原料为褐铁矿和磁铁矿；熔剂为石灰石、白云石和生石灰；燃料为焦粉和煤粉。以上原料全部来自越南，其物理性能见表1，化学成分列于表2。根据原料的粒度分析，其中含铁原料的粒度较理想，基本在1-6.3mm的范围内；但熔剂和燃料的粒度均太细，特别是燃料类，焦粉粒度小于0.5mm的达到57%，煤粉小于1mm的达67%，这种过粉碎的燃料不利于烧结生产。从化学成分看，褐铁矿的结晶水为7.8%。烧损高达10.62%，含Al2O3较高。煤粉的工业分析结果表明含固定碳很低，只有57%，质量较差。
表1 试验原料的物理性能
| 品名 | 水分/% | 容积密度/t·m-3 | 粒度组成（mm）/% | ||||||
| +6.3 | 5-6.3 | 3.5-5 | 2-3.5 | 1-2 | 0.5-1 | -0.5 | |||
| 褐铁矿 | 8.5 | 1.75 | 17.77 | 23.4 | 21.32 | 11.59 | 11.04 | 5.95 | 8.92 |
| 磁铁矿 | 6.0 | 2.14 | 13.5 | 19.6 | 27.11 | 13.13 | 13.13 | 5.59 | 8.39 |
| 石灰石 | 5.1 | 1.42 | 1.11 | 4.78 | 34.93 | 18.81 | 40.36 | ||
| 白云石 | 4.7 | 1.46 | 1.36 | 3.62 | 32.06 | 24.4 | 38.56 | ||
| 焦粉 | 21 | 0.76 | 0.51 | 2.28 | 18.15 | 21.83 | 57.23 | ||
| 煤粉 | 18.3 | 0.9 | 0 | 1.59 | 31.21 | 29.74 | 37.45 | ||
表2 试验原料的化学成分（%）
| 品名 | TFe | FeO | SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | S | 烧损 |
| 磁铁矿 | 61.29 | 6.20 | 3.04 | 0.06 | 0.11 | 3.29 | 0.029 | 4.57 |
| 褐铁矿 | 52.89 | 0.40 | 4.84 | 0.03 | 0.19 | 2.87 | 0.009 | 10.62 |
| 生石灰 | 81.75 | |||||||
| 石灰石 | 0.20 | 53.63 | 3.61 | 0.12 | 0.004 | 40.98 | ||
| 白云石 | 0.43 | 31.44 | 20.42 | 0.27 | 0.001 | 45.08 | ||
| 焦粉 | 固定碳77.04 灰分19.40 挥发分3.27 水0.29 | |||||||
| 煤粉 | 固定碳57.05 灰分31.64 挥发分9.46 水1.85 | |||||||
3 试验方案
3.1 褐铁矿与磁铁矿的搭配方案
褐铁矿和磁铁矿的搭配方案采用两种，一种是褐铁矿70%、磁铁矿30%，一种是褐铁矿23.5%、磁铁矿76.5%。
3.2 试验条件
试验根据越南太钢的炉料结果和烧结机情况，采用烧结矿碱度1.70、料层厚度380mm，进行不同抽风负压、不同配碳量、不同煤种、不同混合料水分试验研究。
4 试验结果
4.1 不同抽风负压的烧结试验结果
试验是在焦粉配比8.5%和混合料水分6.5%左右进行的，结果如表3。
表3 不同抽风负压的烧结试验结果
| 方案 | 试验号 | 烧结负压/kPa | 烧结速度/mm·min-1 | 成品率/% | 生产率/t·m-2·h-1 | 转鼓指数/% |
| 1 | 1 | 9.0 | 26.33 | 51.15 | 1.178 | 42.67 |
| 2 | 6.5 | 22.22 | 53.41 | 1.016 | 44.27 | |
| 3 | 5.5 | 21.60 | 55.75 | 1.075 | 46.00 | |
| 4 | 4.5 | 20.88 | 61.71 | 1.06 | 49.50 | |
| 5 | 3.5 | 17.62 | 62.35 | 0.900 | 50.40 | |
| 2 | 58 | 4.6 | 22.49 | 64.13 | 1.334 | 60.16 |
| 56 | 6.0 | 23.31 | 64.84 | 1.383 | 60.48 | |
| 59 | 7.0 | 26.39 | 59.36 | 1.472 | 60.80 |
表3表明方案1中，烧结负压从9kPa逐步降低到3.5kPa，烧结速度和生产率是随着负压的降低而降低，但是成品率和转鼓指数是随负压的降低而升高。方案2中，随着烧结抽风负压的升高，烧结速度和生产率升高。但当负压升高到6.3kPa时，成品率和转鼓指数开始降低。
4.2 不同焦粉配比和不同煤种试验
试验是在混合料水分6.5%左右和抽风负压5-6kPa进行的，试验结果如表4和表5。
表4 不同焦粉配比试验结果
| 方案 | 试验号 | 焦粉配比/% | 烧结速度/mm·min-1 | 成品率/% | 生产率/t·m-2·h-1 | 焦粉消耗/kg·t-1 | 转鼓指数/% | FeO/% |
| 1 | 3 | 8.5 | 21.6 | 55.75 | 1.053 | 123.33 | 46.00 | 8.20 |
| 4 | 9.5 | 21.35 | 56.63 | 1.009 | 130.21 | 47.47 | 9.5 | |
| 6 | 10.5 | 21.47 | 58.80 | 1.040 | 140.62 | 43.20 | 10.00 | |
| 10 | 11.5 | 21.47 | 60.63 | 1.047 | 154.02 | 37.60 | 13.5 | |
| 11 | 9.0 | 20.88 | 61.71 | 1.133 | 112.22 | 51.73 | 8.60 | |
| 2 | 49 | 8 | 24.36 | 65.20 | 1.445 | 93.56 | 60.48 | 9.6 |
| 30 | 9 | 24.95 | 64.80 | 1.455 | 105.70 | 60.16 | 10.70 | |
| 50 | 10 | 24.36 | 63.33 | 1.396 | 121.05 | 56.28 | 11.8 |
表5 国内煤和越南煤的试验结果
| 试验号 | 煤种 | 焦粉配比/% | 烧结速度/mm·min-1 | 成品率/% | 生产率/t·m-2·h-1 | 焦粉消耗/kg·t-1 | 转鼓指数/% | FeO/% |
| 5 | 国内 | 6.5 | 19.59 | 58.30 | 1.034 | 86.76 | 51.60 | 8.6 |
| 8 | 国内 | 6.8 | 23.75 | 61.40 | 1.227 | 90.47 | 53.07 | 9.0 |
| 21 | 国内 | 7.1 | 21.35 | 64.33 | 1.18/ | 94.74 | 53.33 | 9.9 |
| 14 | 越南 | 9.0 | 23.5 | 61.40 | 1.238 | 117.33 | 53.07 | 7.4 |
| 12 | 越南 | 10.0 | 24.20 | 63.90 | 1.314 | 122.87 | 49.33 | 9.3 |
| 13 | 越南 | 11.0 | 23.17 | 63.90 | 1.258 | 135.19 | 47.73 | 9.5 |
从表4中看出，在方案1中，随着焦粉的配比逐渐提高，烧结速度没有明显变化，成品率逐渐升高，生产率变化不大。对转鼓影响较明显，配9.5%焦粉的转鼓最好，相应的FeO为9.5%。另外配加9%焦粉的11号样，是把焦粉中小于5mm的部分筛除一部分，使其由57%降到30%，成品率、生产率和转鼓指数都是最高的。
在方案2中，随着焦粉配比的增加，除了FeO明显提高和燃耗大量增加外，成品率、生产率、转鼓指数都没有明显提高。在配煤8%时各项指标最好。
另外还做了不同煤种试验（见表5）。从表5可看出，国内煤虽然配的少，但各项指标都好于越南煤，这是因为国内煤含碳量高，粒度好的原因。
4.3 不同混合料水分的试验结果
试验是在焦粉配比8.5%和抽风负压5-6kPa条件下进行的，结果见表6。从表6可以看出：在方案一中，当混合料水分只有6.3%时，垂直烧结速度，生产率和转鼓指数等都是最低的。随着水分的提高，各项指标都有改善。当水分达到6.8%时，各项指标都是最高的。
在方案2中，水分5.9%，转鼓指数和生产率最好成绩，超过6.0%时变差。
表6 不同混合料水分的试验结果
| 方案 | 试验号 | 水分/% | 烧结速度/mm·min-1 | 成品率/% | 生产率/t·m-2·h-1 | 煤耗/kg·t-1 | 转鼓指数/% |
| 1 | 18 | 6.3 | 19.59 | 58.30 | 1.034 | 117.28 | 54.23 |
| 14 | 6.6 | 23.50 | 61.4 | 1.238 | 117.33 | 53.07 | |
| 20 | 6.8 | 26.26 | 62.65 | 1.373 | 117.12 | 53.33 | |
| 19 | 7.0 | 24.40 | 61.18 | 1.276 | 118.00 | 54.13 | |
| 2 | 56 | 5.5 | 23.31 | 64.84 | 1.383 | 96.44 | 60.48 |
| 49 | 5.9 | 24.36 | 65.20 | 1.445 | 93.56 | 60.48 | |
| 57 | 6.3 | 23.03 | 57.61 | 1.227 | 101.00 | 59.87 |
4.4 试验结论
1）越南的磁铁矿和褐铁矿这两种富矿粉粒度较均匀，粉末少，有利于烧结生产。焦粉粒度太细，小于0.5mm的含量高达57%，不适宜烧结生产。试验表明，将小于0.5mm的含量降到30%，可以降低烧结燃料消耗，提高烧结矿产量和强度。
2）两种褐铁矿配比方案下生产的烧结矿，其燃耗、生产率、转鼓强度随着褐铁矿配比的降低而改善，适合的混合料水分随之降低。在70%褐铁矿配比下，只要混合料水分、负压和燃料合适，并采用1.70的碱度，烧结矿的各项指标可以达到高炉使用要求，但将配比控制在35%-45%之间，烧结矿的各项指标会更好。
5 生产效果
2001年12月太钢烧结厂顺利投产后，参照邯钢烧结研究的结果并根原料条件的变化，在生产中对生产技术参数作了适当调整：烧结矿碱度确定为2.0，配加生石灰11%，焦粉7.3%，水分7.0%，料层400mm，机速和抽风负压适当降低，经过2个月的生产实践，获得了台时产量34.1t/(台·h)，利用系数1.265t/（m2·h），筛分指数小于3%的良好效果。烧结矿粒度组成均匀，化学成分稳定，配用37.5%褐铁矿的烧结矿品位达到56%，FeO低于13%。
