低碱度烧结矿的冶金性能分析

825 编辑：中冶有色技术网来源：张李斌段家华付永丽彭婕李超

2024-03-12 15:59:28

摘要：低碱度烧结矿的冶金性能分析有助于更好的合理利用低品质铁矿石和矿粉资源,优化烧结质量指标,降低生产成本,为钢铁企业生产带来积极影响。本次分析了低碱度烧结矿原料成分与特点分析以及冶金性能,证实其能够满足生产需求,有助于降低成本提升效益。

关键词：低碱度烧结矿冶金性能成分成本

一直以来我国高炉炉料的选择都倾向于高碱度烧结矿,其冶金性能优良性价比较高,一直以来大受欢迎,但是由于近两年来生产成本上升,为顺应钢铁市场剧烈竞争,低碱度烧结矿开始在市场上占据重要比例,不少钢铁企业都积极寻求各种技术手段利用劣质低价矿粉生产低碱度烧结矿。由于低碱度烧结矿使用时会对机型产生有害影响,导致生产成本增加等问题,所以加强对其冶金性能的分析有助于更好的合理利用低品质铁矿石和矿粉资源,优化烧结质量指标,降低生产成本,为钢铁企业生产带来积极影响。下面我们结合国内某钢铁厂实际情况对低碱度烧结矿的冶金性能进行分析。

一、低碱度烧结矿原料成分与特点分析

高炉炉料的成分较为复杂,一般主要包括FeO、MgO、TFe、Al2O3、K2O、Na2O、CaO、SiO2、TiO2等化学成分,这些成分的构成比决定了原料的化學成分和质量。炉料的品味关系到其质量,直接影响到冶炼的焦比和产量。烧结矿中MgO含量十分重要,在生产中有些企业将MgO生产配比提升至≥4%,结果烧结矿MgO达4%,同等白云石含量30%配入5%,烧结矿的品味降低3%,关于这个问题在生产实践中是必须予以重视的。烧结矿中会有一定的MgO有利于抑制烧结矿的自然粉化和还原粉化,不利于烧结矿的强度和中温还原,但有利于高温还原和改善烧结矿的软熔性能。SiO2的含量是烧结矿的主要成分,也是Al2O3/SiO2是形成复合铁酸钙的一个重要条件,其过高会导致冶炼问题,所以针对当前我国6%-8%的含量比要尽可能的降低比重,以提升冶炼质量和经济效益,这样才能够更好的控制烧结矿的碱度。对低碱度烧结矿而言,FeO高有利于烧结矿的强度。总的来说,低碱度烧结矿要追求适当的MgO、高品位低SiO2和高碱度低FeO[1]。

某钢铁企业使用两台72㎡烧结机进行低碱度烧结矿的生产,其所使用原料物理成分配比表见表1。从表中原料物理成分配比情况来看,其主要是低品位的矿粉,低品位的矿粉湿配比高达31.00%,Al2O3含量高达11.88%。品位相对较高的巴精粉湿配比则仅为4%,Al2O3含量仅为0.45%。品位相对较低的矿粉比例占据了76%,这些矿粉的品质决定了其在使用过程中需要慎重,尤其是铝含量过高会严重影响其冶金性能和烧结效果,在使用频率较高的低品位矿粉中,要注意含硅量过高带来的负面影响,在原料配比时加以注意。不过这些低品位矿粉在低碱度烧结矿的冶炼中有着很好的应用空间。

表1 低碱度烧结矿原料物理成分配比表

某厂以上述低品质矿粉原料为基础制定生产计划,其烧结机的生产工艺参数与高碱度烧结矿相比存在较大差异,表2为某厂低碱度烧结矿和高碱度烧结矿的生产工艺参数对比。参数对比结果显示,参照高碱度烧结矿的生产工艺低碱度烧结矿利用系数将会明显下降,无论是材料厚度还是利用效率都会下降,虽然在温度和速度方面变化不大,但是材料水分会出现显著变化。

我们以表2中的生产工艺参数为生产条件,采用表1中的原料配比进行冶炼,结果生产出的低碱度烧结矿和高碱度烧结矿在成分上明显出现了较大的变化差异,其具体对比结果见表3。结合表3中数据我们可以发现,由于大量低品位矿粉的使用,低碱度烧结矿的产品品位相较高碱度烧结矿来说低了大约2.56%左右,低碱度烧结矿成分中,FeO含量显然更高一些,这也是由于其需要来提升烧结矿强度所致。成品中Al2O3含量较高是因为加了高铝印粉,其存在保证了炉渣的流动性,同时通过增加白云石保证了MgO的合理含量,对于控制低碱度烧结矿质量有关键影响。

表2 某厂低碱度烧结矿和高碱度烧结矿的生产工艺参数对比

表3 低碱度烧结矿和高碱度烧结矿成分的对比

二、低碱度烧结矿冶金性能分析

钢铁高炉冶炼中原料品质决定了冶炼的质量,高炉炉料作为关键的成品材料,其化学成分、冶金性能和物理性能直接关系到最终成果,其中原料化学成分是冶炼的基础,物理性能是保证,冶金性能则是关键,这三种成分互为表里,共同构成了高炉炉料品质的基础。比如上世纪八十年代我国包钢企业的1513号高炉,其采用的球团矿含K2O+Na2O超量（>3helNHxiktCs6grzCjgOEU5BjFbrokdzI403/SfB1dA=0.42%）,这种球团矿易熔易凝,软熔带很宽,造成高炉严重结瘤,1513号高炉结瘤的体积超过1000立方米,以致无法进行冶炼,这就是一个冶金性能严重影响高炉冶炼的典型案例,所以重视炉料冶金性能分析有着十分重要的意义[2]。近几年我国的鞍钢、宝钢等企业在高炉冶炼中使用进口高碱度烧结矿的RDI指数低,低温还原粉化率达到40%左右,影响了高炉的产量、焦比以及透气性等,后来在加强分析炉料冶金性能的基础上提出了喷涂CaCe2的方法,才得以降低粉化率,改善高炉指标,这也是一个冶金性能分析解决实际生产问题的典型案例[3]。

低碱度烧结矿的冶金性能主要可以从转鼓指数、还原性、低温还原粉化指数三方面入手进行分析。某厂低碱度烧结矿与高碱度烧结矿粒度分布以及转鼓指数对比见表1。从表中数据来看,烧结矿粒度分布中,低碱度烧结矿大粒度明显较多,>40mm比例升高将近7%,0-5㎜粒度级别变化不大,从5-10mm一直到25-40mm呈现不同幅度的逐级增高情况,与高碱度烧结矿组相比,其转鼓指数明显下降。

表4 某厂低碱度烧结矿与高碱度烧结矿粒度分布以及转鼓指数对比

低碱度烧结矿的低温还原粉化指数（RDI）、还原性（RI）关系到冶炼的效率和成本,所以,与球团矿、海南矿等相比,其RDI和RI情况见表5。对比结果显示,低碱度烧结矿与球团矿、海南矿等相比,RDI和RI均处在中等水平,比其要低上许多,完全能够满足烧结矿的生产需求,有助于降低生产成本。

低碱度烧结矿与球团矿、海南矿等平均成分对比分析见表6。生产低碱度烧结矿的目的是取代球团矿、海南矿等,成分对比结果显示其能够承担二者的使用,成分方面相差不大,成本方面,其取代二者也有着经济成本优势,说明低碱度烧结矿的冶金性能完全符合需求。

表5 不同矿团RDI和RI对比情况

表6 低碱度烧结矿与球团矿、海南矿等平均成分对比

总之,使用低碱度烧结矿能够在确保满足生产需求的前提下降低生产成本,低品位的矿粉能够满足生产需求,取代成本较为高昂的海南矿、球团矿等,在保有生产质量的同时提升经济效益,对于钢铁企业加强成本控制、增加收益无疑是一个有效途径。

参考文献

[1]陈有升,罗秀传,张中中,等.影响烧结矿转鼓强度的因素研究[J].柳钢科技,2010（1）.

[2]杨华明,邱冠周.TiO2影响烧结矿低温还原粉化率（RDI）的机制[J].矿产综合利用,2010（1）.

[3]郭兴敏.烧结过程铁酸钙生成及其矿物学[M].北京：冶金工业出版社,2010.

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