高配比精粉的烧结杯实验对烧结生产的研究

潘小吉

乌海市包钢万腾钢铁有限责任公司

摘要：2023年8月7日公司根据矿粉资源的变化分析，兼顾烧结降本进行配矿优化，确定将烧结生产配料结构中精矿粉的比例提高到40%。由于精矿粉的粒级较细其中-200目达到70%以上，细粒级含量较高影响混合料的造球性能，进而恶化烧结料层的透气性，使垂直烧结速度下降而降低烧结矿的产量，从而影响高炉烧结矿的使用比例。铁前技术室针对烧结生产担心的问题进行烧结杯实验，通过模似烧结生产过程，实验中使用的原燃料全部来至于烧结配料室，工序过程中的控制参数力求接近于工业生产的控制参数和控制指标，从而来研究烧结过程变化和数据的分析为生产提供技术指导。

    关键词：矿粉资源；配矿优化；烧结过程；垂直烧结速度；烧结杯；控制指标

引  言：8月7日烧结配矿中将铁精粉的比例提高到40%，国内铁精粉有大中精粉13%，高硅蒙源精粉13%，鑫力源精粉10%，高硫金瑞利精粉4%，国外矿粉占比16.6%其中PB粉7%，FMG混合粉9.6%，主流铁矿粉总比例为56.6%。依照烧结生产指标控制要求为R2=1.90,MgO=2.0%,FeO=7.5-9.5%进行配料计算。8月5日进行烧结杯试验，混合料水分按生产标准8.0%±0.3%地行配加，实验中将点火负压设定在12KPa，点火温度高定为900℃，层料按900mm控制其中包含25mm的铺底料，采用自动控制模式，通过烧结固结、冷却、破碎、筛分、转鼓强度实验后进行粒级和冷强度分析，来判断烧结产质量的变化情况。

一、烧结配用高比例铁精粉的实验研究方向

7-8月份以来，钢铁生产所需的铁矿粉波动频繁，国外矿粉价格波动较大，本地铁精粉有一定的存量且有一定的性价比优势，增配地方铁精粉降本节耗成为生产调整方向。烧结生产长期以来铁精粉的比例保持在20%，大比例配用极细的铁精粉将使烧结层的透气性变差，烧结矿产量将受到一定的影响。因外购球团矿的价格偏高，能否满足高炉烧结矿78%配比显的十分重要，同时因地方铁粉中有害元素对烧结矿质量也将产生一定的影响，故此通过烧结杯试验进一步研究各指标的变化来做出对后续生产的研究指导。

二、烧结杯试验原料分析：

表一：烧结杯试验配矿方案计划：

项目	配比	TFe％	CaO%	SiO2%	MgO	AL2O3	S%	P%	Mt	烧损%
大中精粉	13.0	65.23	0.24	8.50	0.20	0.34	0.022	0.011	8.50	-2.35
金瑞利精粉	4.0	65.90	0.96	2.00	1.67	0.36	2.750	0.015	8.56	-2.33
鑫力源精粉	10.0	65.56	1.79	4.03	0.90	0.51	0.353	0.054	8.66	-2.76
蒙源高硅精粉	13.0	61.5	0.97	7.26	1.21	0.55	0.65	0.002	8.90	-2.80
PB粉	7	61.54	0.11	3.72	0.09	2.29	0.017	0.101	8.80	5.14
FMG混合粉	9.6	58.55	0.08	6.05	0.05	2.56	0.027	0.077	8.60	6.42
磁选粉	3	43.35	29.08	9.31	5.63	1.42	0.308	0.725	8.00	2.70
氧化铁皮	0.6	71.45	0.18	0.10	0.96	0.11	0.046	0.350	2.00	3.84
混合返矿	25.0	53.50	11.30	6.10	2.10	2.18	0.040	0.090	2.50	0.30
万晨白灰	6.4	0.00	85.00	3.25	1.73	0.00	0.027	0.010		7.50
白云石粉	3.0	0.00	29.09	2.76	19.03	0.00	0.000	0.010	1.00	45.00
环境灰	1.5	45.43	12.90	6.21	3.01	2.44				7.79
焦   粉	3.9	0.68	0.57	6.24	0.12	4.82	1.000	0.041	13.0	85.00
合  计	100.0	指标要求	碱金属	0.035	MgO	1.80	R2	1.90

测算理论成分：TFe:54.2%,SiO2:6.10%,MgO:1.80%,R2:1.90,经化验实际成分为：

TFe:54.66%,CaO:11.78%,SiO2:6.19%,MgO:1.87%,FeO:8.48%,AL2O3:1.26%,S:0.015%,P:0.087%,R2:1.90。

三、烧结杯试验及指标

烧结杯实验参数尽量同实际生产相接近，特别是水碳含量及风量的控制设定如下表

表二：烧结本试验设定

烧结杯直径mm	烧结杯高度mm	铺底料用料kg	点火温度℃	点火时间S
300	900	2.5	910	90
抽风负压KPa	冷却负压	落下实验	转鼓强度
12	13.5	2m高落下4次	ISO转鼓

烧结矿的性能指标及粒级组成分析

表三：烧结矿性能指标

指标	水分%	成品率%	转鼓强度%	落下强度%	垂烧速度mm/min	利用系数 t/m2.h	烧结时间min
烧结矿	9.3	75.72	75.56	58.34	30	1.86	30

表四：烧结矿粒级组成

指标	烧结矿粒级组成   %						烧结矿粒径mm
	>40mm	25-40mm	16-25mm	10-16mm	5-10mm	<5mm
烧结矿	6.2	24.5	18.7	8.9	17.4	24.3	18.31

四、实验过程控制和分析

   本次实验首次将铁原料中铁精粉的比例提高到40%，同时下调国外矿粉的比例，特别是高烧损的FMG混合粉降至10%以内，FMG混合粉属褐铁矿粉含结晶水较高对成矿影响较大，配料严格按照配比执行，本次实验中检测混合料的原始水分为3.7%，由于返矿比例较大且室内温度高等因素影响，考虑到精粉比例高配加混合料水分9.0%，采用自动控制模式点火烧结，烧结终点温度497℃，烧结时间3min,垂直烧结速度30mm/min,经检测烧结矿的各项指标在正常的合理控制范围之内。

8月7日烧结杯试验表明，烧结配加40%铁精粉能够满足生产的需要，烧结利用系数达1.86t/m2.h，360m2烧结机可日产成品矿达1.25万吨，完全满足高炉用矿的用料结构，不会影响高炉的正常使用，高配比的烧结矿有利于降低球团矿用量，对铁前降本是可行的。但实际生产中因烧结生产过程中漏风率较高，垂烧速度会降低进而降低烧结日产量，必须确保烧结过程的风量利用，加强堵漏风工作。

四、本次试验对生产的指导意义

（1） 烧结生产过程中配加40%的国内地方铁精粉可以适应目前的高炉用料要求，烧结矿的质量指标能够满足生产。

（2） 因实验中水分配加为9.3%后混合料的造球效果有所改善，烧结料层的传热速度提高，但生产中应注意水分过大过湿层增加，可能产生堵篦条现象，建议水分控制在8.5%以内。

（3） 关注生石灰粉的质量变化，确保生石灰粉的流量稳定十分重要，严防生石灰粉的波动造成水分的变化进而影响烧结过程，造成烧结矿层偏析严重而影响机械强度。

（4）稳定水碳、稳定混合料料批，每次加减料不允许超过20t/h且两次变料间隔应在1小时以上，要求主机头尾密封、滑道、台车临边、风箱及烟道严查堵漏风管理。

（5）实际生产过程中，随时监控终点温度及主管负压的变化，建议主管废气温度在110-160℃之间，可适当将料层在850-900mm进行调整确保质量的稳定。

（6）随时做好质量的检测和抽查工作，加大监测频次待稳定后恢复正常。

参考文献

[1] 寇明银，张众，曾旺，等.铁矿粉烧结优化配矿及其模型研究进展 [J].钢铁，2022，57（2）：1-11

［2］ 范晓慧． 铁矿烧结优化配矿原理与技术［M］． 北京: 冶金工业出版社，2013．

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