程建紅

（首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司  山西長(zhǎng)治 046031）

摘  要：為開發(fā)使用新的鐵礦石資源，以拓展燒結(jié)優(yōu)化配礦選擇，結(jié)合燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)際情況，對(duì)毛塔粉進(jìn)行了燒結(jié)試驗(yàn)研究，以明確該鐵礦粉對(duì)燒結(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和燒結(jié)礦質(zhì)量的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：毛塔粉化學(xué)成分中，全鐵品位達(dá)到61.70%，SiO₂含量為11.32%；毛塔粉的同化溫度較低，并且液相流動(dòng)性大，屬于易礦化的鐵礦粉；隨著毛塔粉配比由基準(zhǔn)方案的0%增加至方案3的9%，垂直燒結(jié)速度略有升高穩(wěn)定，燒結(jié)礦成品率和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度呈現(xiàn)出逐漸降低趨勢(shì)，燒結(jié)利用系數(shù)呈現(xiàn)出先略有升高后大幅降低的趨勢(shì)；隨著毛塔粉配比由基準(zhǔn)方案的0%增加至方案3的9%，燒結(jié)返礦比例增加趨勢(shì)，燒結(jié)礦平均粒徑有降低趨勢(shì)，但配加毛塔粉對(duì)于燒結(jié)礦低溫還原粉化有改善作用。

關(guān)鍵詞：毛塔粉；燒結(jié)配礦；利用系數(shù)；低溫還原粉化

1  前言

近期以來(lái)，全球鐵礦石價(jià)格處于高位震蕩，作為燒結(jié)工序最主要的原料，鐵礦粉的價(jià)格直接影響著燒結(jié)礦生產(chǎn)成本。從優(yōu)化配礦結(jié)構(gòu)、降低燒結(jié)生產(chǎn)成本的角度，積極開發(fā)使用不同類型的鐵礦粉對(duì)鋼鐵企業(yè)而言尤為重要；同時(shí)，隨著國(guó)際市場(chǎng)上優(yōu)質(zhì)鐵礦粉資源的逐漸減少，鐵礦石品質(zhì)逐漸下降成為不可避免地事實(shí)，主動(dòng)適應(yīng)鐵礦石資源地劣化也是當(dāng)前鋼鐵企業(yè)面臨的現(xiàn)實(shí)課題^[1-4]。為此，首鋼長(zhǎng)鋼嘗試開發(fā)使用新的鐵礦石資源，以拓展燒結(jié)優(yōu)化配礦選擇。根據(jù)鐵礦石資源可獲取度和性價(jià)比，結(jié)合燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)際情況，對(duì)毛塔粉進(jìn)行燒結(jié)試驗(yàn)研究，嘗試使用毛塔粉替代部分褐鐵礦進(jìn)行鐵礦石燒結(jié)，以明確該鐵礦粉對(duì)燒結(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和燒結(jié)礦質(zhì)量的影響，為在燒結(jié)生產(chǎn)中合理選擇該礦粉的配加比例提供技術(shù)支持。

2  毛塔粉基礎(chǔ)物化特征分析

毛塔粉的全鐵品位達(dá)到61.70%，SiO₂含量為10.13%，F(xiàn)eO含量達(dá)到11.32%，燒損為-0.4%，屬于磁鐵礦粉；毛塔粉中K₂O和Na₂O分別為0.063%和0.022%，與目前所用礦粉相比，毛塔粉堿金屬元素含量較高，毛塔粉化學(xué)成分如表1所示。

表1 毛塔粉化學(xué)成分（%）

毛塔粉最大的特點(diǎn)就是其SiO₂含量較高。為此，使用文獻(xiàn)[5,6]中的礦粉同化性和液相流動(dòng)性的試驗(yàn)方法對(duì)毛塔粉的燒結(jié)基礎(chǔ)特性進(jìn)行研究，結(jié)果如表2所示。毛塔粉的同化性溫度為1245℃，同化溫度適中。普通的磁鐵礦粉一般同化溫度都將對(duì)較高，有的甚至達(dá)到1300℃以上；毛塔粉同化溫度與典型赤鐵礦同化溫度相當(dāng)，這主要與其較高SiO₂含量有關(guān)。同時(shí)，毛塔粉在各溫度下的液相流動(dòng)性均很大，1240℃時(shí)的同化溫度已達(dá)到4.50，表明毛塔粉與熔劑生成液相的能力很強(qiáng)，屬于易礦化的鐵礦粉。

表2 毛塔粉燒結(jié)基礎(chǔ)特性

3  燒結(jié)試驗(yàn)方案

燒結(jié)配加毛塔粉燒結(jié)杯試驗(yàn)方案如表3所示。其中，礦A和礦B為典型巴西赤鐵礦，礦C和礦D為澳洲赤鐵礦，礦E和礦F為褐鐵礦。在試驗(yàn)方案中，毛塔粉的配比分別為0%、3%、6%、9%，主要替代礦F，配礦調(diào)整中為控制SiO₂處于合理范圍（混勻礦中SiO₂含量范圍為4.44%～4.55%），同時(shí)適當(dāng)調(diào)整了礦A和礦B的比例，其他原料配比基本保持不變。

表3 燒結(jié)杯試驗(yàn)配礦方案（%）

燒結(jié)杯試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定如表4所示，燒結(jié)礦二元堿度按2.0倍進(jìn)行控制，堿度控制措施為固定生石灰比例，通過(guò)調(diào)整石灰石比例來(lái)保持堿度穩(wěn)定；MgO含量按2.0%進(jìn)行控制，燃料配比為3.9%。

表4 燒結(jié)杯試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定

4  燒結(jié)杯試驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1  配加毛塔粉對(duì)混合料粒度的影響

對(duì)各方案燒結(jié)杯試驗(yàn)的混合料進(jìn)行粒度分析，結(jié)果如表5所示。隨著毛塔粉配加比例的增加，混合料中8-10mm的顆粒比例逐漸增加，3-5mm和1-3mm的顆粒比例降低，混合料中<1mm的顆粒比例增加，整體來(lái)看混合料的平均粒徑呈增加趨勢(shì)。

表5 燒結(jié)混合料粒度組成

4.2  配加毛塔粉對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響

（1）毛塔粉配比對(duì)垂直燒結(jié)速度的影響

圖1 毛塔粉配比對(duì)垂直燒結(jié)速度的影響

由圖1可知，隨著毛塔粉配比由基準(zhǔn)方案的0%增加至方案3的9%，垂直燒結(jié)速度略有升高穩(wěn)定，升高幅度不大，表明其對(duì)燒結(jié)料層透氣性影響不大。

（2）毛塔粉配比對(duì)成品率的影響

由圖2可知，隨著毛塔粉配比由基準(zhǔn)方案的0%增加至方案3的9%，燒結(jié)礦成品率呈現(xiàn)出逐漸降低趨勢(shì)，當(dāng)毛塔粉配比為9%時(shí)，燒結(jié)礦成品率最低，較基準(zhǔn)方案降低5個(gè)百分點(diǎn)?？傮w來(lái)看，配加一定比例的毛塔粉不利于燒結(jié)礦成品率。

圖2 毛塔粉配比對(duì)成品率的影響

（3）毛塔粉配比對(duì)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的影響

從圖3可以看出，隨著毛塔粉比例的增加，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)，基準(zhǔn)方案中燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓最高；當(dāng)毛塔粉配比達(dá)到9%時(shí)，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度比基準(zhǔn)降低3.7個(gè)百分點(diǎn)。由此可見，毛塔粉的配加，不利于提高燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度。從成品率和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度來(lái)看，在當(dāng)前配料條件下配加毛塔粉對(duì)燒結(jié)礦的質(zhì)量不利。

圖3 毛塔粉配比對(duì)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的影響

（4）毛塔粉配比對(duì)固體燃耗的影響

由圖4可知，隨著毛塔粉配比由基準(zhǔn)方案的0%增加至方案3的9%，燒結(jié)固體燃耗呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)；當(dāng)毛塔粉配比為3%時(shí)，固體燃耗最低，達(dá)到50.11kg/t，比基準(zhǔn)方案降低約0.44kg/t；毛塔粉比例繼續(xù)增加，則固體燃耗均高于基準(zhǔn)方案。因此，毛塔粉的配加比例不宜增加過(guò)多。

圖4 毛塔粉配比對(duì)固體燃耗的影響

（5）毛塔粉配比對(duì)燒結(jié)利用系數(shù)的影響

從圖5中可以看出，隨著毛塔粉配比由基準(zhǔn)方案的0%增加至方案3的9%，燒結(jié)利用系數(shù)呈現(xiàn)出先略有升高后大幅降低的趨勢(shì)。這與前文所述毛塔粉對(duì)垂直燒結(jié)速度的影響保持一致。因此，雖然毛塔粉配比增加會(huì)使燒結(jié)利用系數(shù)略有改善，但綜合來(lái)看，毛塔粉對(duì)燒結(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有不利影響。

圖5 毛塔粉配比對(duì)燒結(jié)利用系數(shù)的影響

（6）毛塔粉配比對(duì)粒度組成的影響

圖6 毛塔粉配比對(duì)粒度組成的影響

從圖6和圖7可以看出，隨著毛塔粉配比由基準(zhǔn)方案的0%增加至方案3的9%，燒結(jié)返礦比例增加趨勢(shì)，＞40mm的大顆粒比例有降低趨勢(shì)，5-10mm的比例略減少，燒結(jié)礦平均粒徑有降低趨勢(shì)。

圖7 毛塔粉配比對(duì)平均粒徑的影響

4.3  毛塔粉對(duì)低溫還原粉化性能的影響

對(duì)不同毛塔粉配比條件下燒結(jié)礦低溫還原粉化性能進(jìn)行分析，結(jié)果如表6所示。隨著毛塔粉配比從3%增加到9%，燒結(jié)礦低溫還原粉化指標(biāo)RDI+3.15呈現(xiàn)出波動(dòng)趨勢(shì)，方案1和方案3燒結(jié)礦低溫還原粉化指標(biāo)高于基準(zhǔn)方案約0.6-0.8個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到70.5%以上；而方案2燒結(jié)礦低溫還原粉化指標(biāo)REDI_+3.15則低于基準(zhǔn)方案約0.3個(gè)百分點(diǎn)，其值為69.61%。總體來(lái)看，配加毛塔粉對(duì)于燒結(jié)礦低溫還原粉化略有改善。

表6 不同毛塔粉配比的燒結(jié)礦低溫還原粉化性能

5 結(jié)論

（1）毛塔粉化學(xué)成分中，全鐵品位達(dá)到61.70%，SiO₂含量為11.32%；毛塔粉的同化溫度較低，并且液相流動(dòng)性大，屬于易礦化的鐵礦粉。

（2）隨著毛塔粉配比由基準(zhǔn)方案的0%增加至方案3的9%，垂直燒結(jié)速度略有升高穩(wěn)定，升高幅度不大，表明其對(duì)燒結(jié)料層透氣性影響不大；燒結(jié)礦成品率和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度呈現(xiàn)出逐漸降低趨勢(shì)，當(dāng)毛塔粉配比為9%時(shí)，燒結(jié)礦成品率最低，較基準(zhǔn)方案降低5個(gè)百分點(diǎn)。

（3）隨著毛塔粉配比由基準(zhǔn)方案的0%增加至方案3的9%，燒結(jié)固體燃耗呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)；當(dāng)毛塔粉配比為3%時(shí)，固體燃耗最低，達(dá)到50.11kg/t，比基準(zhǔn)方案降低約0.44kg/t；毛塔粉比例繼續(xù)增加，則固體燃耗均高于基準(zhǔn)方案；燒結(jié)利用系數(shù)呈現(xiàn)出先略有升高后大幅降低的趨勢(shì)；隨著毛塔粉配比由基準(zhǔn)方案的0%增加至方案3的9%，燒結(jié)返礦比例增加趨勢(shì)，＞40mm的大顆粒比例有降低趨勢(shì)，5-10mm的比例略減少，燒結(jié)礦平均粒徑有降低趨勢(shì)。

（4）隨著毛塔粉配比從3%增加到9%，燒結(jié)礦低溫還原粉化指標(biāo)RDI_+3.15呈現(xiàn)出波動(dòng)趨勢(shì)，方案1和方案3燒結(jié)礦低溫還原粉化指標(biāo)高于基準(zhǔn)方案約0.6-0.8個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到70.5%以上；而方案2燒結(jié)礦低溫還原粉化指標(biāo)REDI_+3.15則低于基準(zhǔn)方案約0.3個(gè)百分點(diǎn)，其值為69.61%。總體來(lái)看，配加毛塔粉對(duì)于燒結(jié)礦低溫還原粉化略有改善。

參考文獻(xiàn)：

[1]  林安川,高勇,陳元富,張濤.鐵礦石經(jīng)濟(jì)性研究及其在紅鋼的應(yīng)用[J].鋼鐵研究,2015,43(02):42-47+62.

[2]  張亞鵬,張建良,王振陽(yáng),劉征建,劉興樂(lè).細(xì)磨海砂礦燒結(jié)特性及其對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量影響機(jī)理[J].工程科學(xué)學(xué)報(bào),2016,38(04):468-475.

[3]  章葦玲,牛長(zhǎng)勝,王紀(jì)元.一種高硅粉礦在湛江鋼鐵的試驗(yàn)研究和工業(yè)使用實(shí)踐[J].寶鋼技術(shù),2020(06):53-58.

[4]  廖建國(guó). 利用劣質(zhì)資源生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦的研究[N]. 世界金屬導(dǎo)報(bào),2019-12-31(B02).

[5]  吳勝利,杜建新,馬洪斌,田筠清,許海發(fā).鐵礦粉燒結(jié)液相流動(dòng)特性[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),2005(03):291-293+320.

[6]  吳勝利,劉宇,杜建新,米坤,林鴻.鐵礦粉與CaO同化能力的試驗(yàn)研究[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),2002(03):258-261.