提高褐铁矿使用比例的工艺技术研究和应用.docx
《提高褐铁矿使用比例的工艺技术研究和应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《提高褐铁矿使用比例的工艺技术研究和应用.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
提高褐铁矿使用比例的工艺技术研究和应用
提高褐铁矿使用比例的工艺技术研究和应用
一、摘要：
我厂烧结用的廉价矿主要是以褐铁矿为代表的单矿品种，2005年度炼铁厂为降低烧结配矿成本，进行了提高廉价矿（褐铁矿）使用比例的生产技术攻关和研究。
由于廉价褐铁矿的烧结性能相对较差，随着廉价矿比例的提高，整体烧结性能亦随之变差，烧结操作的把控难度增加。
通过此次科研项目过程中的研究与实践，我们已经掌握了高褐铁矿配比的烧结强化措施，在降低配矿成本的同时，且确保烧结矿的产质量不后退。
技术攻关包括研究褐铁矿在烧结配矿对混匀矿综合性能的影响以及不同褐铁矿比例对于烧结生产的影响；提炼总结的烧结强化措施包括低热值煤气点火在高比例褐铁矿烧结中的应用、混合料加水的合理调控、厚料层、蒸汽预热混合料等措施；廉价矿（褐铁矿）使用比例最高达到41%，且连续稳定生产三个月，烧结矿转鼓指数等各项质量指标均达到高炉的需求。
关键词：
廉价矿、褐铁矿
二、研究计划要点及执行情况概述
研究计划的要点：
利用混匀智能堆积系统进行造堆，解决配矿品种的增加对混匀生产和混匀矿质量波动；
对褐铁矿品种的铁矿物和脉石矿物的组成进行微观分析;
逐步增加褐铁矿（廉价矿）的配矿比例，通过各项强化措施的使用进行生产实践。
三、研究工作主要进展和取得的成果
3.1利用混匀智能堆积系统进行造堆
混匀智能堆积系统解决了原料重量配料法的缺陷，重量法由于水份波动较大，造成配料精度不够，引起成份波动大，料堆成份难以进行修正和调整。
混匀智能堆积系统通过成分配料法进行配料，由计算机进行全程自动控制，提高混匀矿配料的精度，减少混匀料堆的成分波动，同时可以处理多种单矿的配矿结构。
3.3褐铁矿（马拉曼巴类矿粉）的系列烧结杯试验
MAC矿是典型的马拉曼巴类矿，该矿是属于澳大利亚BHP公司产半褐铁矿（马拉曼巴）类，较高铁、低杂质。
含有少量的结晶水，粒度中等。
且为此次提高褐铁矿配比的主要矿种，所以在试验前有必要对该矿的特性作详细的了解。
通过在试验进行烧结杯试验，逐渐认知并掌握该矿种的烧结性能和针对性操作，试验安排如下：
烧结试验参数控制
烧结杯试验的工艺参数控制，烧结矿的碱度控制为1.80倍,SiO2含量为4.75%，MgO含量为1.65%为基准。
然后用MAC粉矿替代巴西MBR矿粉。
MAC粉矿的试验配比分别为12%、17%、20%、25%。
本试验采用Ф300×600mm烧结杯系统，试验过程中，一次混合（加水、湿混），二次混合制粒3min。
试验控制参数见表1。
烧结饼的处理以及指标的计算均按ISO标准执行。
烧结杯试验结果分析
根据公司2005年配矿思想，逐渐用MAC粉、CVRD球粉来替代MBR，减少巴西矿在本公司中的比重。
巴西矿比例从33%降到29%，逐步提高澳洲矿的比例。
MAC粉矿从12%逐渐提高到25%。
MAC粉矿试验配比
序号
MAC
CVRD矿
CVRD球
澳矿
扬迪矿
MBR
匀矿
生石灰
石灰石
白云石
蛇纹石
焦粉
返矿粉
1
12.0
13.0
7.0
21.0
23.0
13.0
66.65
2.50
5.10
0.95
2.40
3.40
19.00
2
17.0
16.0
15.0
17.0
24.0
0.0
66.70
2.50
5.00
1.10
2.30
3.40
19.00
3
18.0
15.0
14.0
19.0
23.0
0.0
66.73
2.50
4.92
1.23
2.22
3.40
19.00
4
20.0
16.0
14.0
16.0
23.0
0.0
66.70
2.50
5.00
1.15
2.25
3.40
19.00
5
25.0
16.0
13.0
14.0
21.0
0.0
66.70
2.50
5.00
1.15
2.25
3.40
19.00
烧结杯试验结果
序号
MAC
利用系数
固体燃耗
返矿平衡
返矿率
成品率
垂直烧结速度
烧损
TI
平均粒径（>5mm）
1
12.0
1.36
47.49
1.00
19.24
80.76
17.40
16.74
69.91
20.44
2
17.0
1.35
48.07
1.05
20.23
79.77
17.54
16.79
70.27
19.82
3
18.0
1.41
47.92
0.93
19.98
80.02
18.27
16.73
70.67
19.36
4
20.0
1.38
47.90
1.01
19.64
80.36
17.86
17.07
69.38
19.97
5
25.0
1.36
48.16
1.03
19.99
80.01
17.69
17.15
70.48
19.95
烧结矿成分
序号
TFe
FeO
CaO
MgO
Al2O3
C
S
P
SiO2
MnO
Ｒ
1
58.63
6.30
8.23
1.61
1.45
0.030
0.010
0.046
4.48
0.22
1.84
2
58.86
7.12
8.36
1.60
1.45
0.035
0.006
0.047
4.54
0.22
1.84
3
58.45
5.91
8.46
1.49
1.45
0.020
0.005
0.046
4.55
0.19
1.86
4
59.03
5.92
8.45
1.60
1.54
0.025
0.009
0.048
4.63
0.24
1.83
5
58.82
6.17
8.56
1.61
1.50
0.018
0.009
0.047
4.59
0.21
1.87
从上数据可以分析出：
1）、随着MAC粉矿配比的提高在烧结矿转鼓强度上没有明显的下降。
2）、MAC粉矿17%、18%、20、25%配比试验结果和基准相比，成品率、返矿率、烧结矿平均粒度等指标均有变差的趋势。
这与烧结配矿中，MBR粉矿的减少，CVRD球粉增加到15%有关，因为，MBR矿烧结性能较好。
CVRD球粉是一种经过浮选的、粒度很小的赤铁矿，因此，该矿表面有一层有机物，造成该矿种疏水性很强，不易造球。
而且在烧结过程中，该矿影响烧结的透气性、恶化烧结过程。
3）、MAC粉矿配比提高到18%，在烧结生产中应用风险不是很大。
从上数据分析可以看出，焦粉在3.40%配比下，随着MAC矿粉配入量的增加，在17%配比下，转鼓强度呈上升趋势。
但成品率随着配比的增加呈下降趋势。
在焦粉3.60%配比条件下，转鼓强度和焦粉在3.40%配比条件下趋势相近，而成品率成上升趋势，这与MAC粉矿是半褐铁矿性质有关，该矿结晶水较高，在烧结过程中燃料消耗增加。
从17%MAC矿配比转鼓成品率关系图分析，焦粉配入量增加对高MAC粉矿配比影响比低配比烧结矿质量影响幅度大。
结论
a）根据上述试验结果和分析可得，18%MAC矿的配比在目前物料水平条件下，烧结矿转鼓强度和基准相比有一定的提高，但成品率、利用系数和基准却有一定的负面影响。
b）如果在18%MAC矿的配比基础上再提高，如果不调整烧结工艺参数，会给烧结生产带来负面影响；如果要继续提高该矿配比，则要通过提高碱度、优化SiO2和MgO含量等手段来弥补褐铁矿给烧结生产带来的不利影响。
c）在目前的原料条件下，提高MAC粉矿到17%±2%，如果提高生石灰、焦粉用量，可以满足生产的要求。
3.4提高褐铁矿（廉价矿）的配矿比例的生产实践
褐铁矿从34％的配比开始进行试验，逐步提高褐铁矿比例，36％和38％，最高达到41％。
混匀矿配比
褐铁矿比例
巴CSF
澳HF
澳YF
巴CQF
巴CVF
巴MBR
新三粉
杂F
MCF
34%
4
19
22
13
12
4
7
5
14
36%
4
19
22
13
12
4
7
5
14
38%
3
20
23
8
15
4
8
4
15
41%
3
18
26
10
17
0
7
4
15
如上表所示，此次廉价矿主要是通过增加扬迪矿和MCF的配比代替价格较高的巴西粉，以此来降低烧结配矿成本。
根据配矿结构的变化预测混匀矿会出现粒级偏粗、两极分化的现象，烧结过程可能会受透气性过好造成负压下降，最终引起烧结过程高温保持时间短转鼓强度下降。
从理论化学成分来看，铁品位保持不变，CaO略降0.15，并没有大的变化。
生产时所需的外围条件：
1）41%褐铁矿的烧结燃料安排：
1#机使用晋城煤、2#机使用50%晋城煤+50%焦屑、3#机使用全焦。
目前场地库存情况是场地焦屑600吨，750煤场晋城煤为3000吨，近日还有4000吨计划进料量，合计为7000吨左右；物流上为了保证烧结燃料稳定供料，晋城煤场地资源充足，而焦屑略有不足，故2500高炉提前二天将小焦批重减少500Kg/批，以便确保2、3#烧结机用焦屑的供应量。
（按以上燃料结构烧结每天需要焦粉300~350t左右。
）
2）原料分厂确保晋城煤粉供应稳定，尽量减少水分偏差以起到稳定烧结燃料质量和改善燃料粒度组成的作用。
3）对混匀矿的要求：
A.混匀效果稳定，确保料罐出料正常，配比稳定达到预定值，达到混匀精度要求。
B.配堆要有综合技术报告提供给生产技术室、烧结分厂，内容包括：
作业率、配料参数、造堆流量、层数及过程控制情况。
烧结生产操作控制：
4）混合料水分控制：
1#机7.2%，2/3机6.5~6.7%。
可根据生产实际情况调节，料层的透气性如偏好，可适当降低二混水分。
5）在负压、温度（大于380℃）有余量的情况下，可适当增加装料密度。
三台机压料板压入量控制在20mm以上。
6）生石灰的加水消化需固定，配成组长加强现场巡视，以稳定混合料水分。
水流量的控制由当班作业长负责。
7）燃料加工粒级＜3mm要求：
煤粉70~75%，焦粉80~85%。
烧结分厂指派专人负责监控燃料加工，铁烧实验室协助进行粒级测定。
看火岗位每班对燃料粒级进行取样测定一次，中控组长进行监督把关。
8）熔剂粒度：
目前2/3机的熔剂粒度3mm大于90%,偏细不能适应目前的混合料粒度组成。
9）机头操作：
点火温度控制：
煤气使用三排点火，温度控制1100±50℃
机头风箱控制：
１＃风箱开度1/3，２＃风箱开度2/3，
３＃风箱开度全开。
布料：
根据实际情况调整装料密度，原则在烧透的前提下尽量压料。
7）烧结过程控制：
终点温度1#机＞350℃2/3#机＞370℃
大烟道115～125℃
总管负压：
以实际生产情况待定
机速控制：
1#机1.31m/min2#机1.22m/min3#机1.23m/min
8）烧结矿成分控制
烧结矿碱度基数使用新料后变更，按1.83倍控制；SiO2控制在4.80~4.85%；MgO按基数1.85控制。
FeO按基数控制。
3.5各项强化措施的采取和生产实践的摸索
3.5.1配矿研究
根据2006年度配矿原则，配矿结构主要以澳洲矿和巴西矿为主，其中澳洲矿比例包括褐铁矿在内共计达到65%，巴西矿比例为35%。
矿种
05年度计划
05年1~8月
06年度建议方案
06年度配矿原则
CVRD标粉
15
10.4
15
~15
CVRD南部粉
2.7
CVRD球粉
14
7.0
12
10~14
澳粉-哈
17
213
17
16~20
扬迪粉
25
22.6
24
22~25
MBR新粉
8
13.3
9
8~14
MAC粉
12
11.3
12
12~15
海南筛下
0.2
混和料
6
6.7
7
6~7
杂矿粉
3
4.6
4
3~4
合计
100
100.0
100
混匀铁料成本
元/吨
412.19
410.50
409.65
褐铁矿比例
37
33.9
36
35~38
巴西矿比例
37
33.3
36
35~40
说明：
与05年配矿方案比较，06年度建议方案基本延续了原来的配比，按8月份不锈钢分公司内部结算价格计算：
06年度建议方案配矿成本进一步降低；褐铁矿使用比例有所提高；预计混匀料堆含硅控制量基本保持目前生产的控制水平（SiO2≈3.4%）。
烧结配矿结构调整的基本原则：
1、马拉曼巴类（西·安吉拉斯或MAC粉）的使用比例可适当提高，主要为了适应今后铁矿资源变化的趋势，目前生产中已达到了12%马拉曼巴类（西·安吉拉斯或MAC粉）的比例。
褐铁矿总比例也随马拉曼巴类矿进一步提高而增加到38%左右。
2、褐铁矿作为近几年澳洲矿增产幅度较大的品种之一，因其特殊的烧结性能，建议可适当提高。
3、巴西矿资源总量在06年度上升幅度较大，因此我们可以采取灵活的应对方案，以有机地调节烧结矿性能、产量和成本之间，以及与高炉铁水产能之间的关系。
3.5.2增加混合料水分
褐铁矿为疏松结构，其毛细结构比较丰富。
混合水加入后分为两个过程。
其一是由褐铁矿的毛细组织吸收，该部分水渗透至褐铁矿结构内部，不参与制粒。
当褐铁矿的内部毛细结构吸收水份饱和后，褐铁矿的表面才能润湿，该部分水起到造球制粒的作用。
根据以上原理，在增加褐铁矿配比的情况下，需求适当地增加水份以保证混合制粒的效果。
从2000年开始，我厂褐铁矿的配比逐步呈上升趋势，从25％提高至目前的41％，所以混合料含水量逐步提高，由6.4％提高至7.2％。
随着褐铁矿比例的提高，针对性地增加混合加水，混合料的制粒效果得到改善，进而可以确保烧结料层的透气，提高装料量，烧结矿产量得到提高。
3.5.3提高生石灰配比
高比例褐铁矿需要增加混合加水以保证其造球制粒，但是水份的增加使得烧结过程中易产生水分冷凝过湿带增厚，小球受热爆裂等现象使料层透气性变差，增加生石灰配比可以较好地改善料层冷热态透气性。
同时生石灰的烧结反应性和同化性均较好，可以很好地参与粘结相的生成，确保粘结的生成量和生成速度，确保烧结矿的整体质量。
3.5.4厚料层烧结
厚料层烧结可以充分利用烧结的“自动蓄热作用”，延长烧结料层的高温停留时间，达到降低能耗和改善烧结矿质量的双重效果。
在提高褐铁矿比例的过程中，2/3#烧结机的料层稳定在640mm的水平，厚料层的应用可以确保烧结矿的质量，降低烧结返矿生成，从而提高烧结矿的生产率；
3.5.5混合料蒸汽预热
我厂通过向混合料小矿槽中通入蒸汽的方式，以此提高混合料温度，使混合料温度提高至露点以上，减小烧结机台车料层过湿层的形成，可以改善料层透气性，有利于提高料层，达到增产增质的目的。
3.5.6气体燃料热补偿
受固体燃料质量波动影响，尤其是煤粉原始粒级波动很大造成加工粒级控制，容易产生粒级的两极分化。
烧结过程中固体燃料受料层偏析影响，在烧结料层中分布不均匀、不合理，最终造成烧结过程热量分布不均匀直接影响烧结矿质量。
为了弥补固体燃料的不足，在实践中利用气体燃料燃烧产生热量均匀、控制相对容易的特点，对烧结料层进行热量补偿。
四、形成的创新点
1、技术秘密
低热值混合型煤气的专有点火技术
国内外烧结厂主要使用天然气和焦炉煤气等高发热值（＞3000kcal/m3）的气体燃料进行烧结点火来确保烧结矿的产质量。
缺少天然气资源和没有焦炉煤气的烧结厂则只能被迫使用低发热值（＜1900kcal/m3）的高炉和转炉煤气等气体燃料，由于其发热值较低且不稳定的特点往往造成烧结点火效果差、烧结返矿增加、燃耗上升、质量下降等问题。
本技术通过对高炉和转炉煤气等低发热值气体燃料的燃烧特点进行分析，将低热值气体燃料燃烧特性与烧结点火的要求进行有机的结合，从而达到满足烧结点火要求、稳定烧结生产和充分利用低热值气体燃料的目的。
通过本技术的实施，不锈钢分公司烧结厂在满足工艺需求，热值不变（煤气热值保持在1800kcal/m3）的情况下稳步降低烧结的点火能耗，混合煤气单耗从05年的20.1m3/t-s降低到06年1~8月的18.37m3/t-s，降低了1.73m3/t-s。
增强了点火器效率，在高比例褐铁矿烧结时对料层进行热补偿起到强化烧结过程的作用。
五、技术合作的内容及在项目中的作用
本科研项目没有与外协单位进行合作。
六、经费使用情况说明
本科研项目在开展过程中未使用额外的经费。
七、存在的问题、建议及其它需要说明的情况
1、项目完成情况
从06年4月开始，烧结矿褐铁矿比例从34%逐步提高至8月的41%。
且经过8、9和10月三个月的稳定生产，目前已经能够稳定控制41%褐铁矿的生产。
烧结矿的转鼓指数平均1DL79.2%,2DL78.45%,3DL78.35%的水平，其他各项指标均保持较高水平，确保高炉在高褐铁矿比例下的稳定顺行。
2、经验
⏹配矿需全盘考虑混匀矿的综合性能，褐铁矿比例增加的情况下要考虑增加同化性、液相流动性较差的矿种来中和混匀矿的烧结性能，CVRD球团粉能够起到调节混匀矿综合烧结性能的作用。
⏹在褐铁矿比例不断提高的情况下产生的粗颗粒增多现象，在料仓内使用过程中容易产生偏析，保持相对的料位有助于减少颗粒偏析的作用，对稳定生产、稳定烧结过程有较大的促进作用。
⏹焦粉在加工过程中必定有粗颗粒产生，当配料仓用至低料位时粗颗粒会集中出仓，最终引起烧结过程燃料失控、热量失衡。
每班加工两次，提高交班料位20t，基本消除了该现象的产生。
⏹保持较高的小矿槽料位，确保加入的蒸汽不会从上部逃逸，稳定了混合料的水分和预热效果。
⏹终点滞后必须及时调整，滞后造成环冷温度上升、冷却效果变差，烧结矿进入筛分系统的温度上升，最终造成热矿进行筛分整粒，容易产生破碎粉末，在成品皮带上喷洒Cacl2容易产生烧结矿急冷爆裂。
终点位置的控制是确保高比例褐铁矿烧结的重点。
3、存在问题
烧结机由于受设备条件的限制，料层不能进一步提高，抑制了烧结强化措施的发挥，仅仅靠工艺参数的强化手段要进一步提高褐铁矿配比存在较大难度；
褐铁矿的最佳应用配比是多少，还需试验和生产的双重验证；
混匀矿变堆时的料头偏析大、粒级分布不合理的现象造成料头、料尾烧结性能差异较大，控制手段有限。
煤粉固定碳的变化引起烧结过程的热量变化，最终造成烧结矿的质量产生变化。
升级会员 