高鐵低硅高強度燒結(jié)礦試驗研究[1]

1、高鐵低硅高強度燒結(jié)礦試驗研究尹桂先 胡立新 翁得明(武鋼燒結(jié)廠 湖北 武漢 430082摘 要 分析了國內(nèi)外生產(chǎn)高鐵低硅燒結(jié)礦的發(fā)展情況 , 并通過試驗提出了武鋼生產(chǎn)高鐵低硅高強度優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦的工藝參數(shù) 。關(guān)鍵詞 燒結(jié)礦 強度 高鐵 低硅EXPERIMENTAL STU DY ON HIGH STRENGTH HIGH IR ONAN D LOW SI LICON SINTERE D OREY in G uixian Hu Lixing Weng Deming(The S intering Plant of WISC O Wuhan Hubei 430082Abstract The develo

2、pment of the high iron and low silicon sintered ore at home and abroad isanalyzed and the process parameters for production of the qualified high iron and low silicon sintered ore in WISC O put forward through experiments.K eyw ords sintered ore strength high iron low silicon聯(lián)系人 :尹桂先 , 女 , 工程師 收稿日期

3、:2002-01-251 前 言眾所周知 , 要提高高爐的利用系數(shù) 、 降低渣鐵比和焦比 , 就必須要有高鐵低硅的入爐燒結(jié)礦 。近年來 , 國內(nèi)外燒結(jié)工作者都在為提高燒結(jié) 礦入爐品位而努力 , 日本以及一些西歐國家燒結(jié) 礦品位已提高到 w (Fe 60%, w (SiO 2 降低到 4%以 下 。 我 國 寶 鋼 燒 結(jié) 礦 品 位 也 提 高 到 了 w (Fe =59%, w (SiO 2 降到 4. 5%左右 , 高爐生產(chǎn)技術(shù)指標已進入了世界先進行列 。武鋼近幾年在燒結(jié)礦提鐵降硅方面也作了大 量的工作 , 燒結(jié)礦的品位由 w (Fe =51%逐步提 高 到 w (Fe =58%的 水 平

4、 , w (SiO 2 也 由 8%降到 了 5%左 右 。 1998年 又 將 燒 結(jié) 礦 品 位 由 w (Fe =58%提高到 w (Fe =60%, w (SiO 2 降 到 4. 5%左右 。在試驗室做過試驗 , 堿度控制在 1. 75, 燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度較差 , 只有 56%。為達到高鐵低硅高強度的目標 , 使燒結(jié)礦質(zhì)量趕上世界 先進水平 , 今年我們又將燒結(jié)礦的品位提高到 w (Fe 60%, w (SiO 2 降到 4. 0%左右 , 并通過 試驗來探求高強度優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦的工藝參數(shù) 。2 試驗原料及其理化性能試驗原料以武鋼現(xiàn)有的進口粉礦為主 , 國產(chǎn) 精礦僅占 30%, 鐵礦石的品

5、位 w (Fe >63%, w (SiO 2 <4. 2%, 其理化性能見表 1、 表 2。表 1 試驗原料粒度組成 、 水分及堆比重原料名稱 粒 度 組 成 /%>6. 3mm 6. 35mm 53. 15mm 3. 152mm 21mm<1mm 水分堆比重-3澳 粉14. 0114. 1619. 039. 6217. 0926. 047. 51. 930印度粉 17. 007. 7010. 805. 7011. 9046. 900. 52. 300南非粉 24. 4015. 4225. 0811. 3817. 076. 652. 82. 443巴西粉10. 759.

6、 7216. 687. 9812. 7942. 072. 32. 4629科研與生產(chǎn)武鋼技術(shù) 2002年第 40卷第 3期表 2 試驗原料的化學(xué)成分 (w B %原料名稱 TFe FeO S iO 2CaO MgO Cu Al 2O 3MnO P S 燒損 原生精礦 65. 9926. 63. 121. 611. 970. 0131. 020. 0920. 0200. 3954. 24澳粉 63. 590. 43. 86/0. 100. 0042. 68/0. 0770. 0062. 88印度粉 65. 220. 32. 42/0. 15/2. 390. 7510. 023/1. 47南非粉

7、64. 240. 24. 19/1. 170. 0042. 68/0. 0770. 0060. 82巴西粉 66. 360. 34. 05/1. 240. 0030. 970. 1780. 0410. 0060. 71石灰石 0. 710. 31. 6850. 801. 57/0. 420. 0150. 004/41. 75白云石 1. 270. 31. 5432. 9217. 60/0. 480. 0330. 004/44. 03生灰 0. 140. 12. 2674. 042. 24/0. 290. 0110. 010/17. 03煤灰 3. 660. 852. 113. 082. 43/

8、28. 500. 0660. 173/ 無煙煤的工業(yè)分析成分 (w B 為 :固定碳 75. 05%, 灰分 16. 20%, 揮發(fā)分 8. 03%。3 試驗條件及方法3. 1 試驗條件試驗主要考察高鐵低硅原料在燒結(jié)時的不同 品位 、 不同堿度 、 不同配碳量以及不同 SiO 2和 MgO 含量對燒結(jié)礦產(chǎn)量 、 質(zhì)量的影響 , 從而找出最 佳工藝參數(shù) 。試驗過程中 , 固定原生精礦的配比 不變 , 其它原料的配比根據(jù)試驗條件的變化進行 調(diào)整 。3. 2 試驗方法試驗原料經(jīng)人工用電子稱稱量準確后 , 倒入 一次混合機內(nèi)混勻 3min , 再倒入二次混合機內(nèi)制 粒 3min , 然后取試樣做水分和

9、粒度分析 。用錐形 漏斗往 <200mm 的燒結(jié)杯內(nèi)裝料 , 料層高度為 600mm (含鋪底料 2kg 約 30mm 厚 。 用焦爐煤氣 點火 , 點 火 溫 度 為 1050±50 , 點 火 負 壓 為 6×103Pa , 點火時間為 1. 5min , 完畢后將負壓調(diào) 到 9×103Pa 進行燒結(jié) 。當(dāng)燒結(jié)廢氣溫度達到最 高并開始下降時 (燒結(jié)終點 , 再繼續(xù)抽風(fēng)冷卻到 150 時停風(fēng)機 , 倒出燒結(jié)餅 。燒結(jié)餅經(jīng)單輥破 碎后做 4次落下 (落下高度 2m , 再經(jīng)往復(fù)套篩進 行篩分 。 以大于 6. 3mm 的粒級為成品燒結(jié)礦 , 小 于 6. 3

10、mm 為返礦 ,106. 3mm 的粒級做鋪底料 。 從成品礦 4010mm 的各粒級中按比例取 7. 5kg (1/2IS O 標準 做轉(zhuǎn)鼓試驗 。整個試驗要求返礦 達到平衡 , 以平衡系數(shù)達 1. 0±0. 1為合格 。4 燒結(jié)礦試驗4. 1 提鐵降硅試驗試驗固定鐵料中的原生精礦配比為 30%, 無 煙煤配比為 6%, 生灰配比為 3%, 將燒結(jié)礦中的 鐵由 60%提高到 62%,SiO 2控制在 4. 0%以下 (以上為質(zhì)量分數(shù) , 堿度控制在 1. 9左右 。 從表 3可以看出 , 隨著燒結(jié)礦中全鐵含量的 提高 ,SiO 2、 CaO 、 MgO 等含量都在減少 , 燒結(jié)礦的

11、 強度及生產(chǎn)率等指標也在降低 。表 3 燒結(jié)礦提鐵降硅試驗結(jié)果w B /%TFe FeO S iO 2CaO MgO燒結(jié)速度/mm min -1成品率/%轉(zhuǎn)鼓/%平衡產(chǎn)量 /t h -1 m -3煤耗 /kg t -1系數(shù) /倍60. 2611. 203. 997. 652. 0523. 2674. 1766. 701. 67171. 830. 98 61. 0210. 703. 937. 421. 9722. 9974. 6766. 931. 64370. 820. 97 62. 018. 403. 616. 811. 7121. 7271. 7064. 531. 58566. 471. 0

12、8 當(dāng) w (TFe 從 60%提高到 61%時 , 燒結(jié)礦的 各項指標變化不大 , 再繼續(xù)提高到 62%時 , 燒結(jié) 礦中 SiO 2、 CaO 、 MgO 降低較明顯 , 也就是說燒結(jié) 料層中粘結(jié)相有明顯的降低 , 至使成品率降低 3. 98%, 轉(zhuǎn)鼓降低 3. 6%, 產(chǎn)量降低 3. 5%, 平衡 煤耗降低了 5. 36%, 如果把 平 衡 煤 耗 提 高 到 70kg/t 以上 , 其各種指標下降的幅度可能要小些 。 從試驗結(jié)果看 , 由于堿度控制得較高 (1. 9左01 尹桂先等 高鐵低硅高強度燒結(jié)礦試驗研究 W I SCO T E CH NO LOGY 2002, 40(3右 ,

13、所以高鐵低硅燒結(jié)礦的強度都較高 , 即使是 w (TFe 提高到 62%, 轉(zhuǎn)鼓強度降低了 , 但也能達 到 64. 53%。 還是比燒結(jié)礦的國標強度高 。完全 能滿足高爐要求 。 4. 2 不同配煤試驗試驗將燒結(jié)礦的 w (Fe 控制在 60%, 堿度控 制在 1. 9。 配煤量由 5%逐步增加到 7%, 其它配 比基本不變 。 其結(jié)果見表 4。表 4 不同配煤量的試驗結(jié)果煤粉配比 /%燒結(jié)礦w (FeO /%燒結(jié)速度/mm min -1成品率/%轉(zhuǎn)鼓/%平衡產(chǎn)量 /t h -1 m -3煤耗 /kg t -1系數(shù) /倍5. 08. 124. 5969. 2363. 471. 67958.

14、331. 005. 58. 323. 8469. 9065. 071. 65765. 120. 976. 011. 223. 6274. 1766. 701. 67171. 830. 986. 511. 623. 8476. 5765. 871. 72677. 230. 947. 012. 928. 2676. 9066. 131. 98587. 960. 97 從表 4可以看出 , 隨著煤配量的增加 , 燒結(jié)礦 中的 FeO 含量增加 , 成品率和產(chǎn)量升高 , 平衡煤耗 也明顯升高 。當(dāng)配煤量由 5. 0%提高到 6. 0%時 , 平衡產(chǎn)量基本沒變 , 但成品率提高了 6. 66%, 轉(zhuǎn)鼓強

15、度提高了 4. 84%, 平衡煤耗增加 18. 79%。 配煤繼續(xù)增加到 6. 5%、 7. 0%時 , 燒結(jié)礦的成品 率較配煤 6. 0%時分別提高了 3. 2%、 3. 7%, 雖 然產(chǎn)量提高的幅度較大 , 但轉(zhuǎn)鼓強度開始下降 。 每噸燒結(jié)礦平衡煤耗高達 77. 2387. 96kg , 燒結(jié) 礦中 w (FeO 也高達 11. 6%、 12. 9%, 降低了燒 結(jié)礦的還原度 。 從綜合指標以及燒結(jié)礦的成本考 慮 , 配煤量為 6. 0%較合適 。因為高鐵低硅燒結(jié) 礦 SiO 2含量低 , 雖然燒結(jié)礦堿度高達 1. 9, 但石灰 石加上白云石的配量也只有 8%左右 , 比生產(chǎn)中 的配量要低

16、 3%5%, 減少了石灰石和白云石 在料層中分解時所需熱量 , 所以高鐵低硅燒結(jié)時 煤耗約控制在 7072kg/t 即可獲得較好的技術(shù) 經(jīng)濟指標 。4. 3 不同堿度的試驗試驗固定燒結(jié)礦的 w (Fe 為 60%, 原料中固 定原生精礦配 30%, 白云石 、 生灰配比均為 3%, 無煙煤配比為 6%。 以變動各種粉礦和石灰石的 配量來調(diào)節(jié)堿度 , 其結(jié)果見表 5。表 5 不同堿度的試驗結(jié)果堿度w B /%S iO 2CaO MgO CaO +MgO燒結(jié)速度/mm min -1成品率/%轉(zhuǎn)鼓/%平衡產(chǎn)量 /t h -1 m -3煤耗 /kg t -11. 704. 337. 371. 9413

17、. 6422. 8074. 2766. 931. 68469. 89 1. 843. 937. 221. 9713. 1222. 9974. 6766. 931. 64370. 821. 923. 997. 652. 0513. 6923. 6274. 1766. 71. 67171. 832. 053. 867. 902. 1913. 9522. 2274. 1867. 471. 64669. 96 從表 5可以看出 , 堿度在 1. 72. 0范圍內(nèi) , 隨著 堿度的增高 , 燒結(jié)礦中 C aO 、 M g O 的含量略有增加 , S iO 2含量下降 , 燒結(jié)礦的各項指標沒有明顯的變化。

18、 從理論上講 , 在一定范圍內(nèi) , 燒結(jié)礦的各項指 標應(yīng)該隨著堿度的提高而得到改善 , 這在以前的 試驗中也證實過 。但此次試驗中 , 由于隨著堿度 的提高 ,SiO 2含量降低 ,CaO 、 MgO 的含量雖然隨 著堿度升高而增加 , 但幅度很小 , 燒結(jié)礦中 SiO 2、 CaO 、 MgO 含量之和變化不大 , 為 13%左右 , 這可 能是燒結(jié)礦各項指標沒多大變化的主要原因 。 也 可以說 , 高堿度燒結(jié)礦的優(yōu)點已被 SiO 2含量降低 的缺點所抵消 。換言之 ,SiO 2含量降低的缺點可 以用提高堿度來彌補 。從試驗結(jié)果可知 , 如果燒 結(jié)礦中 w (SiO 2 控制在 4%以上 ,

19、 堿度可略低于 1. 8, w (SiO 2 控制在 4%以下 , 堿度應(yīng)控制在 1. 8以上才能獲得較好的強度及其它技術(shù)經(jīng)濟指標 。 4. 4 不同 MgO 含量的試驗試驗固定燒結(jié)礦的 w (TFe 為 60%, 堿度為 1. 95。 原料中固定原生精礦配比為 30%, 配煤為 6%, 白云石配量由 3%逐步增加到 9. 0%。11科研與生產(chǎn)武鋼技術(shù) 2002年第 40卷第 3期從表 6可以看出 , 隨著燒結(jié)礦中 M g O 含量的增 加 , 燒結(jié)礦的各項指標下降。 w (M g O 由 2. 05%增加 到 3. 13%時 , 燒結(jié)礦的成品率下降 5. 78%, 轉(zhuǎn)鼓下 降 5. 44%,

20、 產(chǎn)量下降的幅度較小 , 約為 1. 07%。 MgO 含量對燒結(jié)礦質(zhì)量的影響 , 其利弊在燒 結(jié)界有著不同的看法 , 我們認為 ,MgO 含量對燒結(jié) 礦質(zhì)量的影響與各廠所用原料的性質(zhì)和燒結(jié)時所 控制的條件不同而異 。雖說 MgO 在燒結(jié)過程中 能抑制硅酸二鈣相變 , 但高堿度燒結(jié)礦本身就存 在著大量的鐵酸鈣 , 已具有抑制硅酸二鈣相變的 能力 , 所以高鐵低硅燒結(jié)時無需配加太多的白云 石 。 從 本 次 試 驗 結(jié) 果 可 知 , 高 堿 度 燒 結(jié) 礦 中 w (MgO 應(yīng) 小 于 3. 0%, 即 小 于 w (CaO + w (MgO 的 26%。表 6 不同 MgO 含量的試驗結(jié)果w

21、 B /% CaO MgO燒結(jié)速度/mm min -1成品率/%轉(zhuǎn)鼓/%平衡產(chǎn)量 /t h -1 m -3煤耗 /kg t -1系數(shù) /倍7. 652. 0523. 6274. 1766. 701. 67171. 830. 988. 132. 4323. 1774. 3465. 871. 65371. 310. 98 7. 802. 7323. 3571. 9064. 931. 65571. 731. 05 7. 543. 1323. 3269. 8863. 071. 63972. 221. 035 礦相分析為了進一步探索高鐵低硅燒結(jié)礦的性能 , 對 不同品位 , 不同堿度和不同配煤量的燒結(jié)礦

22、進行 了礦相鑒定 。結(jié)果顯示 , 主要金屬相都是以磁鐵 礦為主 , 赤鐵礦次之 , 粘結(jié)相以鐵酸鈣為主 , 有少 量的玻璃質(zhì) 、 硅酸二鈣 , 個別樣中見微量的輝石和 殘留熔劑物質(zhì) 。5. 1 不同品位燒結(jié)礦的礦物結(jié)構(gòu)燒結(jié)礦的顯微結(jié)構(gòu)是 :品位為 w (Fe =60%時 , 礦樣中的磁鐵礦呈粒狀、 熔蝕狀與鐵酸鈣共晶連成 一片 , 均勻分布 , 少數(shù)呈自形、 半自形晶與硅酸鹽粘 結(jié)鑲嵌分布。 赤鐵礦局部呈蜂窩狀富集。 鐵酸鈣多 呈條狀、 柱狀與磁鐵礦共晶 , 少數(shù)呈針狀與硅酸二 鈣、 玻璃質(zhì)鑲嵌充填 , 局部樣邊見小坨富集。品位為 w (Fe =62%時 , 磁鐵礦熔蝕厲害 , 晶粒細小 。

23、赤鐵礦一般呈塊狀 、 粒狀富集 , 偶爾呈 針狀與磁鐵礦共生 。 鐵酸鈣的存在形式與品位為 w (Fe =60%時基本相同 。從本次試樣的顯微結(jié)構(gòu)及礦物組成來看 , 隨 著品位的提高 , 燒結(jié)礦中磁鐵礦和鐵酸鈣的含量 減少 , 赤鐵礦和玻璃質(zhì)的含量增加 。從礦物強度 的遞減順序 (鐵酸一鈣 磁鐵礦 赤鐵礦 鈣鐵 橄欖石 鐵酸二鈣 玻璃質(zhì) 進一步證實了前面 的試驗結(jié)果 , 即鐵提高 , 硅降低 , 燒結(jié)礦強度降低 。 5. 2 不同堿度燒結(jié)礦的礦物組成當(dāng)燒結(jié)礦堿度為 1. 7時 , 礦樣中磁鐵礦和鐵 酸鈣的分布形式與品位 w (Fe =60%時的分布 形式相同 ; 赤鐵礦在孔洞邊呈自形 , 半自

24、形晶稀散 分布 ; 硅酸二鈣在赤鐵礦中少量富集 。當(dāng)燒結(jié)礦 堿度為 2. 05時磁鐵礦熔蝕厲害 , 晶粒細小 , 其含 量比堿度 1. 7時降低了 15%, 赤鐵礦局部呈蜂窩 狀富集 , 其含量較堿度 1. 7時提高了 10%, 鐵酸 鈣提高了 5%, 玻璃相提高了 1%, 硅酸二鈣降低 1%(以上百分數(shù)為質(zhì)量分數(shù) 各種礦物的百分含 量見表 8。 由此看來 , 隨著燒結(jié)礦堿度的提高 , 易 還原礦物的含量升高 , 燒結(jié)礦的冶金性能得到改 善 。5. 3 不同燃料配量燒結(jié)礦礦物組成當(dāng)配煤為 6. 0%時 , 燒結(jié)礦礦樣中磁鐵礦多 呈粒狀與鐵酸鈣共晶連成一片 , 均勻分布 , 少數(shù)呈 自形 、 半

25、自形晶 ; 赤鐵礦局部呈蜂窩狀富集 ; 鐵酸 鈣多呈條 、 柱狀與磁鐵礦共晶 , 少數(shù)呈針狀與硅酸 二鈣 、 玻璃鑲嵌充填 ; 硅酸二鈣呈長條狀 、 米粒狀 、 紡錘狀分布不均 。配煤為 6. 5%時 , 燒結(jié)礦礦樣中磁鐵礦多呈 自形 、 半自形晶 , 少數(shù)呈粒狀 、 熔蝕狀 , 其含量較配 煤 6. 0%時提高了 20%25%; 赤鐵礦呈塊狀 、 粒狀富集 , 偶爾呈針狀與磁鐵礦共生 , 其含量較配 煤 6. 0%時降低 10%; 鐵酸鈣多呈小針狀 , 少數(shù) 呈條狀 , 其含量降低 15%(以上百分數(shù)為質(zhì)量分 數(shù) , 這說明配煤 6. 5%時 , 燒結(jié)過程中的還原氣 氛較濃 , 難還原礦物含

26、量升高 , 易還原礦物含量降 低 , 降低了燒結(jié)礦的冶金性能 。與前面試驗結(jié)果 也相符 。 (下轉(zhuǎn)第 52頁 21 尹桂先等 高鐵低硅高強度燒結(jié)礦試驗研究 W I SCO T E CH NO LOGY 2002, 40(3主在項目進行過程中參與的程度也不盡相同 , 但 總的趨勢是向著業(yè)主只進行總體控制的方向發(fā) 展 。在 “銀皮書” 中 , 則沒有獨立的工程師這一角 色 , 而由 “ 業(yè)主的代表 (Em ployer s Representative ” 管理合同 。 他代表著業(yè)主的利益 , 所享有的權(quán)力 和應(yīng)履行的職責(zé)都由業(yè)主分派 。 與 “ 新紅皮書” 模 式下的工程師相比 , 他的權(quán)力較小

27、 , 有關(guān)延期和追 加費用方面問題一般都由業(yè)主來決定 ; 也不要求 其象工程師那樣必須公正地作出決定 ?！?銀皮書” 對質(zhì)量的控制也是通過施工期間的 檢驗 、 竣工檢驗和竣工后的檢驗進行的 。并且為 了證實承包商提供的工程設(shè)備和儀器的性能及其 可靠性 , “ 竣工檢驗” 通常會持續(xù)相當(dāng)長的一段時 間 。在 “銀皮書” 中 , 項目的絕大部分風(fēng)險都是由 承包商承擔(dān)的 , 如 “新紅皮書” 合同模式中的外界 風(fēng)險 、 經(jīng)濟風(fēng)險 、 設(shè)計風(fēng)險以及業(yè)主在 “業(yè)主的要 求” 中說明的其它風(fēng)險都分攤給了承包商 。因此 承包商在報價中計入的風(fēng)險費往往很高 , 他對風(fēng) 險的管理也就成為最終能否盈利 、 盈利多

28、少的重 要決定因素 。業(yè)主支付的價格較高 , 但保證了工 程最終造價的確定性 。“ 銀皮書” 也采用總價合同方式 , 但是和 “ 新黃 皮書” 比較 , 其最終價格更為固定 , 只有在某些特 定風(fēng)險 (如政治風(fēng)險 、 社會風(fēng)險和法律風(fēng)險 出現(xiàn) 時 , 業(yè)主才會花費超過合同價格的款額 , 這也正是 EPC 合同模式最初形成的根本原因 。 3. 4 “ 綠皮書” 合同簡短格式 “ 綠皮書” 適用于投資相對較低的 、 一般不需 要分包的建筑或工程項目 , 但是對于投資較高的 工程 , 如果其工作內(nèi)容簡單 、 重復(fù)或建設(shè)周期較 短 , 此格式也同樣適用 。 此合同條件最為靈活 , 既 可由業(yè)主或其代表 工程師提供設(shè)計 , 也可由 承包商提供部分或全部設(shè)計 。 條款數(shù)比其它三種 少得多 , 文字也簡明得多 ?！?綠皮書” 中規(guī)定可由業(yè)主指派一人進行合同 管理 , 或委托一個公司或個人作為業(yè)主的代表履 行某些管理職責(zé) , 也可請獨立的工程師進行項目 管理 。