燒結(jié)礦強(qiáng)度和粒級(jí)組成影響因素分析

1、2008年全國(guó)煉鐵技術(shù)交流會(huì)論文集燒結(jié)礦強(qiáng)度和粒級(jí)組成影響因素分析劉福泉王樹立顧愛(ài)軍（宣鋼煉鐵廠）摘要：本文結(jié)合宣鋼煉鐵廠及相關(guān)單位的研究成果，綜合分析了影響燒結(jié)礦強(qiáng)度和粒度組成的因素和對(duì)策。關(guān)鍵詞：燒結(jié)礦強(qiáng)度粒度組成1前言燒結(jié)礦強(qiáng)度及粒級(jí)組成是燒結(jié)礦質(zhì)量的重要內(nèi)容，沒(méi)有合格的強(qiáng)度和適宜的粒級(jí)組成，就很難談得上燒結(jié)礦的質(zhì)量，燒結(jié)礦強(qiáng)度及粒級(jí)組成對(duì)高爐冶煉有著明顯的影響，根據(jù)日本、前蘇聯(lián)、首鋼、本鋼的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，燒結(jié)礦-5mm粒級(jí)每增加1%將影響高爐焦比0.5%,影響高爐產(chǎn)量0.5-1.0%。根據(jù)一些專家研究成果表明，燒結(jié)礦強(qiáng)度及粒級(jí)組成的影響因素是多方面的和復(fù)雜的，既有堿度和礦物組成，SiO2、

2、Mg5口Al2Q等化學(xué)成分方面的影響，又有配碳量和FeO含量，熱返礦粒度和返礦量、熔劑和燃料粒度、配礦及反應(yīng)性的影響，還有料層厚度、抽風(fēng)負(fù)壓和冷卻速度等工藝操作參數(shù)方面的影響。2宣鋼煉鐵廠燒結(jié)礦強(qiáng)度及粒級(jí)組成與同類型企業(yè)比較廠家燒結(jié)機(jī)面積吊堿度倍FeO%燒結(jié)礦粒級(jí)組成強(qiáng)度%+4040-2525-1616-1010-5-5柳鋼501.70:6.0320.8527.5139.4112.2169.5湘鋼502.06.704.4614.2417.9628.6328.566.07三明24X58.510.7215.1948.1722.473.4567.61唐鋼60X35.620.356.3013.704.

3、178.30濟(jì)鋼36X28.0324.6252.5310.344.6685.81太鋼一燒909.5427.6928.9218.6113.0112.514.0669.87太鋼二燒90:9.3922.5018.8111.6414.4725.009.3373.05武鋼燒結(jié)廠8臺(tái)累1.907.4813.5921.7823.0917.6317.685.2177.08入爐粒級(jí)8.6912.6550.4225.812.43首鋼二燒781.919.1213.3621.7038.2323.293.4287.37宣鋼一燒86X22.30:9.327.9817.9528.5128.6813.133.7578.60宣

4、鋼二燒64X22.309.286.5315.9727.1530.9315.873.5578.20宣鋼三燒36X42.307.4720.7125.5222.5616.816.9380.6宣鋼四燒36X224.0933.2220.8112.486.852.5481.2說(shuō)明由于各燒結(jié)廠家測(cè)定燒結(jié)礦強(qiáng)度、粒級(jí)的地點(diǎn)、采樣方法不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)可比性不強(qiáng)。從表中數(shù)據(jù)看出，一燒和二燒CH1（即二燒裝車燒結(jié)礦）燒結(jié)礦粒級(jí)相當(dāng)，優(yōu)于武鋼水平;燒CH7燒結(jié)礦、一、二燒落地礦燒結(jié)礦中小粒級(jí)含量較大，處于后列；三、四燒由于是步進(jìn)式燒結(jié)機(jī)，實(shí)際燒結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，中小粒級(jí)少，顆粒大。3宣鋼煉鐵廠燒結(jié)礦強(qiáng)度及粒級(jí)組成影響因素的對(duì)比分

5、析3.1堿度和礦物組成對(duì)燒結(jié)礦強(qiáng)度及粒級(jí)組成的影響。堿度和礦物組成是影響燒結(jié)礦強(qiáng)度及粒級(jí)組成的主要因素，在相同工藝操作條件下，不同的堿度和礦物組成，就有不同的強(qiáng)度及粒級(jí)組成。試驗(yàn)結(jié)果表明燒結(jié)礦強(qiáng)度與其礦物組成直接相關(guān)，不同礦物組成的瞬時(shí)強(qiáng)度指標(biāo)列于表2。由表2可知，為了提高燒結(jié)礦強(qiáng)度，我們希望得到較多的鐵酸鈣的礦物相，不希望得到較多的槍晶石和玻璃相的礦物相，由于高堿度燒結(jié)礦的礦物相以鐵酸鈣為主，自熔性燒結(jié)礦的礦物相以橄欖石為主，因此高堿度燒結(jié)礦明顯優(yōu)于自熔性燒結(jié)礦。鐵酸鈣不僅強(qiáng)度高，而且較鐵橄欖石還原性明顯優(yōu)良，因此，燒結(jié)礦要堅(jiān)持生產(chǎn)高堿度的方向不動(dòng)搖。深鋼和太鋼不同堿度燒結(jié)礦的礦物組成見(jiàn)表3

6、、4;我廠2005年1-3月一、二燒燒結(jié)礦的礦物組成見(jiàn)表5。邯鋼不同堿度時(shí)燒結(jié)礦的粒度組成見(jiàn)表6。小同礦物組成的瞬時(shí)強(qiáng)度指標(biāo)（2、Kg/mm)表2鐵酸鈣磁鐵礦赤鐵礦鈣鐵橄欖石鐵橄欖石鐵酸二鈣槍晶石玻璃相CaO.FeQFesQFe?QCaO.FeOSiOz2FeSiO22CaO.FeQ3CaO.2SiO2.CaF2SiO2結(jié)晶37.036.926.723.320.2614.27.775.18濟(jì)鋼不同堿度燒結(jié)礦的礦物組成表3CaO/SiO2CaO.Fe2O3(SFCAFe3O4Fe2O32CaO.SiO2玻璃相未礦化熔劑1.3510-1250-557-10320-251-21.6015507-10

7、6-815-172-31.8025457-106-810-121-22.1035405-75-77-83-5太鋼不同堿度燒結(jié)礦的礦物組成表4CaO/SiO2CaO.Fe2O3(SFCAFe3O4Fe2O32CaO.oSiO2玻璃相未礦化熔劑1.3110-1550-557-103-520未見(jiàn)1.7835-4030-3510-15103-5小于31.964025-3015102-33-52.1545307-1010-151-23-52005年1-3月宣鋼煉鐵廠一、二燒燒結(jié)礦的礦物組成測(cè)定表5CaO/SiO2CaO.Fe2O3(SFCAFe3O4Fe2O32CaO.oSiO2玻璃相未礦化熔劑一屋2.

8、302255968未見(jiàn)一性2.102156779未見(jiàn)2.1019568710未見(jiàn)邯鋼不同堿度時(shí)燒結(jié)礦的粒度組成表6堿度+2020-1010-5-5-10合計(jì)1.6536.9032.4026.703.9030.601.6939.6020.8032.906.7039.601.7236.0032.7027.603.7031.301.7549.8026.8019.005.8024.801.7940.5424.8027.905.9033.801.8032.2037.1027.103.7030.801.8338.4032.4025.303.9029.201.8536.3736.1023.404.2027.

9、601.8740.8032.9023.003.3026.301.8837.6038.0020.803.6024.401.9039.9035.3022.302.5024.801.9533.0029.7027.803.5031.30北科大的研究結(jié)論：堿度和礦物組成是影響燒結(jié)礦強(qiáng)度及粒級(jí)組成的基本因素。宣鋼煉鐵廠燒結(jié)礦屬高堿度燒結(jié)礦，但仍屬于高溫型燒結(jié)礦，一、二燒燒結(jié)礦礦物組成中與太鋼比鐵酸鈣含量低1520%玻璃相高5-6%,硅酸二鈣達(dá)到7批右，鐵酸鈣含量有待進(jìn)一步提高。3.2FeO和配碳的影響燒結(jié)礦FeO含量與混合料配碳直接相關(guān)，配碳高者，屬高溫型燒結(jié)，含F(xiàn)eO高。對(duì)自熔性燒結(jié)礦而言，它的礦物組成

10、主要是磁鐵礦、鐵橄欖石和鈣鐵橄欖石，F(xiàn)eO呈固熔狀態(tài)存在，燒結(jié)礦的強(qiáng)度隨FeO增加而升高，成品礦強(qiáng)度及粒級(jí)組成得到改善，但還原性和軟熔性能明顯變差。對(duì)高堿度燒結(jié)礦而言，它的主要礦物為赤鐵礦和鐵酸鈣，鐵酸鈣中的鐵主要以Fe2O3形式存在，F(xiàn)eO含量?jī)H占1%因此弓II度和FeO不直接相關(guān)，一般隨FeO升高（配C增加）造成Fe2O3分解，使礦物Fe3O4增加，鐵酸鈣含量降低，從而成品礦的強(qiáng)度下降，同時(shí)高溫型燒結(jié)得到的往往不是針狀鐵酸鈣，而是柱壯甚至塊狀鐵酸鈣，這種成品礦在冷卻過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)大量裂紋，造成粒度碎化和還原強(qiáng)度降低。配碳高，F(xiàn)eO含量升高，會(huì)造成高堿度燒結(jié)礦強(qiáng)度低和粒度細(xì)化。宣鋼煉鐵廠燒結(jié)礦

11、屬于高堿度、中鈦、高鎂、高溫型燒結(jié)礦，燒結(jié)礦強(qiáng)度和粒度組成相當(dāng)程度上依賴于FeO含量和液相數(shù)量，同時(shí)由于熔劑當(dāng)中鈣灰等總體粒度偏粗，影響燒結(jié)礦礦化和液相質(zhì)量的改善，影響燒結(jié)礦強(qiáng)度和粒級(jí)水平。目前條件下，應(yīng)繼續(xù)保持FeO在810%控制水平。同時(shí)應(yīng)進(jìn)一步采取措施改善熔劑質(zhì)量，創(chuàng)造條件降低FeO含量。3.3 SiO2含量的影響SiO2是燒結(jié)過(guò)程形成粘結(jié)相的主要元素，其含量高低對(duì)燒結(jié)礦強(qiáng)度和性能有舉足輕重的影響。燒結(jié)礦SiO2含量在8%A上，由于正硅酸鈣在冷卻過(guò)程中相變，體積膨脹，會(huì)造成嚴(yán)重自然粉化，降低燒結(jié)礦強(qiáng)度。燒結(jié)礦SiO2含量在5%A下，一些廠家燒結(jié)礦強(qiáng)度降低。低SiO2條件下獲得高強(qiáng)度燒結(jié)礦

12、技術(shù)是目前各廠家研究的課題之一。濟(jì)鋼SiO2、FeO與轉(zhuǎn)鼓指數(shù)的變化見(jiàn)表7。我廠一燒2003年低硅燒結(jié)試驗(yàn)顯示燒結(jié)礦SiO2降低至4.6%時(shí)，強(qiáng)度也有所降低（見(jiàn)表8）。濟(jì)鋼SiO2、FeO與轉(zhuǎn)鼓指數(shù)的變化表7堿度倍2.101.981.911.821.83TFe%51.7353.4954.2855.2656.26SiO2%7.286.856.206.185.80FeO%11.6613.337.346.546.71轉(zhuǎn)鼓%85.9487.1786.5285.3983.80宣鋼煉鐵廠一燒2003年低硅燒結(jié)試驗(yàn)相關(guān)指標(biāo)表8項(xiàng)目燒結(jié)系數(shù)（t/m2.h）品位（為堿度（倍）含粉率（%）轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度（%）FeO(%

13、)SiO2(為基準(zhǔn)期1.5355.562.04.9775.038.915.31第一階段1.5556.572.014.4274.89.014.96第二階段1.5957.082.004.4375.658.854.89第三階段1.5757.672.034.2175.979.274.61第四階段1.5257.362.004.5773.879.104.653.4 MgO和A12O3的影響MgOmA12O3是影響燒結(jié)礦強(qiáng)度和粒度組成的重要因素，MgO有利于改善燒結(jié)礦的熱穩(wěn)定性，提高燒結(jié)礦的還原強(qiáng)度，在高爐內(nèi)一定的MgO含量有利于改善爐渣流動(dòng)性和提高脫硫能力。但由于MgO熔點(diǎn)高達(dá)2799C,在燒結(jié)過(guò)程中，部

14、分固熔于磁鐵礦形成鎂磁鐵礦，Mg'量高后，會(huì)降低燒結(jié)礦中鐵酸鈣含量，從而不利于燒結(jié)礦的冷強(qiáng)度，提高M(jìn)gS量會(huì)降低燒結(jié)礦冷強(qiáng)度。A12O3是燒結(jié)礦化學(xué)成分不可缺少的成分，因?yàn)橐欢ǖ匿X硅比（A12O3/SiO2）=0.1-0.4是燒結(jié)過(guò)程形成鐵酸鈣的必要條件。因此燒結(jié)礦成分不能沒(méi)有A12O3,但含量高了有害無(wú)益。A12O3熔點(diǎn)為2042c，在燒結(jié)過(guò)程中除了生成復(fù)合鐵酸鹽外，不能單獨(dú)熔化，燒結(jié)礦的合理含量應(yīng)低于1.8%,高了會(huì)降低燒結(jié)礦的冷強(qiáng)度，還會(huì)惡化燒結(jié)礦的低溫還原粉化指數(shù)。我廠一、二燒燒結(jié)礦MgO控制在2.8-3.0%較國(guó)內(nèi)廠家（一般在23%）處于較高水平，造成燃耗偏高，對(duì)燒結(jié)礦強(qiáng)度有

15、一定影響。3.5 料層厚度的影響低C、厚料層、低FeO高還原性是燒結(jié)工藝追求的方向，而厚料層是基礎(chǔ)。八鋼不同料層高度時(shí)燒結(jié)礦的粒度組成變化見(jiàn)表9。八鋼不同料層高度時(shí)燒結(jié)礦的粒度組成表9料層高度mm+4040-2525-1616-1010-5平均粒級(jí)43012.4514.0517.2523.0233.2319.8148014.5612.2520.6621.9130.6120.6458016.8011.9623.7320.3027.2021.83目前宣鋼煉鐵廠一燒料層控制最高料層，600mm二燒料層一般控制在600-650mni不能長(zhǎng)時(shí)間保持700mm料層燒結(jié)。3.6 熱返礦粒度和返礦量的影響熱返

16、礦粒度和返礦量增大后，引起混合料水分波動(dòng)和成球率下降，從而燒結(jié)礦強(qiáng)度下降，粒度變小。宣鋼煉鐵熱返礦粒度和返礦量目前也是造成燒結(jié)區(qū)燒結(jié)礦FeO強(qiáng)度粒級(jí)波動(dòng)、產(chǎn)量波動(dòng)的重要因素之一，車間應(yīng)繼續(xù)高度重視冷、熱篩篩板的管理，控制好更換周期，控制適宜熱返礦粒度和返礦量。3.7 熔劑、燃料粒度影響熔劑和燃料粒度過(guò)粗，會(huì)造成其在混合料中分布不均勻。造成強(qiáng)度和結(jié)塊不均勻，熔劑粒度-3mm應(yīng)達(dá)到90%否則造成燒結(jié)礦白點(diǎn)，冷卻過(guò)程中吸水，造成自然粉化。目前，宣鋼煉鐵按熔劑粒度-3mm達(dá)到85%鈣灰粒度-5mm達(dá)到87%考核，熔劑粒度較粗，白點(diǎn)較嚴(yán)重，影響強(qiáng)度、粒級(jí)及成分指標(biāo)。故應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)鈣、鎂灰粒級(jí)及質(zhì)量的考核

17、，以改善生石灰粒級(jí)。燃料粒度過(guò)粗，布料偏析加重，且造成燃燒帶過(guò)寬，阻力增大，產(chǎn)量下降；燃料粒度過(guò)細(xì)會(huì)造成燃燒速度過(guò)快，燃燒帶高溫停留時(shí)間短，降低燒結(jié)礦強(qiáng)度和成品率。宣鋼煉鐵廠相關(guān)單位應(yīng)做好燃料破碎，控制適宜燃料粒度，減少過(guò)粉碎。酒鋼混合料粒級(jí)及燃料偏析表10位置-3mm3-5mm5-8mm8-10mm+10mmC固%上層13.445.5148.0230.402.644.08中層10.534.2642.1139.853.263.30下層5.252.7840.7448.153.091.873.8配礦和反應(yīng)性的影響據(jù)相關(guān)研究表明，鐵礦粉的同化性是粉礦造塊賴以形成的基礎(chǔ)，沒(méi)有鐵礦粉與CaO的同化，就不可能產(chǎn)生液相，礦粉也就不可能成塊。燒結(jié)配礦時(shí)，要充分考慮礦粉的同化性能，使燒結(jié)過(guò)程具有適當(dāng)?shù)臒崴?。如果配礦不恰當(dāng)，就可能造成燒結(jié)過(guò)程對(duì)某種鐵礦粉溫度顯得偏高，使其過(guò)分同化，液相變得稀薄，形成薄壁大孔結(jié)構(gòu)，而另一種鐵礦粉溫度顯得偏低，尚不能同化，難以形成液相，以上兩種情況均會(huì)造成燒結(jié)礦強(qiáng)度明顯降低，影響產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)。目前我公司尚未有礦物同化性、反應(yīng)性試驗(yàn)和資料。3.9 總管負(fù)壓和冷卻速度的影響總管負(fù)壓和冷卻速度是燒結(jié)過(guò)程狀態(tài)參數(shù)，總管負(fù)壓過(guò)高和冷卻速度過(guò)快會(huì)影響燒結(jié)礦強(qiáng)度和粒級(jí)水平。宣鋼煉鐵一、二燒總管負(fù)壓和冷卻速度主要受原料結(jié)構(gòu)及燒結(jié)透氣性的影響，是相對(duì)穩(wěn)