劉國勝，汪 晶，王 濤
(甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司，甘肅 嘉峪關 735100)
摘 要: 針對酒鋼本部周邊物料高鈦磁鐵精礦實際情況，在 3#燒結機開展了高鈦燒結礦生產(chǎn)試驗的探索研究，從試驗過程及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，燒結礦品位明顯提高，燒結機臺時產(chǎn)量、返礦率、固體燃料消耗等有降低趨勢，燒結礦冶金性能也發(fā)生較大變化。結果表明: 酒鋼本部燒結機系統(tǒng)生產(chǎn)高鈦燒結礦是可行的，高鈦燒結礦整體對高爐冶煉能夠起到積極作用，為酒鋼本部對周邊資源的進一步利用創(chuàng)造了良好條件。
關鍵詞: 高鈦燒結礦; 臺時產(chǎn)量; 冶金性能; 鐵礦燒結; 高鈦磁鐵精礦
0 引言
酒鋼本部地處西北部，外部礦石輸送難度較大、資源緊張，因此利用周邊資源尤為重要。周邊高鈦磁鐵精礦在酒鋼本部燒結機無系統(tǒng)性生產(chǎn)應用。2022 年，酒鋼本部利用 3#燒結機系統(tǒng)配加周邊高鈦磁鐵精礦進行試驗［1］，完成高鈦磁鐵精礦的初步研究，拓寬了高效利用周邊資源完整生產(chǎn)鏈的途徑。
1 生產(chǎn)模式策劃
此次高鈦燒結礦生產(chǎn)由普通高堿度生產(chǎn)進行轉換，采取柔性過度的方式，即: 配料結構調(diào)整，逐漸降低自產(chǎn)綜精配比，提高高鈦磁鐵精礦配比，燒結機不做停機調(diào)整，燒結礦質(zhì)量逐步變化，系統(tǒng)各工藝條件以普通高堿度燒結礦生產(chǎn)條件為基礎，僅在高鈦燒結礦生產(chǎn)前，對系統(tǒng)工藝設備進行部分強化［1］。
2 生產(chǎn)試驗
2．1 試驗原料
原料主要有自產(chǎn)綜精、高鈦磁鐵精礦、石灰石、生石灰、高返礦、酸返礦、焦粉等。對比主鐵料自產(chǎn)綜精與高鈦磁鐵精礦成分，見表 1，高鈦磁鐵精礦具有 TFe、Ti、SO2 含量高的特性。
2．2 配料方案及工藝參數(shù)
高鈦燒結礦生產(chǎn)與普通高堿度燒結礦生產(chǎn)對比，高鈦磁鐵精礦配比大幅度提高，因物料結構調(diào)整，試驗期燒損較高的自產(chǎn)精礦配比下降，燒損較低的磁鐵精礦配比提高，燒結生產(chǎn)試驗配料見表 2。
2．3 混合料粒度對比分析
高鈦燒結礦生產(chǎn)期間對混合料造球料量進行了調(diào)整，在混合料水分降低的情況下，混合料中＜3 mm粒徑降低，＞5 mm 粒徑提高，目的為盡可能改善料層透氣性，但對燒結礦成品質(zhì)量、固體燃料控制造成負面影響。試驗期間混合料參數(shù)見表 3。
2．4 燒結主要參數(shù)對比分析
高鈦燒結礦試驗期間，為降低生產(chǎn)影響程度，主要參數(shù)控制見表 4。
由表 4 可知: 高鈦燒結礦料層厚度較普通高堿度燒結礦生產(chǎn)低 16 mm，主要是配料結構發(fā)生較大變化后，通過降低料層厚度確保燒結機機尾燒透; 燒結機主管負壓未發(fā)生較大變化，主要是高鈦精礦自身液相流動性差、成球性差，所以在混合料粒徑改善 及料層降低情況下，實際燒結機負壓未下降［2］。高鈦燒結礦試驗期間，燒結機機速下降 0．16 m /min，主要是配料結構變化后，存在液相流動性差、粘結相強度差的問題，通過提高主管溫度2 ℃、調(diào)整燃料比例、適當降低機速確保燒結礦質(zhì)量穩(wěn)定。混合料溫度未發(fā)生較大變化; 煤氣流量下降，一是混合料水分下降 0．36 個百分點造成煤氣消耗量下降，另外，燒結機機速降低影響。
3 燒結主要指標對比
3．1 燒結礦質(zhì)量
燒結礦堿度取值盡可能與普通高堿度一致，主要目的在于系統(tǒng)分析評價對比性趨于合理。高鈦燒結礦質(zhì)量較普通高堿度燒結礦均有所改善，具體質(zhì)量指標見表 5。
由表 5 可知: 高鈦燒結礦 TFe 較普通高堿度燒結礦提高 1．78 個百分點，主要是配料結構變化，磁鐵礦比例上升、自產(chǎn)綜精比例下降，高品位鐵料配比上升; 高鈦燒結礦 FeO 提高 1．12 個百分點，主要是提高內(nèi)配比例、合理上調(diào)燃料總配比，以確保燒結礦質(zhì)量; 高鈦燒結礦 S、SiO2、CaO、MgO 含量下降，主要是磁鐵精礦配用比例提高、自產(chǎn)綜精比例下降影響; 燒結礦 TiO2、V2O5、Al2O3含量均上升，主要是高鈦磁鐵精礦自身成分影響。
3．2 技術經(jīng)濟指標
高鈦燒結礦試驗期間，因 Ti 含量大幅度上升，高鈦燒結礦在成礦機理、礦物組成和結構等方面與普通高堿度燒結礦均有顯著的區(qū)別，實際臺時產(chǎn)量、返礦率、固體燃料消耗、成品粒度較普通高堿度燒結礦均有所退步，燒結礦轉鼓強度與普通高堿度燒結礦基本一致［3］。燒結礦重點指標變化見表 6。
3．3 冶金性能
高鈦燒結礦還原度與普通高堿度燒結礦相比無較大變化，燒結礦低溫還原粉化率大幅度下降，主要原因為自產(chǎn)綜精 Mn、Mg、Ba 含量較高、TiO2含量較低，燒結過程中形成較好的鐵酸鈣、赤鐵礦晶粒，使得普通高堿度燒結礦有較高的礦物相，但 Mg 的存在使得礦相中高熔點物相占比增加，進而影響熔滴性能。高鈦燒結礦生產(chǎn)中，因自產(chǎn)綜精比例下降、磁鐵礦比例上升，燒結礦中 Mn、Mg 含量均有所降低，TiO2含量上升，因此，高鈦燒結礦低溫還原粉化率、熔滴性能均與普通高堿度燒結礦差異較大。主要冶金指標見表 7。
4 高鈦燒結礦生產(chǎn)變化分析
⑴高鈦燒結礦生產(chǎn)期間燒結機臺時產(chǎn)量下降15～20 t /( 臺·h) ，下降幅度 6% ～ 10%，原因是高鈦燒結礦生產(chǎn)期間，高鈦精礦粒度粗，自產(chǎn)綜精粒度較細、比例低，造成混合制粒期間混合料的成球性差，導致料層的透氣性下降; 同時，通過對高鈦礦單礦種冶金性能分析，高鈦精粉液相流動性差，垂直燒結速度受到制約，對臺時產(chǎn)量造成影響。
⑵高鈦燒結礦生產(chǎn)期間燒結礦返礦率上升1．53%。主要是高鈦燒結礦在成礦機理、礦物組成和結構等方面與普通高堿度燒結礦均有顯著的區(qū)別，配加高鈦磁鐵精礦后，生成了脆性的鈣鈦礦，鈣鈦礦的存在破壞了液相黏結作用，加劇了裂紋的擴散，致使高鈦燒結礦強度降低。
⑶高鈦燒結礦生產(chǎn)期間，燒結礦固體燃料消耗上升 9．2 kg /t。因生產(chǎn)組織和高鈦精礦自身結構兩方面影響，生產(chǎn)期間燒結礦粘結相強度差，生產(chǎn)上通過提高燃料配比，以提供足夠的熱量，確保燒結溫度的提高［4］。
⑷高鈦燒結礦試驗期間，低溫還原粉化率 RDI ( +3．15 mm) 明顯降低，原因為: ①高鈦燒結礦中的鈦赤鐵礦在還原過程中發(fā)生晶形轉變造成體積膨脹而破碎，且鈦赤鐵礦和鈦磁鐵礦均為多組元固溶體，不僅固溶 TiO2，還固溶 Al2O3、MgO 等，使燒結礦產(chǎn)生很多還原裂紋; ②鈣鈦礦是一種不起粘結作用的脆性物質(zhì)，導致燒結礦抗膨脹粉化能力降低。
⑸熔滴性能明顯改善，主要是隨著 TiO2含量變化，燒結礦中高熔點物相逐漸減少，低熔點物相逐漸增多，燒結礦的軟化區(qū)間和熔融區(qū)間變窄。
5 結語
⑴試驗期因高鈦精礦成分影響，在燒結礦品位提高的前提下，存在臺時產(chǎn)量下降、返礦率及固體燃料消耗上升的情況，僅從燒結經(jīng)濟技術指標分析，高鈦燒結礦不利于燒結生產(chǎn)的指標控制及進步。
⑵高鈦燒結礦試驗，因自產(chǎn)綜精配用比例下降，物料中 Mn、Mg、Ba 等元素含量下降，TiO2含量提高，即礦物組成中脆性物質(zhì)、低熔點物質(zhì)占比上升，造成燒結礦低溫還原分化率大幅度下降，但熔滴性能明顯改善，從此次試驗判斷燒結礦冶金性能整體對高爐有利。
⑶影響高鈦燒結礦的熔滴性能因素，有 TiO2含量、燒結礦堿度、礦物組成和顯微結構等，目前，因生產(chǎn)條件制約，無法對礦物組成和顯微結構進行準確分析，推斷燒結礦礦物組成對熔滴性能的影響占比可能更大。
⑷高鈦燒結礦與普通高堿度燒結礦比較，燒結溫度、水碳匹配區(qū)間更窄。目前，酒鋼高鈦礦燒結混合料水、碳均較高，后續(xù)生產(chǎn)逐步降低混合料水、碳，同時創(chuàng)造條件提高燒結料層厚度，不斷改善燒結礦質(zhì)量。
參考文獻:
［1］ 錢功明．燒結與球團廠設計［M］．北京: 冶金工業(yè)出版社，2016．
［2］ 謝 金 萍． 燒結機的生產(chǎn)實踐［J］． 中國鋼鐵業(yè)，2008 ( 11) : 32-33．
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