燒結(jié)混合料制粒性能研究

黨彥青 賈柯亮

（陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司）

摘要：通過鐵礦石制粒性能研究、不同配比燒結(jié)試驗(yàn)研究、配礦改善混合料制粒性能的研究，在工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行應(yīng)用，進(jìn)而對(duì)于燒結(jié)配礦及生產(chǎn)起到了較好的指導(dǎo)作用，促進(jìn)了燒結(jié)礦生產(chǎn)成本降低和冶金性能優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)；制粒；配礦；冶金性能

0  前言

由于近年來所用鐵礦石粒度偏細(xì)，親水性差，導(dǎo)致燒結(jié)料層透氣性差，不但影響燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量，而且燒結(jié)機(jī)的節(jié)能優(yōu)勢(shì)也沒有充分發(fā)揮出來，固體燃耗居高不下。為解決原料條件下料層厚度與透氣性之間的矛盾，有必要對(duì)混合料的制粒性能進(jìn)行研究，以便采取相應(yīng)的技術(shù)措施，確保燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量，降低固體燃耗，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 現(xiàn)狀

1.1混合方式

根據(jù)原料條件的不同，其混合作業(yè)可采用一段式混合，二段式混合和三段式混合。以細(xì)精礦為主要燒結(jié)原料者，必須采用兩段以上混勻，以減少﹣3mm粒級(jí)。某400㎡燒結(jié)機(jī)采用的是二段式混合，一次混合為一臺(tái)4400mm x 20000mm混合機(jī)，二混為一臺(tái)4400mm x 24500mm混合機(jī)。一次混合的主要目的是加水潤濕、混勻，使混合料中的水分、粒度和料中各組分均勻分布。二次混合除繼續(xù)混勻外，主要目的是制粒，并進(jìn)行預(yù)熱混合料。

1.2混勻效率

混勻效果，主要從兩方面衡量，一是以混合前后混合料各組分的波動(dòng)幅度的變化結(jié)來衡量，另一是看混合前后混合料粒度組成的變化，如混合后0-1mm粒級(jí)率越小，3-5mm越多，則制粒效果越好。對(duì)燒結(jié)機(jī)二混前后混合料的成球情況進(jìn)行測(cè)定，其粒度組成見表1

表1：燒結(jié)機(jī)二混前后混合料粒度組成

2原料結(jié)構(gòu)性質(zhì)對(duì)混合料制粒的影響

2.1配礦結(jié)構(gòu)的影響

原料的表面親水性、顆粒形狀、孔隙率、粒度和粒度組成等對(duì)制粒效果有重要影響。原料表面親水性越強(qiáng)，越利于制粒。鐵礦石的親水性以下列順序遞減：褐鐵礦＞菱鐵礦＞赤鐵礦＞磁鐵礦。褐鐵礦表面粗糙，孔隙率大，濕容量大，因此制粒效果好，赤鐵礦次之，磁鐵礦顆粒呈矩形或多角形、且表面光滑，制粒效果較差，因此，使用褐鐵礦和赤鐵礦有利于提高制粒效果。

某400㎡燒結(jié)機(jī)用含鐵原料配礦結(jié)構(gòu)如表2所示，由表可知，煉鐵原料中，外礦以赤鐵礦和揭鐵礦為主，孔隙率大，親水性強(qiáng)，有利于制粒。本地礦以磁鐵礦為主，孔隙率較小，親水性差，制粒效果差，在燒結(jié)配礦中應(yīng)合理控制各種礦的配比。

表2：400㎡燒結(jié)用含鐵原料的礦物組成（%）

2.2原料粒度的影響

對(duì)燒結(jié)混合料制粒小球的結(jié)構(gòu)研究表明，球粒一般是由核顆粒和粘附細(xì)粒組成。以﹣0.2m顆粒作為粘附細(xì)粒，+0.7mm作為核顆粒，理想的為1-3m作核，因此礦石的粒度和粒度組成對(duì)制粒效果有重要影響。磁鐵礦要求﹣200目含量大于80%，且粒度上限小于0.2mm，赤鐵礦要求﹣200目含量大于70%，才有較好的制粒效果。0.2-lmm 粒級(jí)礦石的制粒效果最差。采用富礦燒結(jié)時(shí)，應(yīng)使﹣1mm 粒級(jí)的含量盡可能減少。對(duì)于冷返礦作為核顆粒，要求返礦粒度上限最好控制在5-6mm以下。此外，在粒度相同的情況下，多棱角和形狀不規(guī)則的顆粒比球星表面光滑的顆粒易成球且制粒小球的強(qiáng)度高。

某400㎡燒結(jié)用含鐵原料的粒度分布如表3所示。所用前10種含鐵礦粉都可以作為制粒的核料；后面5種精粉等屬于細(xì)粉料可以作為混合制粒的粘附細(xì)粒。在滿足厚料層燒結(jié)的情況下，應(yīng)合理調(diào)節(jié)各種原料的配比、使燒結(jié)混合料平均粒度組成維持在4.7mm為宜。

表3：燒結(jié)含鐵原料的粒度組成（%）

3不同原料結(jié)構(gòu)水分對(duì)混合料粒度的影響

物料在混合過程中，加入適量的水，有利于混勻和制粒，混合料中的水量對(duì)混合料成球及透氣性有很大影響，不同混合料適宜的加水量也不一樣。研究表明，細(xì)粒粉狀物料的成?；?，是從粒子被水潤濕并形成足夠的毛細(xì)粒后才開始的。一般燒結(jié)混合料最適宜的水分波動(dòng)范圍是很窄的，若波動(dòng)超過±0.5％時(shí)就會(huì)對(duì)混合料的成球性產(chǎn)生顯著的影響?？紤]到物料在燒結(jié)過程中水分的遷移會(huì)使料層下部的水分超過最適宜的值，選用的混合料的水分應(yīng)比最適宜的水分值低1％左右。當(dāng)物料的粒度及組成發(fā)生變化時(shí)，要相應(yīng)地改變混合料的含水量，從而改善混合料的制粒效果，如表4

某400㎡燒結(jié)機(jī)二混后的粒度組成中，混合料平均粒徑4.73-4.77mm，3-5mm粒級(jí)最低達(dá)到30.78%，5-8mm粒級(jí)最低達(dá)到26.37%，＜3mm粒級(jí)最大為32.14%，對(duì)燒結(jié)透氣性有影響；混合料水分平均最低7.19%，結(jié)合鐵礦石平均粒度和配比組成，說明低水分影響造球效果；混合料粒度在3-8mm之間最高的是22#、23#垛，這幾個(gè)配礦結(jié)構(gòu)的褐鐵礦比例基本穩(wěn)定在60%左右，說明配礦結(jié)構(gòu)對(duì)混合料制粒效果有一定影響；一次混合機(jī)加水量占總量的100%，二次混合機(jī)不加水，從加水量上看一、二混加水量匹配不合理，并且加水量由混料工調(diào)節(jié)，人為因素影響較大，對(duì)混合料制粒影響較大。

表4：混合料粒度組成

4不同配礦結(jié)構(gòu)對(duì)生產(chǎn)參數(shù)及指標(biāo)的影響

在某400㎡燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐中，隨著褐鐵礦配比的提高，燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)和部分生產(chǎn)工藝參數(shù)也做了相應(yīng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，具體如下：

因褐鐵礦的同化溫度低，液相流動(dòng)性普遍較好，在選擇精粉品種時(shí)，盡量選用同化溫度相對(duì)較高的磁精粉，如今年在全系統(tǒng)增加的部分國內(nèi)主流精礦、低硅精礦、俄羅斯精礦、澳大利亞精礦等，實(shí)踐中選擇配加的磁精粉配比保持在10%以上，以改善混勻礦燒結(jié)性能的匹配程度。此外，精粉配比的增加，混勻礦及燒結(jié)礦TFe提高，促進(jìn)混合料的堆比重提高，減少了燒結(jié)過程中出現(xiàn)的大量收縮，對(duì)提高燒結(jié)礦強(qiáng)度和成品率有利。2022年生產(chǎn)實(shí)踐中褐鐵礦配比超過 60%時(shí)，精粉配比保持在11%以上，生產(chǎn)取得較好的優(yōu)化。

燒結(jié)過程自上而下是一個(gè)自動(dòng)的蓄熱過程，隨著燒結(jié)料層的提高，自動(dòng)蓄熱的熱量不斷增加。應(yīng)用厚料層燒結(jié)技術(shù)還可以有效地降低燒結(jié)固體燃料的配加，同時(shí)提高燒結(jié)過程的氧化氣氛，延長燒結(jié)高溫保溫時(shí)間，促進(jìn)鐵酸鈣的形成，從而改善燒結(jié)礦的質(zhì)量。400㎡燒結(jié)機(jī)燒結(jié)料層厚度通過對(duì)臺(tái)車欄板的加高和采用燒結(jié)溢流布料技術(shù)，料層厚度從750 mm提高到900 mm，并通過改變配礦結(jié)構(gòu)采取900mm料層基礎(chǔ)上壓料操作，從而提升燒結(jié)機(jī)產(chǎn)能，降低燒結(jié)礦成本。如表5（表中數(shù)據(jù)在同風(fēng)門、同料層厚度的情況下取值）

圖1：

從圖1可以看出同風(fēng)門、同料層厚度、廢氣溫度控制在工藝范圍內(nèi)，燒結(jié)機(jī)流量不變的情況下利用系數(shù)在26#、27#垛時(shí)最佳；燒結(jié)機(jī)負(fù)壓在26#、27#垛時(shí)最接近工藝要求，相較于15#、18#垛（褐鐵礦比例在55左右）提升0.3kpa；燒結(jié)礦冶金性能在26#、27#垛時(shí)滿足工藝要求，綜合流量升高與利用系數(shù)提升分析，褐鐵礦比例提升后工藝參數(shù)滿足生產(chǎn)要求，燒結(jié)機(jī)產(chǎn)量提升，燒結(jié)礦成本有所下降。

5 結(jié)束語

（1）煉鐵原料中，外礦以褐鐵礦和赤鐵礦為主，有利于制粒；本地礦以磁鐵礦為主，制粒效果較差。應(yīng)根據(jù)燒結(jié)機(jī)實(shí)際情況合理調(diào)節(jié)各種原料的配比，使燒結(jié)混合料平均粒度組成維持在4.7mm左右為宜。

（2）配礦時(shí)褐鐵礦比例穩(wěn)定在 60%左右，精粉配比保持在11%以上，確保燒結(jié)機(jī)產(chǎn)能提升，燒結(jié)礦成本下降。

(3）目前的加水方法不合理，應(yīng)改變目前的加水方式，合理控制一二混加水量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加水控制，減少水分波動(dòng)。

 (4）利用混合機(jī)加熱水提高混合料的溫度，使其達(dá)到露點(diǎn)溫度以上，是可以顯著地減少料層中水汽冷凝而形成的過濕現(xiàn)象，從而減輕過濕層氣流的阻力，改善料層的透氣性，增加通過料層的空氣量。