提高低硅烧结矿强度的生产实践
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10. 30 82. 73
作者简介 :曹金祥 (19782) ,男 ,大学本科 ,助理工程师 ; E2mail :lgcjx @chinaren. co m ; 修订日期 :2005203222
18
中国冶金 第 15 卷
新临钢 烧 结 厂 现 有 2 台 24 m2 烧 结 机 、1 台 36 m2 烧 结 机 , 年 产 烧 结 矿 143 万 t , 利 用 系 数 21 02 t/ ( m2 ·h) 。 近年来 ,随着精料方针的推广 ,烧结矿 SiO2 含 量逐年 降低 , 进 入 2004 年 SiO2 的质 量 分 数 降 到 41 75 % ,引起烧结矿强度变差 ,且影响高炉透气性 。 为解决这一难题 ,烧结厂通过优化原料结构 ,研究 、 分析原料物化性能和烧结矿矿相等措施 ,使低硅烧 结矿转鼓强度从 691 13 %提高到 741 67 % ,为高炉利 用系数达 41 0 t/ ( m3 ·d) 打下良好基础 。
1. 85
1～3
60
25～30
2
5
1
64. 44
RDI + 3. 15 81. 7
2. 10
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35
5 1～2
<1
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81. 5
M2磁铁矿 ; F2SFCA ;共晶2SFCA 与 C2 S 共晶 图 1 R = 11 85 时的矿相结构
M2磁铁矿 ; F2SFCA 图 2 R = 11 85 时的矿相结构
量 ,烧结利用系数就会下降 。2003 年 ,本厂将 FeO 质量分数控制在 7 %～8 % ,烧结矿转鼓强度指标和 同类企业相比 ,还存在一定的差距 ,仅为 681 71 %。 在提高低硅烧结矿强度过程中 ,根据生产实际情况 并借鉴兄弟厂经验 ,将烧结矿 FeO 质量分数提高到 10 % ,烧结矿质量明显改善 ,基本满足了高炉需要 。 2. 5 适时补充钢渣 钢渣主要成分为 w ( CaO) = 461 18 % , w ( MgO) = 41 77 % , w ( SiO2 ) = 141 13 %。补充钢渣意为提高 烧结矿中 SiO2 含量 ,没有混匀料场 ,原料成分波动 较大 ,烧结矿中 SiO2 质量分数平均为 41 75 % ,波动 范围为 41 14 %～51 97 %。在烧结过程中 ,发现烧结 状态变差 、液相减少 , SiO2 质量分数降低到 41 60 % 以下时 ,将通过补充钢渣增加液相来达到提高烧结 矿强度的目的 ,同时辅助以钢渣中的 MgO 抑制烧结 矿低温还原粉化率 。
第 15 卷第 5 2005 年 5 月
期
中
China
国冶金 Metallurgy
Vol. 15 ,No . 5 May 2005
提高低硅烧结矿强度的生产实践
曹金祥 , 魏继忠 , 丁 军
(新临钢钢铁有限公司烧结厂 ,山西 临汾 041000)
0. 84
0. 94
0. 96
0. 18
注 :焦粉中固定碳质量分数 801 23 %。其化学成分均为灰分中质量分数
w ( S) / % 0. 028 0. 027 0. 062
0. 003
w ( P) / % 烧损/ % 0. 048 2. 56 0. 024 1. 06 0. 021 1. 20 0. 86 0. 003 1. 26
71 2 2. 5 2. 5 3. 0
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ห้องสมุดไป่ตู้0
9
700 804 852 15 55
150 300
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表 3 烧结矿矿物组成
R w ( Fe2O3) / % w ( Fe3O4) / % w ( SFCA) / % C2 S 玻璃相 残余脉石熔剂夹生 转鼓指数/ %
显增多 ,玻璃相和残余脉石减少 ,烧结矿强度升高 ; C2 S , Fe2 O3 含量也有所增加 ,但烧结矿低温还原粉 化指数变化不明显 ,主要是 C2 S 以小粒状和细针状 分布在交织熔蚀结构之间 ,赤铁矿以原生赤铁矿较 多。 2. 2. 3 提高碱度对烧结矿矿相结构的影响 R = 1185 倍时 ,烧结矿的组成结构主要是以磁铁 矿与 SFCA 形 成 的 交 织 熔 蚀 结 构 为 主 ,磁铁矿与 SFCA 相形成的熔蚀结构和磁铁矿与玻璃相形成的粒 状结构为辅。有大片液相渣池 ,部分液相渣池中 SFCA 和 C2 S 形成共晶 ,从玻璃相中析出 ;部分液相渣池中 C2 S 与磁铁矿形成共晶 ,从玻璃相中析出(见图 1、图 2) , 赤铁矿比较少 ,很少数再生和原生赤铁矿 ,原生赤铁矿 外部还原为磁铁矿 ,内部残留少数赤铁矿。 R = 21 1 倍时 ,烧结矿组成结构主要为磁铁矿与 SFCA 形成的交织熔蚀结构为主 (图 3) ,偶见磁铁矿 与玻璃相形成的粒状结构 。SFCA 为主要粘结相 , 为针状 (图 4) 。玻璃相很少 ,存在于粒状结构中和大 粒赤铁矿内部 。C2 S 以小粒状和细针状分布在交织 熔蚀结构之间 。
烧结厂主要使用含铁物料 、燃料 、熔剂组成烧结 混合料 ,料种选择 、料比搭配不仅影响混合料的成球 性能 ,而且影响烧结矿产量和质量 。新临钢烧结厂 根据长期实践经验并结合多次烧结杯实验结果 ,确 定出适合自身条件的烧结料结构及配比 (表 2) 。 2. 2 提高烧结矿碱度 2. 2. 1 提高碱度对固相反应的影响 随着碱度 ( R) 的升高 ,首先是混合料温度得到有 效提升 ,温度对于固相反应产物的出现比反应物相 互作用时间长短有较大影响 。在熔剂性烧结矿中 , SiO2 与 CaO 的化学亲和力比 Fe2 O3 大得多 ,但由于 Fe2 O3 含量较高 ,则 CaO2Fe2 O3 大量形成 。固相反 应虽不决定烧结矿最终成分 ,但能形成原始烧结料 没有的易熔化物质 。在温度升高时 ,使其成为液相 形成先导而降 低液 相形 成 温 度 。理 论 表 明 : 添 加 w ( CaO) 为 4 %入赤铁矿中 ,软化温度下降 250 ℃。 2. 2. 2 提高碱度对烧结矿矿物组成的影响 2003 年 , 烧结厂在北京科技大学做了碱度为 11 85 和 21 1 倍的烧结矿矿相分析 (表 3) ,发现随烧 结矿碱度的升高 ,烧结矿矿物组成中 SFCA 含量明
w ( CaO) / % w ( MgO) / % w ( Al2O3) / %
痕
0. 67
2. 66
0. 23
0. 24
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1. 02
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5. 03
1. 32
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1. 68
0. 70
48. 32
3. 72
0. 33
69. 88
9. 69
矿种 澳矿 南非 巴西 两山 涞源 伊朗 石灰石 生石灰 焦粉
w ( TFe) / % 63. 77 65. 36 66. 47 62. 49 62. 58 67. 77
3. 26
w ( FeO) / % 0. 95 0. 53 1. 00 21. 00 21. 48 22. 00
w ( SiO2) / % 3. 81 3. 72 1. 96 4. 94 4. 82 1. 87 2. 92 6. 42 7. 20
2 提高低硅烧结矿强度的实践
2. 1 优化原料结构 烧结厂近年来使用的主要含铁物料 、熔剂 、燃料 化学成分见表 1 。 从表 1 看出 ,无论进口矿粉还是本地精矿粉 ,均 为高铁低硅矿 ,配料中增加其配比均可起到降硅作 用 ,因此在生产中必须采取提高低硅烧结矿强度的 生产措施 。
表 1 原料和燃料化学成分
摘 要 :新临钢烧结厂通过采取优化原料结构 、提高烧结矿碱度 、控制 MgO 含量等措施 ,使低硅烧结矿强度指标 得到提高 ,并满足了高炉生产的需要 。 关键词 :铁酸钙 ;转鼓强度 ;矿物组成 ;低硅烧结矿 中图分类号 : TF703. 5 文献标识码 :A 文章编号 :100629356 (2005) 052001724
Abstract :A series of measures such as optimizating raw material st ruct ure , imp roving sinter basicity , co nt rolling MgO content etc. have been adopted in sintering factory of lingang. As a result , t he low silica sinter st rengt h is imp roved and it can meet t he needs of B F p roduction. Key words :calcium ferrite , t umble index , co mpo sitio n of iron2bearing charge , low silica sinter
第 5 期 曹金祥 :提高低硅烧结矿强度的生产实践
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M2磁铁矿 ; F2SFCA 图 3 R = 2. 1 时的矿相结构
M2磁铁矿 ; F2SFCA 图 4 R = 2. 1 时的矿相结构
2. 3 控制 MgO 含量 高 Fe 低硅 w ( SiO2 ) < 5 %) 条件下 ,烧结矿的主 要粘结相是复合铁酸盐 ,此时 MgO 含量增多不利于 SFCA 的生成 。由《结晶学与矿物学》的基础理论得 知 :磁铁矿中 Fe2 + 和 Mg2 + 离子半径相近 ( Fe2 + = 01 83A ,Mg2 + = 01 78A) ,因此 , Fe2 + 和 Mg2 + 可相互 取代 ,形成连续的完全类质现象 。即在一定温度下 , Mg2 + 很容易进入磁铁矿晶格中 ,取代 Fe2 + 并占据磁 铁矿晶格中 Fe2 + 空位 ,形成含镁磁铁矿 ( Fe ,Mg) 2O2 Fe2 O3 。而其晶体结构基本不变 , 含 Mg 磁铁矿比 Fe3 O4 稳定性好 ,阻碍 Fe3 O4 氧化为 Fe2 O3 ,从而阻 碍了 SFCA 的生成 ,影响烧结矿的冷强度 。目前本 厂根据化验室数据 ,将 MgO 含量控制在 21 5 % ,但 其接近 3 %时烧结矿强度变差 。 2. 4 适当控制烧结矿中 FeO 烧结矿中 FeO 的质量分数是评价烧结生产的 一项综合指标 ,烧结矿中 FeO 含量需根据自身工艺 条件 ,通过工业试验来确定 。降低烧结矿中 FeO 含 量 ,能降低能耗 ,改善烧结矿的还原性 ,但 FeO 含量 降低又会使烧结矿的强度指标恶化 、低温还原粉化 率提高 、烧结成品率降低 。提高烧结矿 FeO 含量 , 可提高烧结成品率 、转鼓指数及烧结利用系数 ,但会 引起烧结矿固耗增加 、烧结氧化气氛减弱 ,且影响 SFCA 的生产条件 。再进一步提高烧结矿中 FeO 含
微 0. 22 46. 18 48. 32
76. 24 0. 94
3. 81 1. 96 14. 13
2. 92
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7. 20
2. 56 1. 20 2. 12
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水分/ % 原料费用/ 元 配比/ %
表 2 烧结配料结构表
矿种 w ( TFe) / % w ( CaO) / % w ( SiO2) / % 烧损/ %
两山 62. 49
0. 34
4. 94
0. 86
澳矿 巴西 钢渣 石灰石
生石灰 焦粉
63. 77 66. 47 14. 44
0
0
3. 26
Operating Practice on Improving Low Silica Sinter Strength
CAO J in2xiang , W EI J i2zho ng , DIN G J un
(New Lingang Iron and Steel Co . L td. ,Sintering Factory ,Linfen 041000 , China)
1 低硅对烧结矿强度的影响
烧结矿中 SiO2 含量对烧结矿产量和质量有明 显影响 :随烧结矿中 SiO2 含量降低 ,烧结矿转鼓强
度和烧结机利用系数几乎成线性关系下降[1 ,2] 。其 主要原因是烧结矿中 SiO2 含量下降 ,在烧结碱度一 定时加入 CaO 减少 ,烧结矿中生成液相量减少 ,矿 物颗粒间仅靠点接触连接 ,呈分散状结构 ,故影响烧 结矿强度 ,同时生产率有所下降 。
作者简介 :曹金祥 (19782) ,男 ,大学本科 ,助理工程师 ; E2mail :lgcjx @chinaren. co m ; 修订日期 :2005203222
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中国冶金 第 15 卷
新临钢 烧 结 厂 现 有 2 台 24 m2 烧 结 机 、1 台 36 m2 烧 结 机 , 年 产 烧 结 矿 143 万 t , 利 用 系 数 21 02 t/ ( m2 ·h) 。 近年来 ,随着精料方针的推广 ,烧结矿 SiO2 含 量逐年 降低 , 进 入 2004 年 SiO2 的质 量 分 数 降 到 41 75 % ,引起烧结矿强度变差 ,且影响高炉透气性 。 为解决这一难题 ,烧结厂通过优化原料结构 ,研究 、 分析原料物化性能和烧结矿矿相等措施 ,使低硅烧 结矿转鼓强度从 691 13 %提高到 741 67 % ,为高炉利 用系数达 41 0 t/ ( m3 ·d) 打下良好基础 。
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M2磁铁矿 ; F2SFCA ;共晶2SFCA 与 C2 S 共晶 图 1 R = 11 85 时的矿相结构
M2磁铁矿 ; F2SFCA 图 2 R = 11 85 时的矿相结构
量 ,烧结利用系数就会下降 。2003 年 ,本厂将 FeO 质量分数控制在 7 %～8 % ,烧结矿转鼓强度指标和 同类企业相比 ,还存在一定的差距 ,仅为 681 71 %。 在提高低硅烧结矿强度过程中 ,根据生产实际情况 并借鉴兄弟厂经验 ,将烧结矿 FeO 质量分数提高到 10 % ,烧结矿质量明显改善 ,基本满足了高炉需要 。 2. 5 适时补充钢渣 钢渣主要成分为 w ( CaO) = 461 18 % , w ( MgO) = 41 77 % , w ( SiO2 ) = 141 13 %。补充钢渣意为提高 烧结矿中 SiO2 含量 ,没有混匀料场 ,原料成分波动 较大 ,烧结矿中 SiO2 质量分数平均为 41 75 % ,波动 范围为 41 14 %～51 97 %。在烧结过程中 ,发现烧结 状态变差 、液相减少 , SiO2 质量分数降低到 41 60 % 以下时 ,将通过补充钢渣增加液相来达到提高烧结 矿强度的目的 ,同时辅助以钢渣中的 MgO 抑制烧结 矿低温还原粉化率 。
第 15 卷第 5 2005 年 5 月
期
中
China
国冶金 Metallurgy
Vol. 15 ,No . 5 May 2005
提高低硅烧结矿强度的生产实践
曹金祥 , 魏继忠 , 丁 军
(新临钢钢铁有限公司烧结厂 ,山西 临汾 041000)
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注 :焦粉中固定碳质量分数 801 23 %。其化学成分均为灰分中质量分数
w ( S) / % 0. 028 0. 027 0. 062
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w ( P) / % 烧损/ % 0. 048 2. 56 0. 024 1. 06 0. 021 1. 20 0. 86 0. 003 1. 26
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表 3 烧结矿矿物组成
R w ( Fe2O3) / % w ( Fe3O4) / % w ( SFCA) / % C2 S 玻璃相 残余脉石熔剂夹生 转鼓指数/ %
显增多 ,玻璃相和残余脉石减少 ,烧结矿强度升高 ; C2 S , Fe2 O3 含量也有所增加 ,但烧结矿低温还原粉 化指数变化不明显 ,主要是 C2 S 以小粒状和细针状 分布在交织熔蚀结构之间 ,赤铁矿以原生赤铁矿较 多。 2. 2. 3 提高碱度对烧结矿矿相结构的影响 R = 1185 倍时 ,烧结矿的组成结构主要是以磁铁 矿与 SFCA 形 成 的 交 织 熔 蚀 结 构 为 主 ,磁铁矿与 SFCA 相形成的熔蚀结构和磁铁矿与玻璃相形成的粒 状结构为辅。有大片液相渣池 ,部分液相渣池中 SFCA 和 C2 S 形成共晶 ,从玻璃相中析出 ;部分液相渣池中 C2 S 与磁铁矿形成共晶 ,从玻璃相中析出(见图 1、图 2) , 赤铁矿比较少 ,很少数再生和原生赤铁矿 ,原生赤铁矿 外部还原为磁铁矿 ,内部残留少数赤铁矿。 R = 21 1 倍时 ,烧结矿组成结构主要为磁铁矿与 SFCA 形成的交织熔蚀结构为主 (图 3) ,偶见磁铁矿 与玻璃相形成的粒状结构 。SFCA 为主要粘结相 , 为针状 (图 4) 。玻璃相很少 ,存在于粒状结构中和大 粒赤铁矿内部 。C2 S 以小粒状和细针状分布在交织 熔蚀结构之间 。
烧结厂主要使用含铁物料 、燃料 、熔剂组成烧结 混合料 ,料种选择 、料比搭配不仅影响混合料的成球 性能 ,而且影响烧结矿产量和质量 。新临钢烧结厂 根据长期实践经验并结合多次烧结杯实验结果 ,确 定出适合自身条件的烧结料结构及配比 (表 2) 。 2. 2 提高烧结矿碱度 2. 2. 1 提高碱度对固相反应的影响 随着碱度 ( R) 的升高 ,首先是混合料温度得到有 效提升 ,温度对于固相反应产物的出现比反应物相 互作用时间长短有较大影响 。在熔剂性烧结矿中 , SiO2 与 CaO 的化学亲和力比 Fe2 O3 大得多 ,但由于 Fe2 O3 含量较高 ,则 CaO2Fe2 O3 大量形成 。固相反 应虽不决定烧结矿最终成分 ,但能形成原始烧结料 没有的易熔化物质 。在温度升高时 ,使其成为液相 形成先导而降 低液 相形 成 温 度 。理 论 表 明 : 添 加 w ( CaO) 为 4 %入赤铁矿中 ,软化温度下降 250 ℃。 2. 2. 2 提高碱度对烧结矿矿物组成的影响 2003 年 , 烧结厂在北京科技大学做了碱度为 11 85 和 21 1 倍的烧结矿矿相分析 (表 3) ,发现随烧 结矿碱度的升高 ,烧结矿矿物组成中 SFCA 含量明
w ( CaO) / % w ( MgO) / % w ( Al2O3) / %
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矿种 澳矿 南非 巴西 两山 涞源 伊朗 石灰石 生石灰 焦粉
w ( TFe) / % 63. 77 65. 36 66. 47 62. 49 62. 58 67. 77
3. 26
w ( FeO) / % 0. 95 0. 53 1. 00 21. 00 21. 48 22. 00
w ( SiO2) / % 3. 81 3. 72 1. 96 4. 94 4. 82 1. 87 2. 92 6. 42 7. 20
2 提高低硅烧结矿强度的实践
2. 1 优化原料结构 烧结厂近年来使用的主要含铁物料 、熔剂 、燃料 化学成分见表 1 。 从表 1 看出 ,无论进口矿粉还是本地精矿粉 ,均 为高铁低硅矿 ,配料中增加其配比均可起到降硅作 用 ,因此在生产中必须采取提高低硅烧结矿强度的 生产措施 。
表 1 原料和燃料化学成分
摘 要 :新临钢烧结厂通过采取优化原料结构 、提高烧结矿碱度 、控制 MgO 含量等措施 ,使低硅烧结矿强度指标 得到提高 ,并满足了高炉生产的需要 。 关键词 :铁酸钙 ;转鼓强度 ;矿物组成 ;低硅烧结矿 中图分类号 : TF703. 5 文献标识码 :A 文章编号 :100629356 (2005) 052001724
Abstract :A series of measures such as optimizating raw material st ruct ure , imp roving sinter basicity , co nt rolling MgO content etc. have been adopted in sintering factory of lingang. As a result , t he low silica sinter st rengt h is imp roved and it can meet t he needs of B F p roduction. Key words :calcium ferrite , t umble index , co mpo sitio n of iron2bearing charge , low silica sinter
第 5 期 曹金祥 :提高低硅烧结矿强度的生产实践
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M2磁铁矿 ; F2SFCA 图 3 R = 2. 1 时的矿相结构
M2磁铁矿 ; F2SFCA 图 4 R = 2. 1 时的矿相结构
2. 3 控制 MgO 含量 高 Fe 低硅 w ( SiO2 ) < 5 %) 条件下 ,烧结矿的主 要粘结相是复合铁酸盐 ,此时 MgO 含量增多不利于 SFCA 的生成 。由《结晶学与矿物学》的基础理论得 知 :磁铁矿中 Fe2 + 和 Mg2 + 离子半径相近 ( Fe2 + = 01 83A ,Mg2 + = 01 78A) ,因此 , Fe2 + 和 Mg2 + 可相互 取代 ,形成连续的完全类质现象 。即在一定温度下 , Mg2 + 很容易进入磁铁矿晶格中 ,取代 Fe2 + 并占据磁 铁矿晶格中 Fe2 + 空位 ,形成含镁磁铁矿 ( Fe ,Mg) 2O2 Fe2 O3 。而其晶体结构基本不变 , 含 Mg 磁铁矿比 Fe3 O4 稳定性好 ,阻碍 Fe3 O4 氧化为 Fe2 O3 ,从而阻 碍了 SFCA 的生成 ,影响烧结矿的冷强度 。目前本 厂根据化验室数据 ,将 MgO 含量控制在 21 5 % ,但 其接近 3 %时烧结矿强度变差 。 2. 4 适当控制烧结矿中 FeO 烧结矿中 FeO 的质量分数是评价烧结生产的 一项综合指标 ,烧结矿中 FeO 含量需根据自身工艺 条件 ,通过工业试验来确定 。降低烧结矿中 FeO 含 量 ,能降低能耗 ,改善烧结矿的还原性 ,但 FeO 含量 降低又会使烧结矿的强度指标恶化 、低温还原粉化 率提高 、烧结成品率降低 。提高烧结矿 FeO 含量 , 可提高烧结成品率 、转鼓指数及烧结利用系数 ,但会 引起烧结矿固耗增加 、烧结氧化气氛减弱 ,且影响 SFCA 的生产条件 。再进一步提高烧结矿中 FeO 含
微 0. 22 46. 18 48. 32
76. 24 0. 94
3. 81 1. 96 14. 13
2. 92
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7. 20
2. 56 1. 20 2. 12
37. 97
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水分/ % 原料费用/ 元 配比/ %
表 2 烧结配料结构表
矿种 w ( TFe) / % w ( CaO) / % w ( SiO2) / % 烧损/ %
两山 62. 49
0. 34
4. 94
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澳矿 巴西 钢渣 石灰石
生石灰 焦粉
63. 77 66. 47 14. 44
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Operating Practice on Improving Low Silica Sinter Strength
CAO J in2xiang , W EI J i2zho ng , DIN G J un
(New Lingang Iron and Steel Co . L td. ,Sintering Factory ,Linfen 041000 , China)
1 低硅对烧结矿强度的影响
烧结矿中 SiO2 含量对烧结矿产量和质量有明 显影响 :随烧结矿中 SiO2 含量降低 ,烧结矿转鼓强
度和烧结机利用系数几乎成线性关系下降[1 ,2] 。其 主要原因是烧结矿中 SiO2 含量下降 ,在烧结碱度一 定时加入 CaO 减少 ,烧结矿中生成液相量减少 ,矿 物颗粒间仅靠点接触连接 ,呈分散状结构 ,故影响烧 结矿强度 ,同时生产率有所下降 。