高低碱度

酸性和高碱度烧结矿合理搭配的
高炉炉料结构研究
范建军蔡涓夏
(太原钢铁集团有限公司，太原030003;)
摘要：
按照山西某钢铁厂的原料条件，为开发代替原来碱度1. 5的质量较差的烧结矿，进行了碱度0. 6一2. 3的不同碱度烧结矿的烧结性研究和不同碱度烧结矿综合炉料性研究，结果表明:对酸性烧结矿(R=0.6,0. 8、1. 0)，碱度1.0的烧结矿其烧结性能指标相对碱度0. 6 , 0. 8的要好，且44%碱度1.05的烧结矿配.加44%碱度1. 87的烧结矿和12 %的球团矿其综合炉料性能优于原来的86%碱度1. 5的烧结矿配加14 %球团矿的炉料结构。

关键词：酸性烧结矿烧结特性熔滴特性
山西某地方钢铁厂，近两年在建设高炉的同时，配套建设厂两台烧结机，且烧结矿生产能力较大，但没有配套建设酸性球团矿生产线。

因此，自高炉投产以来，为充分发挥烧结机的产能，烧结矿的配比达到86%左右，外购球团矿的比例为14%左右。

烧结矿比例在86%左右时，为平衡高炉炉渣碱度，烧结矿的碱度在1. 5左右，生产中发现烧结矿的质量较差，特别是自然粉严重，不能落地存储。

以往的试验研究和经验表明，碱度1. 5左右的烧结矿由于处于自熔性烧结矿到高碱度烧结矿的过度阶段，因此，矿物组成较复杂，而碱度1. 0以下的酸性烧结矿矿物组成相对简单，自然粉化不是相对较轻;高碱度烧结矿由于铁酸钙含量比较高，其质量比较好。

因此，该钢铁厂同太钢技术中心合作进行厂试验研究，重点研究能否生产酸性烧结矿和高碱度烧结矿搭配使用以代替日前的碱度1. 5左右烧结矿，以改善烧结矿的质量。

1烧结性能试验研究
1.1工艺参数及原料化学成分
烧结性能试验研究在小300 mm x 600 mm的烧结杯上进行，其方法同常规方法相同，有关操作参数如下:点火负压:转速:8 r/min ,5 kPa，烧结负压:10 kPa，点火时间:2 min。

混料机规格为小800 mm x 1200 mm ,混料机混料时间:4 min },试验所用原料化学成分见表
1. 2不同碱度烧结矿烧结性试验结果及分析
按照该厂的原料条件，设计烧结矿碱度为0.6, 0.8, 1.0, 1.4, 1.8, 2.0, 2.3七个水平进行厂烧结杯试验研究，重点考察厂不同碱度烧结矿其垂直燃烧速度、烧结转股强度、烧结粒度组成等指标的变化。

具体试验结果见表2
1. 3结果分析
(1)从整个的试验结果可以看出，碱度0.6, 0.8, 1.0的烧结混合料相比，0. 6 , 0. 8碱度烧结混合料烧结时，烧结时间太长，表现为垂直烧结速度较低，仅为13一16 mm/min，烧结利用系数较碱度1. 0的烧结矿低约20 %，烧结矿的转鼓强度与碱度1. 0的烧结矿儿乎在同一水平，这与碱度0.6, 0.8混合料的原料结构有关。

碱度0. 6的混合料仅配有2%的熔剂自石石，其余均为铁矿粉和燃料，碱度0. 8的烧结混合料也只是适量提高厂自石石的用量并没有配加生石灰，因此，碱度0. 6 , 0. 8的混合料的造球效果很差，混合料的平均粒径仅为3. 5 mm左右。

即使适当提高混合料水分后，大粒级的混合料虽有所增加，但因混合料粒度组成不太合理，烧结矿夹生料太多，导致返矿增大，转鼓强度降低。

(2)采取强化制粒措施后(8号方案，配加适量钻结剂)，碱度0. 6混合料的平均粒径可达到4. O1 mm，烧结利用系数可提高8%。

另外，从试验结果也可以看出，碱度0.6, 0.8的混合料的适宜水分为5. 8%一6. 0%，且水分的波动对烧结矿的质量影响很大，而添加一定量的钻结剂后，可在一定程度上缓解水分的波动对混合料粒度组成的影响，从外观上看，添加钻结剂的混合料粒度组成相当均匀。

碱度1. 0以上的混合料由于可以配加5%左右的生石灰，因此，混合粒的制粒效果改善相当明显，混合料的平均粒径达到4. 2 mm以上，烧结利用系数同其余高碱度烧结矿基本一致。

(3)碱度0.6, 0.8, 1.0三种碱度的烧结矿其转鼓强度基本一致，均在60%左右，碱度达到1. 4以后，烧结矿的转鼓强度升高到64%以上。

因此，在普通的烧结工艺条件下，对于0.6, 0.8, 1.0三种碱度的烧结矿，结合烧结利用系数和转鼓强度指标综合分析，碱度1. 0的烧结矿其烧结性能指标优于碱度0. 6和0. 8的烧结矿
(4)对于0.6, 0.8, 1.0碱度的烧结矿，提高固体燃料用量后，烧结矿的转鼓强度可得到一定程度的提高(限于篇幅该内容没有列出来)，这与酸性烧结矿其矿物组成主要以磁铁矿为主有关。

当煤粉的配比为5%时，烧结矿的转鼓强度相当低，为53%左右;但若提高固体燃料的配比(煤粉的配比由5%提高到6%)烧结矿的转鼓强度提高的幅度较大，对0. 6的烧结矿其强度提高到61%一62 %;对0. 8的烧结矿其强度提高到57%一60%;碱度1. 0的烧结矿其规律也相当明显，煤粉用量提高后，其强度提高近5一6个百分点。

对以上三种碱度的烧结矿进行矿相组成分析得知，在该碱度范围内，烧结矿矿物组成中磁铁矿的含量约为60% }75%，赤铁矿的含量约为5%一8%，儿乎没有铁酸钙出现，铁橄榄石的量约为3%-
5%，因此提高固体燃料用量后，铁橄榄石的量增加，烧结矿的强度提高。

(5)随着烧结矿碱度的升高，烧结矿粒度组成中+40 mm的比例呈下降趋势，中间粒级的烧结矿的比例逐渐提高。

碱度0. 6和0. 8时，+ 40 mm的比例分别为25. 43%和28. 81 %，而碱度1. 0的烧结矿仅为18. 81%左右;对于10}25mm的比例分别为23. 71 % , 20. 08%和30.
41 %。

对于高炉操作来说，一般希望10 } 25 mm粒级的烧结矿占的比例大一点，因此说，碱度0.6, 0.8, 1.0的烧结矿相比，碱度1. 0的烧结矿其粒度组成比较合理。

(6)碱度1. 4以上的烧结矿，其烧结性能指标随着碱度的升高而进一步改善2烧结矿冶金性能及综合炉料冶金性能试验烧结性能指标仅是考察不同碱度烧结矿质量优劣的一部分，要对不同碱度的烧结矿做出综合评价，还需进行冶金性能的试验。

冶金性能试验主要对烧结矿的900℃还原度和550℃低温还原粉化率进行厂测试研究，同时对不同碱度的烧结矿搭配使用后的综合炉料性能进行厂研究。

2. 1试验标准
2. 1. 1 900℃还原度和550℃低温还原粉化率试验所用标准如下:
(1) 900℃还原度试验所用标准如下:
1)试样，重量500 g，粒度10一12. 5 mm ;
2)还原条件，气体成分为:30% CO +70% NZ，还原温度为900 0C;
3)还原时l司，180 min
(2) 550℃低温还原粉化率试验所用标准如下:
1)试样，重量500 g，粒度10一12. 5 mm ;
2)还原条件，气体成分为30% CO +70% NZ，还原温度为5500C ;
3)还原时l司，30 min;
4)转鼓，采用小130 mm x 200 mm标准I型转鼓测定;
5)试样处理，转鼓转速30 r/min，共转动30 min，然后经标准筛进行筛分，以一3. 15 mm 的重量百分比为低温还原粉化率
2. 1. 2熔滴性能试验采用的标准如下:
石半反应管内径为48 mm x 300 mm，试样粒度为8一10 mm，试样量为反应管内高1001Smm，还原气体由30% CO + 70% NZ组成，还原气流量为15 L/min，升温速度0一950℃为100C/min, 950℃时恒温60 min，大于950℃时为5 0C /min，试验过程中测定试验的收缩温度，压差变化和熔滴温度区间，试验结果以熔滴性能总特性值( S)的大小来表示，(S, kPa·℃)值越小越好(S)
2. 2试验结果及分析
900℃还原度和550℃低温还原粉化率试验结果见表3。

熔滴性能试验结果见表4
试验分析如下:
(1)由以上的试验结果可以出，随着碱度的提高，烧结矿的还原度呈升高趋势，说明随着碱度的提高，烧结矿的还原度得到提高，碱度达到2.0左右时，烧结矿还原度提高的幅度将越来越小;但碱度 1.o以下的烧结矿其还原度相当低，碱度0.s以下的烧结矿其还原度在45%左右，远低于碱度1. 0烧结矿的68%左右;不同碱度的烧结矿其低温还原粉化率均比较低。

(2)由以上的炉料结构试验结果可以看出，对于1号、2号、3号试验，随着碱度0. 69烧结矿比例由30%提高到33%、42%后，其熔滴性能不太理想，主要是最大压差值△只1太高。

(助值由1029 kPa·℃提高到1163 kPa℃和1662 kPa " 0C，逐步呈升高趋势，这说明
(3)碱度0. 85的酸性烧结矿与不同高碱度烧结矿搭配后，其熔滴性能同样也不太理想，也是最大压差值vP-,太大，熔滴特性(助较大。

对于4号、5号、6号试验，随着碱度0. 85随着碱度0. 69烧结矿比例的升高，熔滴性能将逐渐变差。

烧结矿比例由35%提高到38%、48%后，(助值由1031 kPa·℃提高到1039 kPa·℃和1249 kPa·℃，逐步呈升高趋势，这说明随着碱度0. 85烧结矿比例的升高，熔滴性能将逐渐变差。

4)碱度1. OS的烧结矿与碱度1. 87的烧结矿搭配后，vP-,最小，仅为360 Pa, }S)也最小，为334 kPa·℃。

(5)碱度1. OS的烧结矿与碱度1. 87的烧结矿搭配后，其熔滴性能较与碱度1. 95的烧结矿搭配较好
6)生产烧结矿样(Z}=1.57)与球团矿搭配后，其熔滴性能介于碱度1. OS的烧结矿与碱度1. 87的烧结矿搭配和碱度1. OS的烧结矿与碱度1. 95的烧结矿搭配。

因此，由以上的炉料结果可以看出，碱度0. 69 , 0. 85 , 1. OS三种碱度的烧结矿与不同高碱度的烧结矿搭配后，熔滴性能以44%烧结矿(Z} -1. OS) +44%烧结矿(Z} -1. 87) +12%球团矿为最佳
3结论
(1)碱度0.6, 0.8, 1.0的烧结矿相比，碱度1. 0的烧结矿其烧结性能相对较好
(2)碱度低于1. 0的烧结矿其还原度指标相当低。

(3)碱度0. 69 , 0. 85的酸性烧结矿与不同高碱度烧结矿搭配后，随着其比例的升高，熔滴性能总特性值逐步呈升高趋势，熔滴性能将逐渐变差。

(4)碱度1. OS的烧结矿与碱度1. 87的烧结矿搭配后，熔滴性能最好
5)生产烧结矿(Z} -1. 57)与球团矿搭配后，其熔滴性能介于碱度1. OS的烧结矿与碱度1. 87的烧结矿搭配和碱度1. 95的烧结矿搭配。

(6)碱度0. 69 , 0. 85 , 1. OS三种碱度的烧结矿与不同高碱度的烧结矿搭配后，熔滴性
能以44%烧结矿(Z} -L OS) +44%烧结矿(Z} -1. 87) +12%球团矿为最佳，可代替日前大生产烧结矿样配加球团矿的炉料结构。

参考文献：
X11傅菊英，姜涛，朱德庆，等烧结球团学「D71长沙:中南工讹大学出版社，1996。