摘  要  首鋼水鋼位于貴州省六盤水市，距離最近的鐵礦石港口有近千公里，鐵路運距長，運費高，使用進口礦成本高。貴州省屬于鐵礦石資源相對貧乏的省粉，鐵礦石貯量少，且相對分散，鐵礦石品位低，礦石多屬于燒結(jié)性能較差的菱鐵礦、褐鐵礦，為充分利用這些資源，在燒結(jié)礦生產(chǎn)中多配加菱鐵粉，可以起到降低生產(chǎn)成本的目的，但菱鐵粉配比過高后，由于燒損大，燒結(jié)礦中形成大量的孔洞會影響到燒結(jié)礦強度，首鋼水鋼通過本試驗研究大配比菱鐵礦情況下通過合理的配礦及燒結(jié)生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)整達到保證燒結(jié)礦強度的情況下增大菱鐵礦配礦比的可能性。

關(guān)鍵詞  首鋼水鋼  菱鐵礦  燒結(jié)杯  試驗  效果

1 前言

菱鐵礦是一種鐵的碳酸鹽，化學(xué)式FeCO3，理論含鐵量為48.2%。 在碳酸鐵的礦床中，碳酸鹽的一部分鐵往往與其他金屬組成各種復(fù)鹽，如（CaFe）CO3、（MgFe）CO3等，因此，在菱鐵礦中常夾有鎂、錳鈣的碳酸鹽。自然界中常見的是一種堅硬致密的菱鐵礦，密度為3.9，硬度為3.5-4，顏色為灰色和黃褐色，在燒結(jié)過程中碳酸鹽分解，造成菱鐵礦會產(chǎn)生較大的燒損[1]。一般情況下燒損值能夠達到30%，隨著碳酸鹽的分解，鐵品位得到提高，但在燒結(jié)過程中收縮量較大，在燒結(jié)礦具會形成大量的孔洞，影響燒結(jié)礦強度。使用較大配比菱鐵礦配料生產(chǎn)會降低生產(chǎn)成本，但菱鐵粉配比過大后對燒結(jié)礦強度影響也顯而易見。我廠原有的結(jié)論是配比一般控制在6%以下。研究在燒結(jié)生產(chǎn)中通過合理配礦，并優(yōu)化生產(chǎn)操作參數(shù)，使燒結(jié)礦強度達到高爐生產(chǎn)的需求顯得尤為重要。本文通過燒結(jié)杯試驗摸索相關(guān)生產(chǎn)操作參數(shù)及合理的配礦比。

2  原燃料的準備

（1）將含鐵原料破碎、篩分使其粒度達到規(guī)定要求：0-8mm。

（2）將燒結(jié)用燃料（焦粉、煤粉）破碎、篩分使其粒度達到規(guī)定要求：＜3mm者占80-90%。

（3）將燒結(jié)用熔劑（石灰石、白云石、生石灰）破碎、篩分使其粒度達到規(guī)定要求：＜3mm占82%以上。

（4）檢測每種原料的水分：

稱每種原料1kg，放入烘箱中在105℃±5℃的溫度下干燥，直到原料中的水分完全排出為止；稱殘余物料的質(zhì)量，計算每種原料的水分含量。

（5）各種原料盡量放在密封容器中，如帶蓋的不銹鋼桶中。

（6）對每種原料應(yīng)檢測或知道其化學(xué)成分，表將其化學(xué)成分填入到配料Excel中，點擊相應(yīng)按鈕生成如表1所示的原料化學(xué)成分表。

3  模擬一燒車間燒結(jié)機的生產(chǎn)工藝條件為基礎(chǔ)，其點火負壓為7000 Pa，燒結(jié)負壓為 10000Pa，點火溫度為1050±50℃，點火時間為 90s，二次混合時間為 4min，冷卻負壓為3500Pa，燒結(jié)杯直徑為300毫米，燒結(jié)料層厚度為 690mm，鋪底料厚度為20mm，落下高度為2m。

4  試驗方案

4.1  固定菱鐵粉配比，變換進口粉配比參數(shù)

4.1.1 試驗配比

焦煤粉配比6.2、生石灰配比4、混合料水分7.2%，燒結(jié)礦中mgo水平按1.9%控制，燒結(jié)礦堿度按2.15（倍）控制。計算得出石灰石、白云石配比。配比1中，石灰石配10、白云石0.7，配比2中，石灰石配10.1、白云石0.7，配比3中，石灰石配10.2、白云石0.7。

4.1.2  試驗配比

焦煤粉配比6.2、生石灰配比4、混合料水分7.2%，燒結(jié)礦中mgo水平按1.9%控制，燒結(jié)礦堿度按2.15（倍）控制。計算得出石灰石、白云石配比。配比4中，石灰石配9.7、白云石0.6，配比5中，石灰石配9.8、白云石0.6，配比6中，石灰石配9.9、白云石0.6。

4.1.3  試驗配比

焦煤粉配比6.2、生石灰配比4、混合料水分7.2%，燒結(jié)礦中mgo水平按1.9%控制，燒結(jié)礦堿度按2.15（倍）控制。計算得出石灰石、白云石配比。配比7中，石灰石配9.5、白云石0.5，配比8中，石灰石配9.6、白云石0.5，配比9中，石灰石配9.7、白云石0.5。

4.2

菱鐵粉分別配8、11、14的情況下分別優(yōu)選一個配比，進行變換配碳量、混合料水分交叉試驗。若每種情況都要進行變參數(shù)交叉試驗，燒結(jié)雙杯，則交叉試驗共需27種情況，需燒結(jié)54杯。由于燒結(jié)試驗次數(shù)較多，考慮按正交試驗法進行燒結(jié)杯試驗，減少試驗次數(shù)，L9(34)設(shè)計正交試驗表如下（四因素三水平）。

試驗因素分別設(shè)置為：菱鐵粉配比、燃料配比、混合料水分、燒結(jié)礦mgo水平。分別設(shè)計三個水平。菱鐵粉配比分別為8、11、14，燃料配比為5.8、6.1、6.4，混合料水分分別為6.8%、7.2%、7.6%，mgo水平分別設(shè)置為1.6%、1.9%、2.2%。根據(jù)優(yōu)選出來的配比情況，計算不同mgo水平下的白云石配比。

5  試驗結(jié)果：

5. 1  燒結(jié)杯試驗結(jié)果：

經(jīng)過配比優(yōu)選后，按照正交試驗得出試驗結(jié)果：

5. 2  正交試驗數(shù)據(jù)處理

將菱鐵粉配比作為A因素，燃料配比作為B因素，混合料水份作為C因素，mgo水平（含量）作為D因素，分析各項因素對各項指標的影響，并進行一系列的數(shù)據(jù)處理，得到以下數(shù)據(jù)，根據(jù)因子對指標影響極差越大，相關(guān)度越高的原則，得到以下處理數(shù)據(jù)，分析出相應(yīng)的結(jié)果。

5. 3  各因素對不同生產(chǎn)指標影響的最佳控制參數(shù)

根據(jù)各因素影響對生產(chǎn)指標極差大小的影響得出最佳參數(shù)：   

垂直燒結(jié)速度影響因素最佳參數(shù)控制水平：A2B2C3D1即：菱鐵粉配11、燃料配比6.1、混合料水分控制在7.6%，mgo含量控制在1.6%，

燒成率影響因素最佳參數(shù)控制水平：A2B3C2D2即：菱鐵粉配11、燃料配比6.4、混合料水分控制在7.2%，mgo含量控制在1.9%，

成品率影響因素最佳參數(shù)控制水平：A3B2C3D1即：菱鐵粉配14、燃料配比6.1、混合料水分控制在7.6%，mgo含量控制在1.6%，

利用系數(shù)影響因素最佳參數(shù)控制水平：A2B2C3D1即：菱鐵粉配11、燃料配比6.1、混合料水分控制在7.6%，mgo含量控制在1.6%，

轉(zhuǎn)鼓指數(shù)影響因素最佳參數(shù)控制水平：A3B3C1D1即：菱鐵粉配14、燃料配比6.4、混合料水分控制在6.8%，mgo含量控制在1.6%，

以上因素中，總體上mgo含量控制在較低水平有利于各指標的改善，除了燒結(jié)成率水平較高時，需mgo含量控制在1.9%時除外，其余情況較好的指標均需要mgo控制在較低的水平。在試驗配比情況下，菱鐵礦配比在相對較高的情況下配11或14，有利于燒結(jié)礦質(zhì)量的改善。

5. 4  冶金性能試驗結(jié)果:

分別將菱鐵粉配11與配14兩種情況下燒結(jié)杯試驗得到的燒結(jié)礦進行冶金性能測試，試驗結(jié)果如下：

（1）低溫還原粉化試驗

 試驗結(jié)果顯示：低溫還原粉化性能達YB/T421-2014鐵燒結(jié)礦質(zhì)量標準優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦要求的低溫還原粉化指數(shù)RDI(+3.15mm)中優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦必須達68%以上的水平。

（2）還原度試驗

試驗結(jié)果顯示：還原度指數(shù)未達YB/T421-2014鐵燒結(jié)礦質(zhì)量標準中優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦還原度指數(shù)RI(+3.15mm)中必須達70%以上的水平。其中菱鐵礦配10%時的燒結(jié)礦達到一級燒結(jié)礦要求的還原度水平68%以上，配14%還原度指數(shù)未達二級燒結(jié)礦要求所達到65%的水平。

（3）熔滴性能試驗：

熔滴性能相關(guān)參數(shù)目前還未進入燒結(jié)礦質(zhì)量標準中，原因是試驗結(jié)果的重現(xiàn)性較差，但目前一般根據(jù)最大壓差來判定是否適用于高爐冶煉，一般要求最大壓差控制在9800 Pa或8600 Pa以下[2]。

6  礦相分析

測試條件：反射光 10X10、10X50

燒結(jié)礦樣送首鋼水鋼技術(shù)中心進行礦相分析，燒結(jié)礦礦物組成見下表

燒結(jié)礦礦物組成含量（數(shù)點法%），顯微鏡下觀察結(jié)果：

燒結(jié)礦礦物組成含量（數(shù)點法%）

試樣在顯微鏡下觀察顯示出大量的較密集的孔洞，如圖A所示，對其機械強度的提高產(chǎn)生一定的不利影響。試樣中部孔洞放大后觀察如圖B所示，主要以鐵酸鈣和磁鐵礦的交織狀結(jié)構(gòu)為主.試樣邊緣部分位置放大后觀察結(jié)構(gòu)如圖C所示，粘結(jié)相以玻璃相為主。

雖然在微觀結(jié)構(gòu)下有大量實密集的孔洞，從鐵酸鈣數(shù)量、玻璃相數(shù)量比例上來看，能夠滿足于生產(chǎn)要求。

7  實際生產(chǎn)中的應(yīng)用

在實際生產(chǎn)中進行配料形成混勻料，混勻料配比如下：菱鐵粉11.2%、62巴西26.2%，62澳粉26.1%、南非15.1%、48粉12.7%、高返8.7%。

混勻料進入燒結(jié)車間配料室配料，燃料配比5.8，折合燃料百分比4.17%，堿度考核2.0（倍），在實際生產(chǎn)中燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)在79.5%左右。在此期間，高爐穩(wěn)定順行，生產(chǎn)指標如下：

8  結(jié)語

對于菱鐵礦燒結(jié)性能較差的礦種，即便配礦比在11%以上，通過合理的配礦，使用其他燒結(jié)性能較好的進口礦合理搭配，礦石各種性能相互彌補，在燒結(jié)杯試驗驗證，滿足燒結(jié)轉(zhuǎn)鼓指數(shù)的前提下，對礦石進行冶金性能試驗，在冶金性能基本滿足的情況下，還可取燒結(jié)礦樣進行礦相分析，礦相中鐵酸鈣含量大于35%，玻璃相含量少于10%的情況下，可在生產(chǎn)實踐中合理配礦，生產(chǎn)滿足高爐生產(chǎn)需要的燒結(jié)礦，從高爐的實際使用情況看，技術(shù)經(jīng)濟指標滿足生產(chǎn)要求。

9  參考文獻

[1] 薛俊虎. 《燒結(jié)生產(chǎn)技能知識問答》  冶金工業(yè)出版社.

[2] 許滿興. 燒結(jié)礦冶金性能對其質(zhì)量和高爐主要操作指標的影響. 2014大高爐及煉鐵原料技術(shù)交流會論文集.