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(yùn)距長，運(yùn)費(fèi)高，使用進(jìn)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(qiáng)度，首鋼水鋼通過本試驗(yàn)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(dá)到保證燒結(jié)礦強(qiáng)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(yàn)  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(jiān)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(dá)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度達(dá)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(yàn)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(zhǔn)備

（1）將含鐵原料破碎、篩分使其粒度達(dá)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(dá)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(dá)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(jì)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(diǎn)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(jī)的生產(chǎn)工藝條件為基礎(chǔ)，其點(diǎn)火負(fù)壓為7000 Pa，燒結(jié)負(fù)壓為 10000Pa，點(diǎn)火溫度為1050±50℃，點(diǎn)火時間為 90s，二次混合時間為 4min，冷卻負(fù)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(yàn)方案

4.1  固定菱鐵粉配比，變換進(jìn)口粉配比參數(shù)

4.1.1 試驗(yàn)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(jì)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(yàn)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(jì)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(yàn)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(jì)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(jìn)行變換配碳量、混合料水分交叉試驗(yàn)。若每種情況都要進(jìn)行變參數(shù)交叉試驗(yàn)，燒結(jié)雙杯，則交叉試驗(yàn)共需27種情況，需燒結(jié)54杯。由于燒結(jié)試驗(yàn)次數(shù)較多，考慮按正交試驗(yàn)法進(jìn)行燒結(jié)杯試驗(yàn)，減少試驗(yàn)次數(shù)，L9(34)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)表如下（四因素三水平）。

試驗(yàn)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(jì)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(jì)算不同mgo水平下的白云石配比。

5  試驗(yàn)結(jié)果：

5. 1  燒結(jié)杯試驗(yàn)結(jié)果：

經(jīng)過配比優(yōu)選后，按照正交試驗(yàn)得出試驗(yàn)結(jié)果：

5. 2  正交試驗(yàn)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(xiàng)因素對各項(xiàng)指標(biāo)的影響，并進(jìn)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(biāo)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(biāo)影響的最佳控制參數(shù)

根據(jù)各因素影響對生產(chǎn)指標(biāo)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(biāo)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(biāo)均需要mgo控制在較低的水平。在試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)得到的燒結(jié)礦進(jìn)行冶金性能測試，試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）低溫還原粉化試驗(yàn)

 試驗(yàn)結(jié)果顯示：低溫還原粉化性能達(dá)YB/T421-2014鐵燒結(jié)礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(dá)68%以上的水平。

（2）還原度試驗(yàn)

試驗(yàn)結(jié)果顯示：還原度指數(shù)未達(dá)YB/T421-2014鐵燒結(jié)礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦還原度指數(shù)RI(+3.15mm)中必須達(dá)70%以上的水平。其中菱鐵礦配10%時的燒結(jié)礦達(dá)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(dá)二級燒結(jié)礦要求所達(dá)到65%的水平。

（3）熔滴性能試驗(yàn)：

熔滴性能相關(guān)參數(shù)目前還未進(jìn)入燒結(jié)礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，原因是試驗(yàn)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(jìn)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(diǎn)法%），顯微鏡下觀察結(jié)果：

燒結(jié)礦礦物組成含量（數(shù)點(diǎn)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(jī)械強(qiáng)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(shí)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(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)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(jìn)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(shí)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(biāo)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(jìn)口礦合理搭配，礦石各種性能相互彌補(bǔ)，在燒結(jié)杯試驗(yàn)驗(yàn)證，滿足燒結(jié)轉(zhuǎn)鼓指數(shù)的前提下，對礦石進(jìn)行冶金性能試驗(yàn)，在冶金性能基本滿足的情況下，還可取燒結(jié)礦樣進(jìn)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(shí)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(shí)際使用情況看，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)滿足生產(chǎn)要求。

9  參考文獻(xiàn)

[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(biāo)的影響. 2014大高爐及煉鐵原料技術(shù)交流會論文集.