摘  要  本文主要論述了厚料層燒結(jié)時(shí)燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓影響因素及解決辦法，促進(jìn)燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓逐步提升。

關(guān)鍵詞  燒結(jié)礦  轉(zhuǎn)鼓  提升

1  前言

影響燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的因素繁多。分析燒結(jié)生產(chǎn)過程, 影響該技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)的最基本因素包括: 原燃料的品種、料層厚度、機(jī)速,、垂直燒結(jié)速度 、生產(chǎn)率、混合料水分、燃料粒度和配比、點(diǎn)火溫度和強(qiáng)度、壓料厚度、生產(chǎn)穩(wěn)定性等。而精料是高爐煉鐵生產(chǎn)的重要方針，高鐵低硅能改善燒結(jié)礦的冶金性能，減少高爐冶煉過程中產(chǎn)生的渣量，減薄軟熔層，提高滴落帶的透氣性，因而有利于高爐順行、降低渣比和增鐵節(jié)焦。同時(shí)，減少渣量還有利于增加高爐的噴煤量。但是，隨著燒結(jié)礦二氧化硅的降低，燒結(jié)礦強(qiáng)度開始下降，燒結(jié)生產(chǎn)率降低以及低溫還原粉化指標(biāo)變差，高爐入爐粉末增加，減弱了品位提高給高爐冶煉帶來的強(qiáng)化作用。如何在低硅燒結(jié)條件下獲得高強(qiáng)度燒結(jié)礦成為燒結(jié)生產(chǎn)的一項(xiàng)重要課題。為此，在現(xiàn)有的原料條件下，根據(jù)燒結(jié)生產(chǎn)特點(diǎn)，認(rèn)真分析了燒結(jié)礦堿度、原料成分、料層厚度、混合料水分和配碳量以及燒結(jié)礦礦物組成與結(jié)構(gòu)對燒結(jié)礦質(zhì)量的影響，及時(shí)合理配礦及應(yīng)當(dāng)采取的適宜工藝操作參數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)調(diào)整，采取了適應(yīng)高鐵低硅燒結(jié)的技術(shù)措施，提高燒結(jié)礦中鐵酸鈣粘結(jié)相的生成數(shù)量，以提高燒結(jié)礦強(qiáng)度。

2  存在問題及分析

隨著燒結(jié)礦中二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，燒結(jié)過程的液相生成量減少，燒結(jié)礦強(qiáng)度下降，燒結(jié)生產(chǎn)率降低以及低溫還原粉化指標(biāo)變差，高爐生產(chǎn)指標(biāo)下降。針對這一問題，如何在低硅燒結(jié)條件下增加粘結(jié)相的數(shù)量成為提高燒結(jié)礦強(qiáng)度的中心任務(wù)。燒結(jié)理論的研究成果表明，影響燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)的主要因素是針狀鐵酸鈣(SF)或復(fù)合鐵酸鈣（SFCA）的生成數(shù)量。而影響針狀鐵酸鈣或復(fù)合鐵酸鈣生成數(shù)量的主要因素有堿度和礦物組成，SiO2、MgO和Al2O3等化學(xué)成分，配碳量，配礦及反應(yīng)性，料層厚度等工藝操作參數(shù)。

2.1  堿度和礦物組成的影響

堿度和礦物組成是影響燒結(jié)礦強(qiáng)度的基本影響因素。高堿度燒結(jié)礦的礦物相是以鐵酸鈣為主，自熔性燒結(jié)礦的礦物相是以橄欖石為主的。隨堿度提高，鐵酸鈣（SFCA）含量明顯增加，燒結(jié)礦的強(qiáng)度得到改善。因此，高堿度燒結(jié)礦的強(qiáng)度明顯得到提高。

2.2  SiO2、MgO和Al2O3含量的影響

SiO2是燒結(jié)過程形成硅酸鹽粘結(jié)相的基礎(chǔ)，硅酸鹽化合物在燒結(jié)過程中是常見的液相之一，尤其燒結(jié)非熔劑性燒結(jié)礦時(shí)，主要依靠硅酸鹽固結(jié)。隨著燒結(jié)料中SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低，燒結(jié)中的液相量減少，當(dāng)（SiO2）＜5％時(shí)，液相量不足。燒結(jié)研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明，低品位、高二氧化硅原料適宜于生產(chǎn)低堿度燒結(jié)礦，高品位、低二氧化硅原料適宜于生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦。在低硅條件下，應(yīng)提高堿度來發(fā)展鐵酸鈣系粘結(jié)相，改善燒結(jié)礦強(qiáng)度和還原性。

燒結(jié)礦中含有一定的MgO有利于改善高爐爐渣的流動(dòng)性和提高脫硫能力，同時(shí)可改善燒結(jié)礦強(qiáng)度、低溫還原粉化性能和軟熔性能。含MgO的硅酸鹽液相粘度大，因而燒結(jié)礦呈中小氣孔結(jié)構(gòu)，氣孔表面積大。高M(jìn)gO燒結(jié)礦游離氧化鈣含量少，可提高貯存強(qiáng)度。但MgO含量高后，燒結(jié)礦中赤鐵礦量減少、鎂磁鐵礦增加，會降低燒結(jié)礦中鐵酸鈣的含量，從而不利于燒結(jié)礦的冷強(qiáng)度，故MgO含量過高會降低燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)。燒結(jié)礦中含有一定量的Al2O3有利于四元系針狀交織結(jié)構(gòu)的鐵酸鈣（SFCA）的形成，可提高燒結(jié)礦的強(qiáng)度；Al2O3含量太高時(shí)，有助于玻璃質(zhì)的形成，使燒結(jié)礦強(qiáng)度和低溫還原粉化性能變壞。有關(guān)研究表明，Al2O3可改變“初熔”相的物理化學(xué)特性，從而在燒結(jié)過程中影響相變與聚變反應(yīng)，最終導(dǎo)致燒結(jié)礦生成一種獨(dú)特的不規(guī)則孔隙結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響燒結(jié)礦的冶金性能。因此，控制燒結(jié)礦的MgO、Al2O3含量，是獲得高強(qiáng)度燒結(jié)礦的重要條件。

2.3  配碳量和Fe0的影響

燒結(jié)混合料的碳含量對燒結(jié)過程的變化起著非常重要的作用。配碳量高，燒結(jié)礦中Fe0含量高。對自熔性燒結(jié)礦而言，F(xiàn)e0呈固熔狀態(tài)存在，燒結(jié)礦的強(qiáng)度隨Fe0含量增加而升高，但還原性和軟熔性能會明顯變差。對高堿度燒結(jié)礦而言，強(qiáng)度與Fe0含量不直接相關(guān)，一般隨Fe0升高（配碳量增加），會造成Fe203分解為Fe304+ Fe0使得礦物組成中(Fe304)增加，鐵酸鈣含量降低，從而造成燒結(jié)礦的強(qiáng)度下降。同時(shí)高溫型燒結(jié)得到的鐵酸鈣往往不是針狀鐵酸鈣，而是柱狀甚至塊狀鐵酸鈣，燒結(jié)礦在冷卻過程中會產(chǎn)生大量的裂紋，造成粉化和還原強(qiáng)度降低。因而高堿度燒結(jié)時(shí)，配碳量不宜過高。

2.4  料層厚度的影響

料層厚度對燒結(jié)過程熱利用及燒結(jié)礦成品率的影響是突出的。料層太厚，料層阻力加大，水汽冷凝現(xiàn)象加劇，容易導(dǎo)致料層透氣性變壞，從而降低垂直燒結(jié)速度。薄料層燒結(jié)是可以提高燒結(jié)速度和機(jī)速。但是因?yàn)閺?qiáng)度差的表層燒結(jié)礦相對增加，成品率必然下降。因此，適宜的料層高度應(yīng)該根據(jù)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的原則統(tǒng)一考慮。料層厚度高低影響燒結(jié)過程自動(dòng)蓄熱強(qiáng)弱、高溫保持時(shí)間、垂直燒結(jié)速度和氣氛性質(zhì)，影響燒結(jié)成礦過程，從而決定成品礦的質(zhì)量。隨著料層厚度增加，熱利用變好，高溫保持時(shí)間延長，氧化性氣氛增強(qiáng)，有利于鐵酸鈣粘結(jié)相的發(fā)展，提高燒結(jié)礦的強(qiáng)度和成品率。

2.5  混合料水分的影響

混合料水分是燒結(jié)過程中十分活躍的因素，它直接影響FeO含量和固體燃耗的變化，同時(shí)又影響燒結(jié)礦強(qiáng)度和粒度組成等指標(biāo)，合適的混合料水份隨料層厚度增加是下降的。合理控制混合料水分，是獲得低FeO高強(qiáng)度燒結(jié)礦的一個(gè)重要因素。

3  提高燒結(jié)礦強(qiáng)度的技術(shù)措施

3.1  優(yōu)化配礦，改善燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)

配用合適比例的進(jìn)口粉礦，可改善混合料的原始粒度組成，增加成球核心，提高料層透氣性，為低碳厚料層燒結(jié)創(chuàng)造條件，有利于燒結(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的改善。近年來，不斷進(jìn)行配加進(jìn)口粉礦(印度粉礦、澳粉、南非粉礦、巴西粉礦)的生產(chǎn)實(shí)踐，配用較多的是澳粉、南非粉和印度粉。由于印度礦單燒性能差、品位低、SiO2高，南非粉或澳大利亞紐曼山粉礦單燒性好、品位較高、SiO2低，二者合理搭配后燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量指標(biāo)較好。生產(chǎn)實(shí)踐表明，增加優(yōu)質(zhì)進(jìn)口粉礦的配加比例對提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和強(qiáng)度等指標(biāo)意義重大。

3.2  提高燒結(jié)礦堿度

生產(chǎn)實(shí)踐和理論研究表明：燒結(jié)礦的堿度不同，其礦物組成不同，隨著燒結(jié)礦堿度的提高，液相生成量增加，尤其是鐵酸鈣(SFCA)數(shù)量增加，燒結(jié)礦的宏觀結(jié)構(gòu)也隨之由自熔性的多孔薄壁結(jié)構(gòu)向高堿度的大孔厚壁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，促進(jìn)燒結(jié)礦強(qiáng)度、還原性及低溫還原粉化性能的改善。我廠燒結(jié)礦SiO2降到5.2%左右時(shí)，堿度提高到2.05，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)均在81%以上，成品率和利用系數(shù)也都明顯提高。因此，提高燒結(jié)礦堿度是改善低硅燒結(jié)礦強(qiáng)度的有效措施之一。

3.3  采用厚料層燒結(jié)

實(shí)踐證明，要實(shí)現(xiàn)低FeO、高還原性和高強(qiáng)度的要求，就必須采取厚料層。提高料層可增強(qiáng)燒結(jié)過程的自動(dòng)蓄熱作用，降低燒結(jié)固體燃耗。同時(shí)由于料層提高，高溫保持時(shí)間延長，垂直燒結(jié)速度減慢和氧化性氣氛增強(qiáng)，有利于鐵酸鈣粘結(jié)相的發(fā)展，燒結(jié)過程反應(yīng)充分，提高燒結(jié)礦強(qiáng)度和成品率。在現(xiàn)有原料條件下，當(dāng)料層厚度從750mm提高到770mm，固體燃耗從72.3 kg/t降低到69.5kg/t，返礦率下降1.82%，F(xiàn)eO降低0.4%，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提高0.9%。由于料層提高后垂直燒結(jié)速度降低，利用系數(shù)略有下降，故一般將料層厚度控制在750～770mm，在提高燒結(jié)礦強(qiáng)度的同時(shí)保證較高的生產(chǎn)率。

3.4  控制合適的MgO和Al2O3含量

在燒結(jié)礦中含有一定量的MgO可改善燒結(jié)礦的高溫性能，提高燒結(jié)礦的熱穩(wěn)定性和還原強(qiáng)度。MgO可以固溶于磁鐵礦中，起到穩(wěn)定Fe3O4，抑制Fe2O3形成的作用，因而抑制低溫還原時(shí)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變造成燒結(jié)礦粉化，從而大大改善了燒結(jié)礦的低溫粉化性能。但隨著燒結(jié)礦中MgO含量的增加，降低了燒結(jié)礦的含鐵品位。同時(shí)，由于MgO是高熔點(diǎn)物質(zhì)，其化合物的熔化溫度也很高，為了維持必要的粘結(jié)相，需要增加燃料配加量，燃燒帶變寬，料層透氣性下降，產(chǎn)量降低。在燒結(jié)過程中，MgO部分固溶于磁鐵礦形成鎂磁鐵礦，會降低燒結(jié)礦中鐵酸鈣的含量，從而不利于燒結(jié)礦的冷強(qiáng)度，降低燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)。有關(guān)研究表明：對以細(xì)磁鐵精礦為主的低硅燒結(jié)而言，當(dāng)燒結(jié)礦中MgO含量從1.6%增加到2.1%時(shí)， 燒結(jié)機(jī)運(yùn)行速度從1.92 m /min減慢到1.78 m /min，利用系數(shù)從1.28t/(m2?h)降低到1.19t/(m2?h)。我廠根據(jù)原料條件進(jìn)行合理配礦，控制MgO含量不超過2.0%。一定的鋁硅比(Al2O3/SiO2)=0.1～0.2是燒結(jié)過程形成復(fù)合針狀鐵酸鈣的必要條件。Al2O3屬于高熔點(diǎn)物質(zhì)(2042℃），在燒結(jié)礦中的含量應(yīng)低于1.8%，否則會降低燒結(jié)礦的冷強(qiáng)度，惡化燒結(jié)礦的還原粉化指數(shù)。在高爐渣中，Al2O3 應(yīng)控制在13%～15%，超過此值，會降低爐渣的流動(dòng)性和脫硫能力。

3.5  控制熔劑和燃料的粒度

燒結(jié)生產(chǎn)中熔劑和燃料粒度過粗時(shí)，會造成粒度偏析，使燒結(jié)過程不均勻，造成燒結(jié)礦強(qiáng)度和粒度組成不均勻，要求熔劑和燃料的粒度＜3mm的應(yīng)達(dá)到85%以上。當(dāng)熔劑粒度偏大時(shí)，燒結(jié)礦中白點(diǎn)多，在冷卻過程中吸水消化膨脹，造成自然粉化。燃料的粒度不能過粗，也不能過細(xì)，否則會降低燒結(jié)礦的強(qiáng)度和成品率。對于反應(yīng)性強(qiáng)的無煙煤粉，其最佳粒度范圍可適當(dāng)放寬，控制其粒度<3mm的應(yīng)達(dá)到70%以上。

3.6  強(qiáng)化崗位標(biāo)準(zhǔn)化操作

嚴(yán)格貫徹“精心備料，減少漏風(fēng)，穩(wěn)定水碳，厚料低碳，鋪平燒透，燒好返礦”的燒結(jié)生產(chǎn)操作方針，推行低碳、低水、厚料層操作。通過加強(qiáng)工藝紀(jì)律檢查與考核，強(qiáng)化了對配料、混料、燒結(jié)等關(guān)鍵工序的操作。

在配料工序，加強(qiáng)配料系統(tǒng)的校驗(yàn)與調(diào)整，提高配比準(zhǔn)確性。穩(wěn)定生石灰的下料和準(zhǔn)確性。

在混料工序，強(qiáng)化加水操作，提高混合料料流和水分的穩(wěn)定性，一次混合水分控制在(7.5±0.3)%，二次混合加好蒸汽預(yù)熱系統(tǒng)，并根據(jù)原料變化作相應(yīng)的調(diào)整，配用富礦粉則適當(dāng)增加水量，控制混合料粒度組成3～10mm在70%以上，提高料層透氣性，為燒結(jié)礦強(qiáng)度和生產(chǎn)率的提高提供條件。

在燒結(jié)工序中，將燒結(jié)點(diǎn)火溫度控制在1000℃～1100℃，配碳量在3.8%～4.2%，料層厚度控制在750～770mm，實(shí)現(xiàn)低溫低負(fù)壓點(diǎn)火，結(jié)合偏析布料技術(shù)和料面平料壓料技術(shù)，強(qiáng)化布料操作，調(diào)整松料和壓料強(qiáng)度，從而較好地實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)料層橫向和縱向的均勻燒結(jié)。加強(qiáng)燒結(jié)終點(diǎn)控制，強(qiáng)化燒結(jié)過程，改善強(qiáng)度高、還原性好的鐵酸鈣體系的生成條件，促進(jìn)鐵酸鈣的大量生成，提高燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量。

4  生產(chǎn)效果

通過采取優(yōu)化配礦、提高燒結(jié)礦堿度、控制MgO和Al2O3含量等措施,使低硅燒結(jié)礦強(qiáng)度得到提高，滿足了高爐生產(chǎn)的需要。

（1）優(yōu)化配礦、改善燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)是降低燒結(jié)礦SiO2含量及提高燒結(jié)礦品位和強(qiáng)度的重要手段。

（2）提高燒結(jié)礦堿度和采取厚料層燒結(jié)是改善燒結(jié)礦強(qiáng)度的有效措施。

（3）控制燒結(jié)礦中合適的MgO、Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)，是獲得高強(qiáng)度燒結(jié)礦的重要條件。

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