劉周利  白曉光  李玉柱

（內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司技術(shù)中心）

摘  要  本文利用燒結(jié)杯開展了FMG西部粉替代毛塔粉試驗研究，對不同替代比例的燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)以及高溫冶金性能進(jìn)了系統(tǒng)研究。研究結(jié)果表明：FMG西部粉可以替代毛塔粉用于燒結(jié)生產(chǎn)，在保證燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)以及高溫冶金性能指標(biāo)穩(wěn)定的前提下，建議FMG西部粉替代毛塔粉的比例控制在12%以內(nèi)。

關(guān)鍵詞  FMG  毛塔粉  替代  試驗研究

包鋼燒結(jié)生產(chǎn)使用的鐵料以自產(chǎn)白云鄂博鐵精礦為主，該鐵精礦為磁鐵精礦，粒度較細(xì)，SiO2含量低，且以復(fù)雜硅酸鹽形式存在，同化性能和燒結(jié)性能均較差，導(dǎo)致燒結(jié)過程料層透氣性差，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度與國內(nèi)普通燒結(jié)礦有一定差距。由于自產(chǎn)鐵精礦SiO2含量低，為了保證燒結(jié)礦SiO2含量控制在4.9%左右，需要配加一部分高硅礦，目前使用高硅毛里塔尼亞粉礦，但是這種粉礦粒度分布不均，且成分波動大，燒結(jié)性能較差，而產(chǎn)自澳大利亞的FMG西部粉從性能及價格上均具備上述優(yōu)勢，而且P含量較其他澳礦低，對于包鋼目前鋼水脫磷成本的降低具有一定現(xiàn)實意義，而且FMG西部粉中的S等有害元素含量低，可以滿足當(dāng)前包鋼的生產(chǎn)需求。通過本試驗的研究，提出FMG西部粉適宜的替代比例，為包鋼合理利用該礦提供數(shù)據(jù)支撐。

1  試驗原料、方案及參數(shù)控制

1.1  試驗原料

試驗用鐵料包括精礦A、精礦B、澳粉、毛塔粉、FMG西部粉礦以及鋼渣；熔劑包括石灰石、生石灰、輕燒白云石，燃料為焦粉。試驗原燃料的化學(xué)成分見表1。

由表1可知，F(xiàn)MG西部粉TFe/FeO=120.1，屬于假象赤鐵礦，品位60.04%，SiO2含量8.15%，Ig含量3.65%，P含量0.076%，Al2O3含量2.15%。若用FMG西部粉替代毛塔粉，F(xiàn)MG西部粉的SiO2含量較毛塔粉約低4.18個百分點(diǎn)，P含量高0.012個百分點(diǎn)，Al2O3含量高1.01個百分點(diǎn)，而且FMG西部粉燒損略高。因此，從化學(xué)成分上看，用FMG西部粉替代毛塔粉，預(yù)計燒結(jié)礦P和Al2O3的含量增加。

試驗采用石灰石和生石灰調(diào)整燒結(jié)礦堿度，采用輕燒白云石調(diào)整燒結(jié)礦的MgO含量。

1.2  進(jìn)口鐵礦粉的粒度組成

試驗用三種進(jìn)口鐵礦粉的粒度組成見表2。

由表2可以看出，三種進(jìn)口鐵礦粉中，F(xiàn)MG西部粉粒度較粗，毛塔粉粒度較細(xì)，澳粉居中。對于-0.5mm粒級的粘附粉，毛塔粉占比為49.0%，該粒級顆粒在燒結(jié)混合制粒過程中容易粘附在核心表面形成小球，對改善燒結(jié)過程具有重要的作用；而FMG西部粉的-0.5mm粒級占比較低，僅為17.5%，不利于混合料的制粒[1]。

1.3  試驗方案

試驗以稀土鋼煉鐵廠鐵料配置為基準(zhǔn)，用FMG西部粉分別以6%、12%、18%的比例部分或全部替代毛塔粉，同時為保證燒結(jié)礦SiO2含量達(dá)到控制水平，鐵料配置中澳粉的配比要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。試驗方案見表3。

1.4  燒結(jié)杯試驗工藝參數(shù)及燒結(jié)礦參數(shù)控制

試驗采用包鋼技術(shù)中心煉鐵研究所直徑300mm燒結(jié)杯，料層厚度700mm，點(diǎn)火負(fù)壓為4.9kPa，燒結(jié)負(fù)壓9.8 kPa。

燒結(jié)礦堿度按照2.0±0.08控制，燒結(jié)礦MgO含量按照2.0%控制，燒結(jié)礦SiO2含量按照4.85%~4.9%控制。

2  進(jìn)口粉礦燒結(jié)基礎(chǔ)性能

同化性—澳粉、毛塔粉和FMG西部粉的最低同化溫度分別為1210℃、1294℃和1250℃，即FMG西部粉的同化性介于澳粉和毛塔粉之間，較毛塔粉好，較澳粉差。

液相流動性—澳粉最低流動溫度為1230℃，液相流動性指數(shù)FI為0.24；毛塔粉最低流動溫度為1225℃，液相流動性指數(shù)FI為0.89；FMG西部粉最低流動溫度為1210℃，液相流動性指數(shù)FI為1.155；因此，從液相流動性比較，由好到差的排序為：FMG西部粉>毛塔粉>澳粉。

3  試驗結(jié)果及分析

3.1  燒結(jié)礦化學(xué)成分的變化

燒結(jié)礦化學(xué)成分分析結(jié)果列于表4。

3.2  燒結(jié)工藝指標(biāo)的變化

燒結(jié)杯試驗結(jié)果見表5。

由表4可知：四個試驗點(diǎn)的MgO和SiO2含量與設(shè)計值在正常誤差范圍之內(nèi)。

由表5可知，與基準(zhǔn)點(diǎn)（1#）相比：

（1）成品率方面：用FMG西部粉替代毛塔粉，以6%和12%比例部分替代，燒結(jié)礦成品率無顯著變化；以18%比例全部替代，燒結(jié)礦成品率顯著降低。分析認(rèn)為，F(xiàn)MG西部粉燒損較高，在燒結(jié)過程中需要消耗更多的燃料，在配加焦粉相同的條件下，導(dǎo)致燒結(jié)礦成品率降低。

（2）利用系數(shù)方面：隨著FMG西部粉替代毛塔粉比例的增加，燒結(jié)時間延長，從而導(dǎo)致燒結(jié)利用系數(shù)有降低的趨勢，尤其是18%替代后，利用系數(shù)降低明顯。

（3）垂速方面：隨著替代比例的增加，燒結(jié)時間延長，從而導(dǎo)致燒結(jié)垂速有降低的趨勢。

（4）固體燃耗方面：與基準(zhǔn)點(diǎn)相比，6%、12%替代燒結(jié)固體燃耗沒有明顯變化，18%替代后配比固體燃耗增加明顯。

（5）轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度方面：與基準(zhǔn)點(diǎn)相比，替代比例在12%以內(nèi)時，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度變化不明顯。18%替代后轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度最低。

3.3  燒結(jié)礦冶金性能的變化

燒結(jié)礦冶金性能試驗結(jié)果見表6。

由表6可知：

與基準(zhǔn)點(diǎn)相比，6%，12%替代后，燒結(jié)礦軟化溫度（T4、T10）有降低的趨勢，軟化區(qū)間變寬，熔融區(qū)間變化不明顯，最大壓差升高。之后，隨著18%替代后，軟化溫度（T4、T10）有降低的趨勢，軟化區(qū)間變寬，低溫還原粉化指數(shù)惡化，還原性改善。

3.4  燒結(jié)礦礦物組成和顯微結(jié)構(gòu)

3.4.1  礦物組成

燒結(jié)礦礦物組成分析結(jié)果見表7。

由表6礦相組成可知，隨著FMG西部粉礦配比的增加，1#到4#鐵酸鈣的生成量呈明顯的下降趨勢，分析原因主要是由于FMG西部粉礦本身的顆粒較大，在燒結(jié)過程中難以礦化。因此，參與生成復(fù)合鐵酸鈣的赤鐵礦含量降低。同時由于顆粒較大，在燒結(jié)過程中大部分以原生赤鐵礦的形式存在，從而導(dǎo)致赤鐵礦含量呈增加的趨勢。1#、2#、3#三個方案，鐵酸鈣與赤鐵礦的總量相當(dāng)，所以，從礦相組成分析1#、2#、3#三個方案還原性和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度應(yīng)該變化不大。與1#方案相比，4#方案鐵酸鈣與赤鐵礦的總量增加6個百分點(diǎn)，對于燒結(jié)礦還原性以及轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度將會產(chǎn)生一定的影響。1#的液相雖高，但相對較為均勻，對強(qiáng)度沒有影響；3#有液相局部富集對強(qiáng)度會有影響；4#鐵酸鈣的生成量最低，容易引起燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度變差[2]。

3.4.2  顯微結(jié)構(gòu)

四個試驗點(diǎn)燒結(jié)礦礦相見照片1~8。

照片說明：照片均放大320倍。在照片中，赤鐵礦—磁鐵礦—鐵酸鈣—玻璃—硅酸二鈣—孔洞的顏色由淺（白）變深（黑）；赤鐵礦、磁鐵礦多為斑狀、粒狀；鐵酸鈣多為針狀、柱狀或板狀；玻璃為基底；硅酸二鈣多為柳葉狀；孔洞多為圓形或不規(guī)則狀。

1#：主要以磁鐵礦和鐵酸鈣形成的溶蝕交織結(jié)構(gòu)（照片1）為主，且結(jié)構(gòu)致密，孔隙含量較低。此種結(jié)構(gòu)有利于燒結(jié)礦強(qiáng)度的提高。

2#：主要以磁鐵礦和鐵酸鈣形成的溶蝕交織結(jié)構(gòu)（照片2）為主，局部可見磁鐵礦和玻璃相及少量鐵酸鈣形成的雜斑狀構(gòu)結(jié)（照片3）。這種雜斑結(jié)構(gòu)容易引起燒結(jié)礦強(qiáng)度變差。

3#：主要以磁鐵礦和鐵酸鈣構(gòu)成的熔蝕交織結(jié)構(gòu)（照片4）和磁鐵礦與赤鐵礦及液相構(gòu)成的雜斑狀結(jié)構(gòu)（照片5）為主，局部可見液相富集（照片6）。

4#：以磁鐵礦和鐵酸鈣構(gòu)成的熔蝕交織結(jié)構(gòu)（照片7）與赤鐵礦和玻璃相及磁鐵礦形成的雜斑狀結(jié)構(gòu)（照片8）兩種形貌特征為主，且液相發(fā)育，孔隙率高，這種結(jié)構(gòu)容易引起燒結(jié)礦強(qiáng)度變差。鐵酸鈣含量較低，同時赤鐵礦含量明顯高于其他試驗點(diǎn)，所以，勢必會引起燒結(jié)礦低溫還原粉化變差，還原性改善。這與燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、還原性等數(shù)據(jù)相符。

4  結(jié)論

（1）從燒結(jié)工藝指標(biāo)試驗結(jié)果看，利用FMG西部粉礦替代毛塔粉后，替代比例在12%以內(nèi)燒結(jié)礦成品率沒有明顯變化。燒結(jié)垂速有降低的趨勢，但是變化不明顯，相對應(yīng)的利用系數(shù)降低；固體燃耗、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度變化不明顯。當(dāng)FMG粉礦配比為18%時，燒結(jié)工藝指標(biāo)明顯惡化，燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)惡化。

（2）從冶金性能看，采用6%、12%FMG西部粉礦替代毛塔粉，其燒結(jié)礦冶金性能除軟化溫度（T4、T10）有降低的趨勢，軟化區(qū)間變寬外其它指標(biāo)無明顯變化。18%全部替代后，低溫還原粉化指數(shù)惡化，還原性改善。

綜合考慮燒結(jié)工藝指標(biāo)和冶金性能指標(biāo)，F(xiàn)MG西部粉礦可以替代毛塔粉用于燒結(jié)生產(chǎn)。建議替代比例應(yīng)該控制在12%以內(nèi)。以保證燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定。

5  參考文獻(xiàn)

[1] 范曉慧.鐵礦燒結(jié)優(yōu)化配礦原理與技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013．

[2] 賈燕、李文興.鐵礦粉燒結(jié)生產(chǎn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013．