劉周利  白曉光  李玉柱

（內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司技術中心）

摘  要  本文利用燒結杯開展了FMG西部粉替代毛塔粉試驗研究，對不同替代比例的燒結礦質量指標以及高溫冶金性能進了系統(tǒng)研究。研究結果表明：FMG西部粉可以替代毛塔粉用于燒結生產(chǎn)，在保證燒結礦質量指標以及高溫冶金性能指標穩(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)。

關鍵詞  FMG  毛塔粉  替代  試驗研究

包鋼燒結生產(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，SiO2含量低，且以復雜硅酸鹽形式存在，同化性能和燒結性能均較差，導致燒結過程料層透氣性差，燒結礦轉鼓強度與國內(nèi)普通燒結礦有一定差距。由于自產(chǎn)鐵精礦SiO2含量低，為了保證燒結礦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，P含量高0.012個百分點，Al2O3含量高1.01個百分點，而且FMG西部粉燒損略高。因此，從化學成分上看，用FMG西部粉替代毛塔粉，預計燒結礦P和Al2O3的含量增加。

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

1.2  進口鐵礦粉的粒度組成

試驗用三種進口鐵礦粉的粒度組成見表2。

由表2可以看出，三種進口鐵礦粉中，F(xiàn)MG西部粉粒度較粗，毛塔粉粒度較細，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，用FMG西部粉分別以6%、12%、18%的比例部分或全部替代毛塔粉，同時為保證燒結礦SiO2含量達到控制水平，鐵料配置中澳粉的配比要進行適當?shù)恼{(diào)整。試驗方案見表3。

1.4  燒結杯試驗工藝參數(shù)及燒結礦參數(shù)控制

試驗采用包鋼技術中心煉鐵研究所直徑300mm燒結杯，料層厚度700mm，點火負壓為4.9kPa，燒結負壓9.8 kPa。

燒結礦堿度按照2.0±0.08控制，燒結礦MgO含量按照2.0%控制，燒結礦SiO2含量按照4.85%~4.9%控制。

2  進口粉礦燒結基礎性能

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  試驗結果及分析

3.1  燒結礦化學成分的變化

燒結礦化學成分分析結果列于表4。

3.2  燒結工藝指標的變化

燒結杯試驗結果見表5。

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

由表5可知，與基準點（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，燒結礦成品率無顯著變化；以18%比例全部替代，燒結礦成品率顯著降低。分析認為，F(xiàn)MG西部粉燒損較高，在燒結過程中需要消耗更多的燃料，在配加焦粉相同的條件下，導致燒結礦成品率降低。

（2）利用系數(shù)方面：隨著FMG西部粉替代毛塔粉比例的增加，燒結時間延長，從而導致燒結利用系數(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，燒結時間延長，從而導致燒結垂速有降低的趨勢。

（4）固體燃耗方面：與基準點相比，6%、12%替代燒結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）轉鼓強度方面：與基準點相比，替代比例在12%以內(nèi)時，燒結礦轉鼓強度變化不明顯。18%替代后轉鼓強度最低。

3.3  燒結礦冶金性能的變化

燒結礦冶金性能試驗結果見表6。

由表6可知：

與基準點相比，6%，12%替代后，燒結礦軟化溫度（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  燒結礦礦物組成和顯微結構

3.4.1  礦物組成

燒結礦礦物組成分析結果見表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，在燒結過程中難以礦化。因此，參與生成復合鐵酸鈣的赤鐵礦含量降低。同時由于顆粒較大，在燒結過程中大部分以原生赤鐵礦的形式存在，從而導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，所以，從礦相組成分析1#、2#、3#三個方案還原性和轉鼓強度應該變化不大。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，對于燒結礦還原性以及轉鼓強度將會產(chǎn)生一定的影響。1#的液相雖高，但相對較為均勻，對強度沒有影響；3#有液相局部富集對強度會有影響；4#鐵酸鈣的生成量最低，容易引起燒結礦轉鼓強度變差[2]。

3.4.2  顯微結構

四個試驗點燒結礦礦相見照片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構（照片1）為主，且結構致密，孔隙含量較低。此種結構有利于燒結礦強度的提高。

2#：主要以磁鐵礦和鐵酸鈣形成的溶蝕交織結構（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結（照片3）。這種雜斑結構容易引起燒結礦強度變差。

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

4  結論

（1）從燒結工藝指標試驗結果看，利用FMG西部粉礦替代毛塔粉后，替代比例在12%以內(nèi)燒結礦成品率沒有明顯變化。燒結垂速有降低的趨勢，但是變化不明顯，相對應的利用系數(shù)降低；固體燃耗、轉鼓強度變化不明顯。當FMG粉礦配比為18%時，燒結工藝指標明顯惡化，燒結礦質量指標惡化。

（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。

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

5  參考文獻

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

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