付國偉  白曉光  趙  彬  呂志義  張  永

( 內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司技術中心)

摘  要  本文針對白云鄂博鐵精礦低SiO2含量特點，進行了高硅熔劑性褐鐵礦替代蛇紋石的燒結試驗研究，提出了高硅熔劑性褐鐵礦在包鋼燒結使用的技術方案，方案的提出可為包鋼燒結生產(chǎn)優(yōu)化鐵料結構及熔劑結構同時大幅降低生產(chǎn)成本提供技術支持。

關鍵詞  白云鄂博鐵精礦  燒結  蛇紋石  高硅熔劑性褐鐵礦

1  前言

燒結礦作為我國當前高爐冶煉生產(chǎn)的主要原料之一，其質量好壞對于煉鐵生產(chǎn)有著重要的影響[1-3]。因包鋼白云鄂博鐵精礦為含K2O、Na2O、F鐵精礦[4]，SiO2含量較低，燒結工藝為了保證燒結礦SiO2含量控制到5.0%，配加了1%-3%蛇紋石，大幅增加了包鋼燒結生產(chǎn)的成本?；诖?，本文針對包鋼燒結鐵料結構，進行了高硅熔劑性褐鐵礦替代蛇紋石的燒結試驗研究，試驗過程對高硅熔劑性褐鐵礦的物化性能、燒結性能以及所制備燒結礦的冶金性能及礦物組成進行了系統(tǒng)分析，提出了高硅熔劑性褐鐵礦在包鋼燒結使用的技術方案，可為包鋼燒結生產(chǎn)優(yōu)化鐵料結構及熔劑結構，同時大幅降低燒結生產(chǎn)成本提供技術支持。

2  試驗原料的化學成分及粒度組成

2.1  試驗原料的化學成分

試驗用原料的化學成分見表1。

由表1可知：高硅熔劑性褐鐵礦原礦Ig與FMG混合粉基本一致，選后高硅熔劑性褐鐵礦Ig要高于FMG混合粉，ZnO含量高，選別后ZnO有富集現(xiàn)象出現(xiàn)；原礦堿金屬鉀含量與巴潤精礦相當，P含量明顯低于海運礦；原礦SiO2含量較高，鐵品位低，經(jīng)水洗重選后，品位明顯提高，SiO2含量明顯降低。

2.2  試驗原料粒度組成

試驗原料的粒度組成見表2。

3  試驗方案

在燒結礦SiO2含量控制為5.0%、MgO含量2.0%、堿度2.0的條件下，基準點配料方案為使用蛇紋石調整燒結礦SiO2含量，試驗點各方案為燒結停止使用蛇紋石，使用高硅熔劑性褐鐵礦及選后高硅熔劑性褐鐵礦調整燒結礦SiO2含量，其中2#方案與1#方案所有原料配比一致，區(qū)別在于2#方案是將選后高硅熔劑性褐鐵礦粒度進行了細化（＜1mm達到100%），試驗方案見表3。

4  燒結杯試驗結果及分析

4.1  燒結礦化學成分分析（表4）

由表4可知：

（1）各試驗點燒結礦SiO2含量控制在5.0±0.05%，MgO含量在2.0±0.06%，堿度穩(wěn)定，F(xiàn)eO含量控制在8.5±0.5%，說明燒結過程水碳控制穩(wěn)定。

（2）與配加蛇紋石相比，燒結配加選后高硅熔劑性褐鐵礦及高硅熔劑性褐鐵礦后，燒結礦品位呈上升趨勢。

4.2  燒結工藝指標變化（見表5）

由表5可知：

（1）在水碳一致前提下，配加選后高硅熔劑性褐鐵礦后，燒結礦轉鼓強度明顯降低，燃耗升高，主要原因為選后高硅熔劑性褐鐵礦在燒結過程中形成的未熔礦石強度差所致，為了改善選別后褐鐵礦的燒結性能，采取將粗粒度選后高硅熔劑性褐鐵礦磨至＜0.5mm粒級占比為100%的技術措施，使選后高硅熔劑性褐鐵礦作為粘附粉，促使其完全礦化，減少未熔區(qū)內(nèi)選別后褐鐵礦量，改善燒結礦強度，提高成品率。

（2）在燒結礦化學成分穩(wěn)定及燒結垂速控制穩(wěn)定前提下，小比例使用高硅熔劑性褐鐵礦，燒結礦成品率稍有下降，干燒成率、燃耗及轉鼓強度變化不明顯。

4.3  燒結礦冶金性能

燒結礦冶金性能如表6所示。

由表6表可知：

（1）燒結配加高硅熔劑性褐鐵礦后，燒結礦還原性較基準點提高5.44個百分點，還原粉化率提高5.90個百分點，可見配加熔劑性高硅褐鐵礦有利于高爐間接還原發(fā)展，改善高爐煤氣利用。

（2）燒結配加高硅熔劑性褐鐵礦后，滴落溫度區(qū)間降低，滴落區(qū)間變窄，原因為在燒結過程高硅熔劑性褐鐵礦未完全礦化，導致燒結礦SiO2富集程度高，在軟熔過程中，F(xiàn)eO與SiO2反應，形成低熔點橄欖石提前滴落。

4.4  巖礦相分析

對基準、2#及4#三個試驗點燒結礦礦相結構和礦物組成進行了分析，見圖3-1—3-6及表7。

由圖3-1~3-6及表7可知：

（1）基準點赤鐵礦與板狀鐵酸鈣交織結構較為發(fā)育（見圖3-1），2#燒結礦橄欖石較為發(fā)育，且與磁鐵礦和針狀鐵酸鈣形成熔蝕結構（見圖3-2），分布較為均勻廣泛，可見通過褐鐵礦細磨可改善燒結礦礦物組成及結構，褐鐵礦在燒結過程中殘存顆粒強度差的燒結特性，從而改善褐鐵礦燒結的燒結礦冷態(tài)強度。

（2）與基準點相比，3#燒結礦鐵酸鈣含量提高，且多呈磁鐵礦與針狀鐵酸鈣交織結構及赤鐵礦與針狀鐵酸鈣交織結構（見圖3-3及3-4），結晶結構緊密。局部存在礦橄欖石、赤鐵礦及磁鐵礦液相交織結構（見圖3-5），此結構中空隙較大，赤鐵礦多為顆粒狀，連晶強度差，此結構的形成應為大粒度褐鐵礦在燒結過程中與堿性熔劑反應生成，對燒結礦轉鼓強度不利。

（3）但因褐鐵礦平均粒度較大，參與礦化反應能力弱，在燒結過程中主要礦物顆粒中赤鐵礦再結晶存在于燒結礦中，進入液相區(qū)的SiO2含量較基準點低，有利于白云鄂博鐵精礦及細粒度澳粉與堿性熔劑發(fā)生礦化反應生成磁鐵礦與針狀鐵酸鈣熔蝕結構及赤鐵礦與針狀鐵酸鈣交織結構，改善鐵酸鈣的生成、燒結礦強度和還原性。

（4）基準點燒結礦局部存在硅酸二鈣（見圖3-6），而2#及3#燒結礦中沒發(fā)現(xiàn)硅酸二鈣存在。分析原因認為蛇紋石平均粒度較高硅熔劑性褐鐵礦小，因此在燒結混合料中配加褐鐵礦后，SiO2的偏析度較大，與堿性熔劑接觸的動力學條件差，不易生成硅酸二鈣。

5  結論

（1）燒結停止使用蛇紋石，使用選后高硅熔劑性褐鐵礦調整燒結礦SiO2含量，該褐鐵礦在燒結鐵料中的配比為10.2%，可降低燒結配礦成本，燒結礦品位（理論計算）提高0.03個百分點，但燒結礦質量及工藝指標明顯變差，轉鼓降低1.87個百分點，燃耗提高1.06kg/t，燒結礦Zn含量增加0.093kg/t。

（2）使用選后高硅熔劑性褐鐵礦調整燒結礦SiO2含量，該褐鐵礦在燒結鐵料的配比為3.4%，可降低燒結配礦成本，燒結礦品位（理論計算）提高0.01個百分點，燒結礦質量指標變化不大，燒結礦Zn含量增加0.02kg/t。

（3）綜合考慮燒結礦產(chǎn)質量、有害元素控制及系統(tǒng)降本，建議公司采購區(qū)內(nèi)褐鐵礦原礦調整燒結礦SiO2含量，停止使用蛇紋石。

6  參考文獻

[1] 郄亞娜，呂慶，張旭升，等.TiO2含量對燒結礦礦相結構的影響[N].鋼鐵研究學報，2015，27( 11) : 21． 

[2] 向升林.SiO2與MgO在鐵酸鈣系熔體中的溶解動力學研究[D].重慶:重慶大學，2015． 

[3] 胡長慶，閆龍飛，張國柱，等.MgO/Al2O3對復合鐵酸鈣潤濕性和黏度的影響[J].燒結球團，2018，43 ( 01 ) : 6－9 + 14．

[4] 林東魯，李春龍，鄔虎林.白云鄂博特殊礦采選冶工藝攻關與技術進步[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.