2011钒钛磁铁矿烧结强化技术的系统集成8.9.ppt
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1、2011年8月10日 朱 彬,钒钛磁铁矿烧结强化技术 的系统集成,1. 引 言,近年来,随着高炉强化冶炼技术的不断发展,对作为主体炉料的烧结矿提出了更高的产质量及冶金性能要求,以便满足各类型高炉生产过程实现高产、优质、低耗、长寿的需求。为此,国内外烧结界在探索新的烧结工艺、设备、方法及优化物料结构等方面进行了大量的试验研究和生产实践工作,开发出了一系列具有创新性的技术成果,并在生产应用中取得了显著的成效,有力地推动了烧结生产及高炉冶炼等技术经济指标的不断改善。,这里主要参照目前国内外钢铁企业烧结技术应用现状及发展方向,结合攀钢钒钛磁铁矿烧结技术的研究和实践,重点介绍4个方面的技术应用成果: 烧
2、结物料结构优化技术; 烧结原料强化制粒技术; 烧结过程强化固结技术; 烧结矿冶金性能改善技术。 并对钒钛矿烧结强化措施进行了概括,旨在对德钢推进260m2烧结机达产达效和大比例配加钒钛磁铁矿烧结的工作提供有益帮助。,2. 烧结物料结构优化技术,因铁矿石自身特性各不相同,故在烧结过程中的高温行为和作用亦有一定差别,体现在各种烧结物料的不同搭配会直接影响到烧结矿的产量和质量水平,特别是近年来国内外烧结机不断向大型化方向发展,相应带来台车面积增大、混合料层增厚、上料强度升高等工艺条件的重大变化,与小型烧结机相比,在配套技术条件、工艺控制参数等方面已有很大不同,这使优化物料结构成为烧结机增产增效的关键
3、技术之一。下面结合典型企业的具体事例,介绍最新的烧结物料结构优化的技术应用情况。,2.1 案例一:鞍钢的烧结物料结构优化 鞍钢本部常用的大宗铁精矿多达4种,另外还有澳大利亚、巴西、印度等国的进口富矿粉及周边地区的多种国产富矿粉,以及本厂回收的其它含铁杂料,在烧结物料结构方面表现出“铁原料品种多,粒度组成和化学成分差异大”的问题。为此,鞍钢采用“步长加速法”的最优试验设计方法,进行了烧结合理配矿的试验研究,并寻找到烧结矿等值线图,建立了烧结合理配矿的统计模型,根据该模型可探索各种矿不同搭配后烧结的规律性,实现了资源的合理配置。2003年鞍钢炼铁总厂二烧车间实践证明:烧结采用优化配矿技术后,各项技
4、术经济指标显著改善(见表1)。,表1:鞍钢烧结优化配矿工业性试验结果统计,2.2 案例二:承钢的烧结物料结构优化 承钢每年约自产70万t钒钛磁铁精矿,但不能满足炼铁生产发展的需要。为了既能弥补供给不足,又能充分发挥钒钛资源的产业优势,每年还从新西兰进口30万t左右的钒钛磁铁精矿。因钒钛矿比普通矿的烧结性能差,因此,承钢很重视烧结物料结构优化技术的应用研究。主要措施之一,就是针对现有铁原料配用条件,增配部分普通富矿粉来改善烧结物料结构,适当降低混合料中的TiO2含量,进一步改善混合料粒度组成,提高烧结过程料层透气性,实践证明这种物料结构的优化效果非常明显(见表2)。,表2:承钢钒钛烧结优化配矿工
5、业性试验结果统计,2.3 案例三:石钢的烧结物料结构优化 石家庄钢铁公司过去较长时期是以自熔性烧结矿为主要原料,由于配用的铁原料品种繁多,仅磁铁精矿就有7种之多,加之对每种单一精矿的烧结性能又不清楚,致使烧结矿的产、质量水平一直比较低,严重影响了高炉的技术经济指标。为了扭转这种局面,石钢近年来加强了烧结物料结构优化的技术研究,并取得烧结矿产量提高1.1%,成品率提高3.7%,转鼓强度提高4.2%,粉末减少7.6%,中温还原率提高3.4%,低温还原粉化率降低2.3%,以及软熔滴落性能明显改善等综合效果(见表3)。,表3:石钢烧结优化配矿工业性试验结果统计,2.4 案例四:湘钢的烧结物料结构优化
6、湘潭钢铁公司由于也进行了烧结物料结构优化的相关试验研究没有自己的铁矿山,所用铁原料来源比较杂,最多时矿种超过30种,并以褐铁矿为主,全铁品位较低,S、P等有害元素含量偏高,尤其是各种矿石的烧结性能参差不齐,致使烧结矿质量性能指标长期以来总体表现不佳。对此,湘钢近年来。结果表明,在湘钢现行原料供给条件下,烧结使用进口富矿粉的最佳比例在30%40%之间,其中印度矿粉的配比不宜超过20%,并且应与其它进口矿粉搭配使用;按优化配料的研究成果组织试生产后,取得了烧结矿产量提高1.5%,成品率提高2.6%,转鼓强度提高3.1%,粉末减少5.2%等综合效果。,2.5 案例五:日本钢企的烧结物料结构优化 日本
7、是一个铁矿石资源非常贫乏的国家,每年需要从世界各地进口大量的铁矿石。面对种类繁多的铁原料市场,日本在选择烧结用铁矿粉时,主要通过实验室试验先研究拟购铁矿粉的烧结特性,然后摸索从已购入的铁矿粉中能否合理搭配生产出高质量的烧结矿。如新日铁在用澳大利亚A区富矿粉做烧结试验时,发现这种矿虽TFe品位很高,但所含SiO2偏低、Al2O3偏高,是造成所配烧结矿强度差、成品率低、冶金性能不好的主要原因,为此他们采用以物料结构优化为主的技术措施很好的改善了配用这种矿后的烧结矿质量。此外,日本北海道大学、住友金属等钢铁研究机构也采用类似的技术措施在高铁、低硅、高铝的铁原料条件下,成功通过合理配矿、控制混合料粒度
8、组成等手段确保了烧结矿的产、质量水平,并在生产应用后取得烧结矿产量提高1.8%,成品率提高3.1%,转鼓强度提高2.5%,粉末减少5.7%等良好效果。,2.6 案例六:澳洲矿企的烧结物料结构优化 澳大利亚是世界铁矿石的主要供应产地,其铁矿贮量超过400亿t,每年生产优质铁原料的能力高达1.52.5亿t,分别隶属于哈默斯利、纽曼山、罗布河、杨迪矿等五个矿山公司。针对澳矿高铁、低硅的基本特性,为了确认其应用于烧结的相关技术特点,澳大利亚各矿山公司在每一批次澳矿投入国际市场前,均要进行烧结特性及相关优化配矿方面的实验室研究和中间规模试验,并经常与其它国家大型钢企的烧结厂联合开展大规模的工业性试验研究
9、。实践证明,虽然多数澳矿属高铁、低硅类型的烧结性能较差的赤铁矿,但通过优化烧结配料结构等措施就可以有效改善烧结矿质量;实际生产中结合企业自身条件,采用适宜的优化配矿技术后,已取得烧结矿产量提高2.7%,成品率提高4.4%,转鼓强度提高3.6%,粉末减少6.5%,中温还原率提高2.8%,低温还原粉化率降低3.9%,软熔滴落性能明显改善等提高烧结矿产、质量水平的综合效果。,3. 烧结混合料强化制粒技术,从烧结造块的基本理论看,烧结混合料的结构必须具有“能保持良好孔隙度和尽可能大的料层比表面积”的特性,因为这是保证烧结过程料层透气性,提高烧结矿产、质量水平的重要前提。同时,制粒小球的质量对提高烧结矿
10、强度指标至关重要。烧结工序优化配料结构的一个重要内容,就是要最大限度地改善混合料的制粒性能,增加有效球粒子比例,减少未成球的细粒级含量。鉴于混合料制粒的重要性,国内外钢铁企业长期以来始终将改善烧结混合料制粒性能作为一项重大课题进行试验研究,相继开发出许多强化制粒的新技术、新措施,并在生产应用中取得了显著的效果。,3.1 从混匀过程强化制粒效果 随着烧结机向着大型化发展,烧结料层厚度也得到普遍提高,一般都能达到700mm以上。但是,料层厚度提高后,相应的料层透气性也会随之变差,这就对混合料的制粒质量和粒度组成提出了更高的要求。据了解,为了显著改善混合料处理设备的制粒性能,目前国内外大型烧结机均从
11、以下3个方面采取了强化混匀过程、改善制粒效果的综合技术措施: 延长混合制粒时间,将传统工艺中的一次混合时间由3060s延长到110130s,二次混匀时间由5080s延长到180240s。日本新日铁、韩国项浦、国内宝钢等企业甚至还增设了三段混合,并将混合制粒时间延长到480s以上。 在混合机进出料端口设导料板和挡圈,并安装强化造球挡料板。 采用含油尼龙衬板和雾化喷水装置。 以上这些技术措施的实施,有效提高了混合料的成球率和小球强度,极大地改善了烧结过程的料层透气性,为厚料层烧结创造了条件。,3.2 通过精矿预制粒强化制粒效果 传统烧结工艺一般是在配料室将所有原燃料一次性配入,通过一、二混混合制粒
12、或造球后布到台车上烧结。由于铁精矿粒度过细或过粗时,在混合制粒过程中并不易成球,致使混合料粒度组成较差(即3 mm的球粒子偏少,1mm的细粒级偏多),对烧结料层透气性和烧结矿产、质量产生不良影响。针对此问题,中南大学烧结球团研究所近年来研发出一种“精矿预制粒”工艺,即采用先把精矿配入一定比例生石灰和适当的水,在圆盘造球机上制粒,使精矿成为直径在13mm的小球;铁粉矿与剩余生石灰、其它熔剂、燃料一起先单独加水混合,之后再与预制成一定球粒子的精矿混合,进行所有混合料的二次混匀制粒。这是另一种将烧结工艺和球团工艺集于一身的“复合烧结法”。,与传统烧结工艺相比,这种“复合烧结法”技术具有两个方面的优点
13、: 一是生石灰与精矿在圆盘造球机中混匀制粒,强化了精矿的制粒效果,促进了混合料制粒小球强度的提高,使得在改善烧结料层透气性的同时,也能使烧结矿强度和成品率得到提高; 二是精矿配适量生石灰预先制粒后,能在混合料中形成局部高碱度,有利于促进局部铁酸钙的优先生成,使铁酸钙和硅酸盐相的总含量增加,尤其在使用钒钛铁精矿时,还能使钙钛矿和脆性玻璃相的总含量有所减少,从而使烧结矿的转鼓强度和中温还原率提高,低温还原粉化率降低,软熔滴落性能改善。,3.3 采用燃料及熔剂分加技术强化制粒效果 燃料及熔剂分加技术早已得到工程化应用(其流程关系见图1所示) ,采用先在配料室配加部分燃料及熔剂,形成具有一定碱度和配碳
14、量的混合料,经过一次混合机混匀制粒后,在混合料转运到二次混合机前再将剩余的燃料及熔剂第二次加入进行混匀造球,形成内外燃料含量不同、表里碱度构成不一的制粒小球。生产实践证明,采用这种工艺方法可以显著改善混合料的制粒性能,提高料层透气性,从而提高烧结矿的产、质量水平,降低燃料消耗,并改善烧结矿的冶金性能,是强化烧结混合料制粒的主要技术措施之一。,表4:包钢熔剂分加工业性试验结果统计,3.4 采用小球团造球盘强化制粒效果 加拿大JR.Wlikaisye研究发现,粒度大而均匀的混合料其料层透气性最佳。传统烧结工艺一般采用两次混合机混匀制粒,多数混合料中3mm的球粒子仅占40%65%,而1mm和0.5m
15、m的细粒级较多,布料过程中这些细粒级粉料往往填充在大颗粒之间,严重恶化了烧结料层的透气性。日本稻角忠弘博士研究表明,一般烧结混合料的料层孔隙率仅为0.250.30,远远低于良好料层孔隙率应达0.420.49以上的要求。因此,研究一种粒度大而均匀的烧结混合料混匀造球技术成为提高烧结矿产、质量水平的重要发展方向。,我国是一个铁矿石资源相对贫瘠的国家,无论是磁铁矿还是赤铁矿,原矿的全铁品位普遍偏低,多数都需要经过细磨精选后才能有效应用于烧结造块。为了解决这类细精矿“制粒性能差、料层透气性不好”的烧结难题,早在上世纪60年代,中南工业大学、北京钢铁研究总院等单位就开始进行小球团烧结的试验研究,此方法的
16、技术要点是采用专用圆盘造球机进行混匀造球,以取代传统的二次混合机混匀制粒,并把适合于烧结工艺的小球团粒径调控在58mm范围内。1981年日本钢管公司研究了类似的HPS球团烧结法,并于1988年在日本福山5#烧结机上实施。研究表明,这种烧结矿由众多58mm的小球团熔结而成,因为当烧结温度达到一定水平时,球团的外表面会产生一定数量的液相,而球体本身仍以固体状态存在,球体颗粒与液相间的毛细力使球团间相互熔结。两种工艺的比较结果见表5。,表5:球团烧结工艺与传统烧结工艺的比较情况,球团烧结工艺在原料粒度要求上比传统烧结工艺要高些,但所得成品烧结矿在大多数质量性能指标上都要好很多。正是由于小球团烧结技术
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