济钢生产镁质球团矿的试验研究与实践.pdf

第33卷 第1期 2011年2月 山东冶金 Shandong Metallurgy Vol.33 No.1 February 2011 摘要 济钢选择配加高氧化镁铁矿经济原料， 分别在实验室和球团竖炉进行了氧化镁含量2镁质球团矿试验研究和生 产试验应用。研究和生产实践表明 在原料配比碱性精粉35～40、 酸精粉50～55， 球团矿氧化镁含量2.0～2.3、 硅含量5～6％， 焙烧温度控制在1 160～1 180 ℃情况下， 能够生产出抗压强度2 350 N/个的合格镁质球团矿， 吨矿降低原 料成本72.68元， 具有显著的经济效益。 关键词 镁质球团矿； 高氧化镁铁矿； 经济原料； 原料配比； 成本 中中图分类号号 F046.6文献标识码 A文章编号 1004-4620 （2011） 01-0031-03 􀥄􀥄􀥄􀥄􀥄􀥄􀥄􀥄􀥄􀥄􀧄 􀥄􀥄􀧄 􀥄􀥄􀥄􀥄􀥄􀥄􀥄􀥄􀥄􀥄􀧄 􀥄􀥄􀧄 试验研究试验研究 收稿日期 2010-05-12 作者简介 贺建峰， 男， 1962年生， 1984年毕业于包头钢铁学院钢铁 冶金专业。现为济钢技术中心高级工程师， 济南市第八届专业技 术拔尖人才， 从事炼铁技术工作。 1前言 济钢球团厂有4座球团竖炉， 以生产酸性球团 矿为主， 高炉炼铁以酸性球团矿、 块矿同高碱度烧 结矿搭配使用， 保证了高炉高效、 稳定运行。进入 2009年， 国内原料资源发生较大变化， 为降低炼铁 成本， 济钢采取了烧结生产大量配加使用印度、 澳 洲高铝粗粉等经济料的措施， 致使高炉炉渣中Al2O3 明显升高， 给高炉操作带来了很大难度。为此， 球 团矿生产采取了提高氧化镁含量的措施。 提高球团矿氧化镁含量， 可选择在原料中配加 镁质熔剂和使用高氧化镁铁矿原料两种途径实 现。通过分析所用原料， 认为配加低价格的高氧化 镁经济铁矿生产镁质球团矿最为合理。为确保球 团竖炉正常生产， 济钢通过实验室模拟试验， 在掌 握氧化镁含量提高后对球团矿质量及生产的影响 后， 确定可行的方案， 进行了工业试验和生产应用。 2实验室试验 2.1原料情况 受市场资源的影响， 2009年济钢球团生产用料 由进口长协矿为主转向济钢钢城矿业自产碱性和 国内杂精粉为主的原料结构， 所用原料化学成分见 表1。与进口精粉相比 （除俄罗斯精粉外） ， 国内精 粉的粒度较粗， 一些品种氧化镁含量较高， 为通过 调整配料将球团矿氧化镁含量提高、 生产镁质球团 矿创造了条件。 2.2试验方案 虽然可通过增加使用低价格高氧化镁含量的 经济料调整原料配比， 提高球团矿氧化镁含量， 但 是低价格高氧化镁的经济料品位低、 杂质含量较 高。这些原料共同的特点是氧化硅含量高、 氧化亚 铁含量较低， 与球团生产正常使用的国内铁精粉相 比， 氧化亚铁含量一般低5～10百分点， 其焙烧时产 生的氧化放热少， 球团矿内部高温固结晶相连接强 度变差， 会造成球团矿品位低、 物理强度低、 含粉量 增加、 还原粉化率下降的缺陷。因此， 为保证球团 矿的冶金性能， 就必须研究这些料的最佳配料比 例， 同时， 现场生产过程中要调节造球流量、 黏结 剂、 烘干和焙烧参数等， 以消化配加这些经济原料 所造成的上述问题。 表2为配料方案， 方案1为球团矿正常生产用 料方案， 称为基准方案； 方案2～4为提高球团矿氧 化镁含量的不同原料配比试验方案。所有方案中 膨润土配比均为3。按精粉中SiO2的高低， 将国内 精粉分为酸性与碱性两大类配加。三元碱度即 （CaOMgO） /SiO2， 二元碱度为CaO/SiO2。 2.3原料准备和造球 实验室每次按照表2的配料比例配料5 kg， 在V 型混合机中混料5 min； 取250 g测混合料水分和粒 济钢生产镁质球团矿的试验研究与实践 贺建峰， 刘国防 （济南钢铁股份有限公司， 山东 济南 250101） 表1各种物料的化学成分及粒度组成 料种 智利 巴西mbr 巴西加斯 俄罗斯 国内碱性 刘岭精粉 钢城自产 枣庄精粉 石门精粉 沂水精粉 梅山精粉 污泥 膨润土 TFe 68.0 66.5 66.5 64.5 65.0 62.0 66.0 60.0 65.0 56.8 57.5 50.0 0 FeO 28.0 0.5 0.5 23.6 25.0 20.0 25.0 24.3 25.0 20.6 20.6 30.0 0 SiO2 3.0 2.4 2.0 0.8 3.7 11.4 4.0 8.0 8.4 7.5 5.1 2.0 50.0 CaO 0.6 0.1 0.1 0.8 0.8 0.6 0.3 2.0 0.6 1.3 3.5 10.0 3.4 Al2O3 0.4 0.8 0.8 0.9 0.5 0.8 0.8 1.1 0.3 1.5 0.7 0.2 MgO 0.70 0.24 0 5.50 2.00 0.80 1.50 2.10 0.50 3.80 1.70 5.30 4.00 Ti 0.28 0.12 1.01 0.15 0.09 0.15 0.15 0.06 0.01 0.11 P 0.04 0.03 0.04 0.05 0.02 0.05 0.05 0.25 0.04 0.02 0.21 0.10 粒度 90 85 85 60 53 40 53 53 53 53 57 100 100 注 粒度指-0.074 mm比例。 31 山东冶金2011年2月第33卷 度， 剩余料全部进行造球。造球在Φ1 000 mm 150 mm 可调速圆盘造球机上进行， 造球机倾角 45， 转速频率固定为30 Hz， 造球时间均为15 min （其中造母球2～3 min， 加料长球9～10 min， 滚动压 实3 min） 。根据测算的混合料水分并结合现场造球 盘水分损失量来确定和控制造球过程的加水量， 同 时测试生球性能和焙烧情况。 2.4生球检验、 干燥、 焙烧试验 用孔径为10、 15 mm的筛子对生球进行筛分。 取10～15 mm粒级的生球进行各项指标测试。落下 强度测定按生球从0.5 m高度落在厚度为30 mm的 钢板上不破裂的最多次数计算， 抗压强度按ISO－ 4700检测方法测试。 按照标准取10～15 mm生球进行干燥和焙烧试 验， 测试650 ℃温度下静置5 min的爆裂率， 以生球 在焙烧过程中裂纹数占总数的百分比来表示。焙 烧温度1 250 ℃， 焙烧时间30 min， 测试焙烧后强度。 2.5试验数据及分析 表3为不同方案生球及成品球性能对比。方案 2成球性能和落下强度最好， 方案4最差； 方案4爆 裂性能最佳。这与所用原料粒度有关， 方案4所用 的原料粒度较粗， 其粒度与基准用料结构粒度相差 10～15 （-0.074 mm比例） ， 成球性能和生球落下 强度低于基准方案。但其落下强度在5次/个以上， 可以满足生产需求。在方案2～4中， 氧化镁含量提 高造成了成品球团矿抗压强度的降低， 但每个方案 的抗压强度都在2 000 N/个以上。 表3不同配料方案生球及成品球性能 方案 方案1 方案2 方案3 方案4 物料成 球率/ 79.0 82.5 62.3 55.0 未爆率/ 53.0 42.5 48.0 66.8 生球落下 强度/次 6.2 7.2 5.4 5.2 成品球抗压强 度/ （N 个-1） 2 950 2 460 2 380 2 260 实验表明 随原料中MgO含量的提高， 球团矿 的抗压强度呈下降趋势。分析认为， 这主要是由于 氧化镁提高后， 增强了球团矿中磁铁矿的稳定性， 使磁铁矿氧化速率降低， 阻碍了焙烧过程中Fe2O3晶 相的生长， 引起晶相发育不均匀， 从而导致球团矿 抗压强度降低。这一问题可以通过调整生产过程 中的竖炉焙烧参数进行弥补。因此， 实验室试验表 明 济钢原料条件下， 配加国内高氧化镁含量的经 济原料具有可行性， 可以在工业生产中进行含氧化 镁2镁质球团矿试验。 3生产镁质球团矿工业试验 3.1工业试验方案 根据实验室试验情况， 选择制定了利用球团竖 炉进行镁质球团矿生产的工业试验方案， 见表4， 其 中， 膨润土配比不变， 即均为35 kg/t， 未在表中列出。 表4工业试验方案原料配比 （kg/t） 及与基准期对比 方案 基准 工业试验 对比 智利 600 0 -600 MBR 105 0 -105 国内 钢城 275 385 115 刘岭 200 200 枣庄 350 350 炼钢 污泥 45 90 45 原料成本/ （元 t-1） 657 523 -134 3.2工业试验结果及分析 3.2.1配加高氧化镁铁矿原料对生球质量的影响 配加低价格的高氧化镁铁矿原料后， 润磨前混 合料粒度 （-0.074 mm比例） 由基准期的82.88降低 到62左右。由于混合料粒度相对较粗， 不利于造 球过程中生球的压实长大， 致使所造生球水分升 高， 生球质量波动加大。尤其是生球水分， 由基准 期的8.4增加到试验期的9.6， 变化比较明显 （如 表5所示） 。 表5生球质量对比 方案 基准 工业试验 抗压强度 合格率 83.50 82.54 落下强度 合格率 87.50 85.56 生球粒度 合格率 94.10 90.08 生球 水分 8.4 9.6 粒度 82.88 62.00 3.2.2成品球团矿质量 1） 球团矿成分。检验的成品球团矿成分见表 6， 与计算值相比， 品位下降了 0.92％， SiO2提高了 2.0， Mg0提高了0.69。 表6工业试验配比球团矿成分 项目 计算值 实际值 对比 TFe 60.00 59.08 -0.92 SiO2 7 9 2 CaO 2.0 1.9 -0.1 MgO 2.00 2.29 0.69 Al2O3 1.40 1.13 -0.27 2） 物理强度。工业试验初期， 成品球团矿抗压 强度约为2 000 N/个， 约15的球团矿强度仅在1 000 方案 方案1 方案2 方案3 方案4 原料配比/ （kg t-1） 智利 340 640 255 0 巴西mbr 105 105 105 0 碱性 330 130 410 405 俄罗斯 100 0 100 0 酸性 100 100 105 570 轻烧白云石 0 23 0 0 污泥 50 50 50 50 膨润土 34 34 34 34 配料成分/ TFe 62.60 63.20 62.51 61.25 MgO 1.5 2 2 2 SiO2 4.46 4.68 4.45 7.06 CaO 1.38 1.78 1.46 2.42 三元碱度 0.56 0.81 0.78 0.63 二元碱度 0.31 0.38 0.33 0.34 表2原料配料方案及配料成分 32 N/个， 能够达到3 000 N/个的球团比例不到5。 为提高球团矿抗压强度采取以下措施 ①提高 焙烧温度， 镁含量在2.0～2.3、 氧化硅含量＞8 时， 焙烧温度控制在1 160～1 180 ℃。②实施混合 料全磨处理， 提高原料活性， 改善混合料粒度变粗 对造球的影响， 降低造球膨润土用量。③优化配置 竖炉煤气质量， 降低冷风量， 加长均热带， 延长球团 矿固结时间。 与基准期相比， 具体调整是 焙烧温度由1 100 ℃ 调整为1 160～1 180 ℃； 冷风由107 000 m3/h调整为 90 000 m3/h； 焙烧时间延长10～15 min。 经过调整生产过程控制参数， 工业试验检测 成品球团矿平均抗压强度达到2 350 N/个， 转鼓指 数为85.6， 低温还原粉化率为81.8。焙烧温度等 调整过程中球团矿的物理强度变化见表7。 表7调整过程中球团矿的物理强度变化 取样点位 焙烧温度/℃ 成品抗压/ （N 个-1） 北电振 南电振 1 1 060 1 500 1 280 2 1 080 1 600 1 500 3 1 100 1 450 1 480 4 1 120 1 480 1 350 5 1 140 2 300 2 518 6 1 160 2 375 2 518 4生产应用及效益分析 2009年5月定为基准期， 6月份为工业试验期， 7～12月份球团竖炉连续生产氧化镁在2.0的镁质 球团矿。各阶段球团生产情况见表8。检测球团矿 各项指标均符合炼铁要求， 球团竖炉利用系数、 球 团矿抗压略有降低， 但仍满足生产要求。 表8各阶段镁质球团矿生产情况 同基准期相比， 配加低价格的高氧化镁铁矿原 料生产镁质球团矿， 原料成本较低。济钢2009年 7～12月份共生产氧化镁含量2以上的镁质球团 矿13.7万t， 计算降低原料成本995.76万元， 即每吨 球团矿降低原料成本72.68元。按照球团矿品位每 降低1、 成品球降价20元/t， 实际生产镁质球团矿 品位比基准期品位降低1.8％， 经济损失为246.6万 元。因此， 生产镁质球团矿效益为749.16万元。 另外， 生产镁质球团矿， 使用低价原料， 扩展了 球团可用原料资源， 为进一步降低原料采购价格争 取了空间。高炉配加镁质球团矿后， 由于炉渣的 MgO含量提高， 从而改善了炉渣的脱硫性能， 促进 了高炉生产顺行， 为稳定增产带来了间接效益。 5结论 5.1通过配加高氧化镁铁矿原料试验， 相应调整竖 炉热工参数， 球团竖炉能够生产氧化镁含量2.0以 上的镁质球团矿。 5.2球团矿氧化镁含量2.0～2.3范围内， 球团 竖炉焙烧温度应控制在1 160～1 180 ℃， 冷却风量 在 90 000 m3/h 左右， 成品球团矿抗压强度可以达 到2 350 N/个。 5.3配加低价高镁经济料生产镁质球团矿， 适宜的 原料配比为 碱性精粉 35～40、 酸精粉 50～ 55； 球团矿中氧化镁含量 2.0～2.3、 硅含量 5～6。 5.4配加低价高氧化镁含量铁矿原料生产镁质球 团矿， 每吨可降低原料成本72.68元， 具有显著的经 济效益。 5.5高氧化镁含铁原料对生球质量、 尤其是粒度与 水分影响最为明显， 对成品球强度影响也比较大， 影响机理需要进一步研究。 期间 基准期 试验期 生产1 生产2 化学成分/ TFe 62.80 59.42 62.31 61.33 FeO 0.30 0.34 0.37 0.39 MgO 1.49 2.28 2.04 2.27 SiO2 4.97 8.54 4.90 5.82 CaO 1.23 1.78 1.57 1.69 R 0.25 0.21 0.33 0.29 耐压强度/ （N 个-1） 2 995 2 252 2 603 2 611 转鼓 （＞ 5 mm） /％ 90.40 86.19 88.32 88.20 筛粉 （＜ 5 mm） /％ 1.31 2.15 1.31 1.31 利用系数/ （t m-2 h-1） 6.724 6.685 5.818 6.143 产量/ t 21 023 34 816 40 000 62 656 原料成本/ （元 t-1） 760.8 530.0 624.0 624.0 Experimental Study and Practice of Producing Magnesia Pellet in Jinan Steel HE Jian-feng, LIU Guo-fang （Jinan Iron and Steel Co., Ltd., Jinan 250101, China） AbstractAbstract In order to produce magnesia pellets by economic raw materials added the iron ores with high magnesium oxide, Jinan Steel made experimental study and production application respectively in the laboratory and by shaft furnace. The experiments and production practice showed that it is feasible. In the raw materials ratio, the mass fraction of alkaline powder was 35 to 40 and the mass fraction of acidic powder was 50 to 55. The mass fraction of magnesium oxide in pellet was 2.0 to 2.3 and the mass fraction of silicon was 5 to 6. In the roast temperature of 1 160 to1 180 Celsius degree, eligible magnesia pellets with the compression rupture value of 2 350 N per piece were produced. 72.68 Yuan reduced the cost of raw materials per ton pellet. It had significant economic benefits. Key wordsKey words magnesia pellet; high magnesium ore; economic raw materials; material ratio; cost 济钢生产镁质球团矿的试验研究与实践贺建峰等2011年第1期 33