CN105219951A - 一种高品位烧结矿的烧结方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高品位烧结矿的烧结方法，其步骤是：第一，将豆状褐铁矿中+5mm粒度部分筛出；第二，将豆状褐铁矿中-5mm粒度部分和生石灰、固体燃料混合制粒，制成二元碱度（CaO/SiO₂）为4.0-10.0的烧结准颗粒，将这部分原料记为P1；所述生石灰粒度为-1mm，固体燃料粒度为-3mm；第三，将豆状褐铁矿中+5mm粒度部分和混匀矿、返矿、烧结粉混合，制成烧结准颗粒，将这部分原料记为P2，所述混匀矿不包括豆状褐铁矿；第四，将原料P1和P2混合、布料、点火、烧结，得到成品烧结矿。本发明的烧结方法能提升成品烧结矿的铁品位，为优化高炉炉料结构、降低铁水成本提供有效技术手段。

Description

一种高品位烧结矿的烧结方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金中的烧结矿的烧结工艺方法技术领域。

背景技术

烧结矿是高炉最重要的含铁炉料，据统计，某企业2013年高炉炉料结构中烧结矿占比将近70%。受到近年铁矿石资源劣质化的影响，烧结粉矿中脉石含量持续提高，自2001年至今，烧结矿T.Fe含量已从最高时的59.15%降到了目前的57.70%左右，同时SiO₂升高了0.5%，Al₂O₃上升了0.25%，分别提高至4.92%和1.74%。在保证入炉品位的前提下，烧结铁品位的降低，直接导致高价位球团矿用量增加，不利于铁水成本降低。

在目前的资源条件下，提高烧结铁品位的技术措施有以下二条：

（1）烧结配矿中多用高品位矿石，比如高品位精粉资源。但是，一方面，由于精粉资源自身特点（粒度细，含水高；同化温度高，液相流动性好等），多用精粉可能给物料装卸、转运过程带来困难，也可能给制粒、烧结过程带来负面影响；另一方面，市场上精粉资源有限，加之价格较高，多用精粉成本上不一定合算。

（2）降低烧结矿CaO含量、降低烧结矿MgO含量。在目前的配矿结构和操作制度下，降低CaO用量，意味着烧结粘接液相的减少，有可能对烧结产量、质量产生负面影响，且降低幅度不可能很大，提品位的效果相对有限。至于降低烧结MgO含量，同时要与高炉MgO添加方式相匹配，需要“烧结-高炉”统筹兼顾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高品位烧结矿的烧结方法，该烧结方法能提升成品烧结矿的铁品位，为优化高炉炉料结构、降低铁水成本提供有效技术手段。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种高品位烧结矿的烧结方法，其步骤是：

第一，将豆状褐铁矿中+5mm粒度部分筛出；

第二，将豆状褐铁矿中-5mm粒度部分和生石灰、固体燃料混合制粒，制成二元碱度（CaO/SiO₂）为4.0-10.0的烧结准颗粒，将这部分原料记为P1；

第三，将豆状褐铁矿中+5mm粒度部分和混匀矿、返矿、烧结粉混合，制成烧结准颗粒，将这部分原料记为P2，所述混匀矿不包括豆状褐铁矿；

第四，将原料P1和P2混合、布料、点火、烧结，得到成品烧结矿。

所述第二步中的生石灰粒度为-1mm。

所述第二步中的固体燃料粒度为-3mm。

本发明以提高CaO利用效率为基本出发点，适当提高豆状褐铁矿为核矿石的烧结准颗粒的二元碱度，使烧结准颗粒全部生成液相，因为液相具有比较高的碱度，这部分液相流动性较好，具有较高的粘接效率。虽然这部分豆状褐铁矿的局部碱度较高，意味着这部分矿石周围需要的CaO量增加，但是由于其生成的液相具有较高的粘接效率，对整个烧结体系而言，CaO的需求量反而降低，因此烧结矿铁品位得以提升。

本发明的烧结方法可明显的提高烧结熔剂的利用效率，从而在配矿结构相同的条件下，与传统烧结相比，烧结熔剂用量降低，从而成品烧结矿的铁品位得以提升，为优化高炉炉料结构、降低铁水成本提供有效的技术手段。

附图说明

图1为本发明高品位烧结矿的烧结方法流程图。

图2为本发明分碱度烧结豆状褐铁矿（-5mm）的反应行为示意图；图中豆状褐铁矿简称豆矿；L代表液相。

图3为常规烧结豆状褐铁矿的反应行为示意图；图中豆状褐铁矿简称豆矿；L代表液相；P代表孔洞；小多边形代表二次赤铁矿。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图1，一种高品位烧结矿的烧结方法，其步骤是：

第一，将豆状褐铁矿中+5mm粒度部分筛出；

第二，将豆状褐铁矿中-5mm粒度部分和生石灰、固体燃料混合制粒，制成二元碱度（CaO/SiO₂）为4.0-10.0的烧结准颗粒，将这部分原料记为P1；所述生石灰粒度为-1mm，固体燃料粒度为-3mm；

第三，将豆状褐铁矿中+5mm粒度部分和混匀矿、返矿、烧结粉混合，制成烧结准颗粒，将这部分原料记为P2，所述混匀矿不包括豆状褐铁矿；

第四，将原料P1和P2混合、布料、点火、烧结，得到成品烧结矿。

本发明的一种高品位烧结矿的烧结方法在下文中简称为分碱度烧结。

本发明分碱度烧结与传统烧结过程中豆状褐铁矿的反应行为如图2和图3所示。对于分碱度烧结而言，-5mm的豆状褐铁矿最终全部生成液相，由于液相具有较高的二元碱度，其液相流动相大，粘接效率高，因此可以降低烧结熔剂的用量，从而提升成品烧结矿的铁品位。对于传统烧结而言，由于豆状褐铁矿形成的烧结准颗粒的二元碱度相对较低（对于小颗粒而言二元碱度为2.0-2.2；对于大颗粒而言二元碱度为0.6-0.7），同时豆状褐铁矿具有极强的反应性，豆状褐铁矿核矿石快速的溶入其粘附粉层生成的初始液相，因而液相中Fe₂O₃/CaO的比例升高，二元碱度CaO／SiO₂降低，SiO₂和Al₂O₃的含量升高，这导致液相的流动性降低，粘接性能下降，实际上这部分CaO生产的液相没有被有效利用，为了提高液相的粘接效率，需要较多的熔剂用量，因此成品烧结矿铁品位较低。

对于本发明的分碱度烧结法有以下几点说明：

（1）将豆状褐铁矿中+5mm部分筛出的原因如下：

一方面，这部分大粒度的矿石在分碱度制粒时虽然会粘附生石灰而形成烧结准颗粒，但是矿石粒度越大，要达到设定的烧结准颗粒的高碱度所需粘附的生石灰也越多，粘附层也就越厚。经计算，核矿石的直径为5mm时，烧结准颗粒的二元碱度达到8.0，那么粘附层的厚度要达到1mm，随着核矿石尺寸的进一步增大，粘附层的厚度也逐渐增厚，而在目前的制粒工艺条件下，粘附层厚度达到1mm以上相对困难。

另一方面，核矿石尺寸越大，其形成的烧结准颗粒完全同化，即完全生成液相的时间也越长，因此大粒度核矿石形成的烧结准颗粒即便达到了设定的二元碱度（足够的粘附层厚度），在烧结过程中也难以完全同化，导致生石灰残存，既浪费了烧结熔剂，又对烧结矿的结构强度产生负面影响。

（2）豆状褐铁矿中+5mm部分和混匀矿（不包括豆状褐铁矿）、返矿、烧结粉混合制粒，这样做有以下两点好处：第一，豆状褐铁矿中+5mm部分的矿石表面形成粘附层，由于粘附层以矿石成分为主，所以这层粘附层有阻挡初生液相（源自P1）和核矿石反应的作用，在一定程度上有助于提高熔剂的利用效率；第二，豆状褐铁矿中+5mm部分的矿石在烧结过程中残存下来的可能性加大，这样烧结料层透气性得到改善。

（3）将全部固体燃料加入到豆状褐铁矿-5mm以下部分（同时加入生石灰，混合制粒，形成烧结准颗粒），即烧结准颗粒P2不含有固体燃料，这样做的原因是：首先，分碱度烧结时，将全部生石灰加入-5mm部分的豆状褐铁矿中，意味着烧结过程中绝大部分液相发源于-5mm的豆状褐铁矿与生石灰的反应，因此，需要较多的热量以保证这部分固体原料全部转化为液相；其次，为抑制源自P1的液相与烧结准颗粒P2发生化学反应（即尽量不改变源自P1的液相成分），而只发生物理粘接，因此需要较少的热量以保证上述过程的进行；最后，即便烧结准颗粒P2中不含固体燃料，由于烧结过程的传热作用，也可以确保P2部分的烧结原料被加热到适宜的温度，使烧结过程得以维持。

（4）生石灰和固体燃料的粒度控制。生石灰粒度控制在-1mm，是为了优化生石灰和-5mm的豆状褐铁矿的制粒过程，强化烧结准颗粒P1的强度。固体燃料粒度控制在-3mm，是防止大粒度（比如+3mm）的燃料颗粒自身形核（即生石灰包裹固体燃料形成烧结准颗粒），从而降低CaO的利用效率。

本发明分碱度烧结方法与常规烧结方法的主要差异如表1所示。

表1分碱度烧结方法与常规烧结方法的主要差异

实施例：

为了表明分碱度烧结和常规烧结的差异，进行了一系列的烧结锅试验，对试验有以下几点说明：

（1）改变-5mm部分豆状褐铁矿形成的烧结准颗粒的二元碱度（CaO/SiO₂），考察的二元碱度分别为10.0、8.0、6.0和4.0，与实施例1-4相对应。常规烧结试验简记为JZ（即基准），而分碱度烧结以RX表示，X代表具体的二元碱度（即10.0、8.0、6.0或4.0）；

（2）在单个实施例中保证JZ试验和分碱度试验的配矿结构相同，也就是烧结配料中豆状褐铁矿和巴西矿的比例相同。需要指出，由于不同的分碱度值会导致初生液相的粘接效率有所差异，因此不同实施例之间的配矿结构并不相同；

（3）在单个实施例中保证JZ试验和分碱度试验的焦粉用量相同，同时要求保证烧结成品率近似。

（4）根据以上所述的分碱度烧结的技术特点，即分碱度烧结时烧结液相的粘接效率更高，因此与常规烧结相比，在燃料配比相同、烧结成品率近似的条件下，烧结熔剂（生石灰）用量有降低的空间。具体表现在烧结配料结构表中（比如表2中），R10的生石灰用量低于JZ试验。同时由于生石灰用量不同，所以在表中（比如表2中），JZ试验和分碱度试验R10的矿石配比有所差异；

（5）由于分碱度烧结在燃料配比相同、烧结成品率近似的条件下，允许更低的生石灰用量，因此成品烧结矿JZ试验的二元碱度（CaO/SiO₂）较高，全铁（T.Fe）较低，而分碱度烧结的二元碱度（CaO/SiO₂）较低，全铁（T.Fe）较高。

实施例一（分碱度为10.0）：

当-5mm部分豆状褐铁矿形成的烧结准颗粒的二元碱度为10.0时，保证配矿结构相同的前提下（豆状褐铁矿:巴西矿=26:74），分碱度烧结与常规烧结的烧结锅试验结果对比如下，烧结配料结构如表2所示，烧结成品率及成品烧结矿成分见表3。

表2烧结配料结构（mass%）

注：上表中豆状褐铁矿简称为豆矿

表3烧结成品率及成品烧结矿成分（mass%）

由试验结果可知，在配矿结构相同及燃料配比相同的条件下，分碱度烧结（-5mm部分豆状褐铁矿形成的烧结准颗粒的二元碱度为10.0）与常规烧结相比，烧结成品率基本相同，但是成品烧结矿铁品位提高，提高幅度达到1.11个百分点。

实施例二（分碱度为8.0）：

当-5mm部分豆状褐铁矿形成的烧结准颗粒的二元碱度为8.0时，保证配矿结构相同的前提下（豆状褐铁矿:巴西矿=30:70），分碱度烧结与常规烧结的烧结锅试验结果对比如下，烧结配料结构如表4所示，烧结成品率及成品烧结矿成分见表5。

表4烧结配料结构（mass%）

注：上表中豆状褐铁矿简称为豆矿

表5烧结成品率及成品烧结矿成分（mass%）

由试验结果可知，在配矿结构相同及燃料配比相同的条件下，分碱度烧结（-5mm部分豆状褐铁矿形成的烧结准颗粒的二元碱度为8.0）与常规烧结相比，烧结成品率基本相同，但是成品烧结矿铁品位显著提高，提高幅度达到1.45个百分点。

实施例三（分碱度为6.0）：

当-5mm部分的豆状褐铁矿形成的烧结准颗粒的二元碱度为6.0时，保证配矿结构相同的前提下（豆状褐铁矿:巴西矿=41:59），分碱度烧结与常规烧结的烧结锅试验结果对比如下，烧结配料结构如表6所示，烧结成品率及成品烧结矿成分见表7。

表6烧结混合料配料结构（mass%）

注：上表中豆状褐铁矿简称为豆矿

表7烧结成品率及成品烧结矿成分（mass%）

由试验结果可知，在配矿结构相同及燃料配比相同的条件下，分碱度烧结（-5mm部分豆状褐铁矿形成的烧结准颗粒的二元碱度为6.0）与常规烧结相比，烧结成品率基本相同，但是成品烧结矿铁品位提高，提高幅度达到1.16个百分点。

实施例四（分碱度为4.0）：

当-5mm部分的豆状褐铁矿形成的烧结准颗粒的二元碱度为4.0时，保证配矿结构相同的前提下（豆状褐铁矿:巴西矿=70:30），分碱度烧结与常规烧结的烧结锅试验结果对比如下，烧结配料结构如表8所示，烧结成品率及成品烧结矿成分见表9。

表8烧结混合料配料结构（mass%）

注：上表中豆状褐铁矿简称为豆矿

表9烧结成品率及成品烧结矿成分（mass%）

由试验结果可知，在配矿结构相同及燃料配比相同的条件下，分碱度烧结（-5mm部分豆状褐铁矿形成的烧结准颗粒的二元碱度为4.0）与常规烧结相比，烧结成品率基本相同，成品烧结矿铁品位提高了0.72个百分点，可见分碱度烧结表现出了一定的优势，但是提品位的效果不及分碱度为6.0-10.0时的效果。

Claims (3)

1.一种高品位烧结矿的烧结方法，其特征是：

将豆状褐铁矿中+5mm粒度部分筛出；

第二，将豆状褐铁矿中-5mm粒度部分和生石灰、固体燃料混合制粒，制成二元碱度（CaO/SiO₂）为4.0-10.0的烧结准颗粒，将这部分原料记为P1；

第三，将豆状褐铁矿中+5mm粒度部分和混匀矿、返矿、烧结粉混合，制成烧结准颗粒，将这部分原料记为P2，所述混匀矿不包括豆状褐铁矿；

将原料P1和P2混合、布料、点火、烧结，得到成品烧结矿。

2.根据权利要求1所述的高品位烧结矿的烧结方法，其特征是：所述第二步中的生石灰粒度为-1mm。

3.根据权利要求1所述的高品位烧结矿的烧结方法，其特征是：所述第二步中的固体燃料粒度为-3mm。