CN111286569B - 一种基于高炉炉渣成分指导制备低铝高铁烧结矿的方法 - Google Patents

一种基于高炉炉渣成分指导制备低铝高铁烧结矿的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于高炉炉渣成分指导制备低铝高铁烧结矿的方法，以保证高炉炉渣流动性为目标，通过优化配矿降低烧结矿Al2O3含量，并根据高炉炉渣成分中Al2O3含量的减少量推算MgO减少量、CaO减少量、SiO2减少量；根据上述计算结果，设定烧结矿MgO含量和CaO含量，在保证高炉炉渣碱度波动低于±0.03，烧结矿碱度波动低于±0.03的情况下，微调烧结矿的SiO2含量值，进而合理降低烧结生产白云石和石灰石比例，该方法指导制备的低铝高铁烧结矿使用时可降低固体燃料配加量，最大限度的提高烧结混匀矿配比，以期提高烧结矿成品率和提高烧结矿的品位，实现炼铁成本的降低。

Description

一种基于高炉炉渣成分指导制备低铝高铁烧结矿的方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种基于高炉炉渣成分指导制备低铝高铁烧结矿的方法。
背景技术
目前，高炉的入炉含铁原料与焦炭的质量比值在4～5之间，现在价格二者比值0.25～0.35之间，提高高炉入炉原料的含铁品位，降低高炉的焦比，对提高高炉产量和降低铁水成本具有显著的成果。
由于我国钢铁企业大部分是传统的高炉+转炉+轧钢的长流程生产，烧结矿作为高炉的主要入炉原料占到70％以上，我国钢铁企业前20年来一直坚持做的工作重点是，降低烧结矿的SiO2含量、提高含铁品位实现低硅高铁烧结。大部分钢铁企业的SiO2含量在4.9％～5.5％，个别烧结厂的烧结矿SiO2含量达到4.6％左右。烧结矿的SiO2含量继续降低受到很大的限制，尤其是Al2O3含量较高澳粉和澳洲块矿，引起高炉入炉含铁原料的Al2O3含量较高，为了保证高炉渣中Al2O3含量在14.5％～16.5％之间，烧结矿的SiO2含量不可能无限制的低，同时，还要添加MgO，以降低炉渣的粘度，提高高炉炉缸的渣铁流动性。
因此，自2015年铁矿石价格下跌和焦炭、煤粉价格上涨时期，我国钢铁企业逐步增加高铁低铝巴西卡粉的比例，继续实现高铁低硅烧结矿生产是很多钢铁企业实现降本的必然选择。但是，在降低烧结矿Al2O3含量的同时，没有同步开展降低烧结白云石和石灰石配比，进而导致渣比增加，渣碱度波动较大。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于高炉炉渣成分指导制备低铝高铁烧结矿的方法，以保证高炉炉渣流动性为目标，通过优化配矿降低烧结矿Al2O3含量，并根据高炉炉渣成分中Al2O3含量的减少量推算MgO减少量、CaO减少量、SiO2减少量；根据上述计算结果，设定烧结矿MgO含量和CaO含量，在保证高炉炉渣碱度波动低于±0.03，烧结矿碱度波动低于±0.03的情况下，微调烧结矿的SiO2含量值，进而合理降低烧结生产白云石和石灰石比例，该方法指导制备的低铝高铁烧结矿使用时可降低固体燃料配加量，最大限度的提高烧结混匀矿配比，以期提高烧结矿成品率和提高烧结矿的品位，实现炼铁成本的降低。
本发明采取的技术方案为：
一种基于高炉炉渣成分指导制备低铝高铁烧结矿的方法，包括以下步骤：
(1)以低Al2O3含量高铁矿石替代原来的高Al2O3含量高铁矿石所引起的炉渣总重量的减少量及测定的炉渣成分，计算出炉渣中Al2O3的减少量为A1；
(2)进而计算出炉渣中CaO、SiO2、MgO的减少量为B1、C1、D1；
(3)由于低Al2O3含量高铁矿石替代原来的高Al2O3含量高铁矿石，进行烧结时所使用的高炉燃料会相应减少，依据燃料的成分，可计算出燃料所带来的Al2O3、CaO、SiO2、MgO的减少量为A2、B2、C2、D2；
(4)高炉所有入炉原料所带入的Al2O3 99％以上会进入高炉渣中，因此由步骤(2)和(3)即可计算出由低铝高铁烧结矿带入的Al2O3、CaO、SiO2、MgO的减少量为A1-A2、B1-B2、C1-C2、D1-D2；
(5)根据每吨铁水所需消耗的烧结矿重量M，即可计算出低铝高铁烧结矿相对于高铝高铁烧结矿成分中的Al2O3、CaO、SiO2、MgO减少量分别为(A1-A2)/M、(B1-B2)/M、(C1-C2)/M、(D1-D2)/M；
(6)已知高铝高铁烧结矿的成分含量，即可依据步骤(5)确定出低铝高铁烧结矿中的Al2O3、CaO、SiO2、MgO的成分含量。
根据步骤(6)中确定出的低铝高铁烧结矿中的Al2O3、CaO、SiO2、MgO的成分含量，即可推算出低铝高铁烧结矿中所需配加的白云石和石灰石的用量，两者的配加量相对于高铝高铁烧结矿会显著降低，进而降低了烧结辅料生产成本，降低熔剂分解消耗热量，降低烧结燃料消耗，降低燃料成本，提高烧结混匀矿配比，大幅度提高烧结矿品位；进而可以降低焦炭配加量，提高高炉利用系数。
本发明还提供了一种低铝高铁烧结矿，所述低铝高铁烧结矿中的主要成分的重量百分比如下：TFe 58.1～58.6％、FeO 8.50～8.56％、CaO9.40～9.60％、Al2031.40～1.60％、MgO1.68～1.76％、SiO24.5～5.0％。
进一步地，所述低铝高铁烧结矿中的主要成分的重量百分比优选如下：TFe 58.1～58.2％、FeO 8.50～8.52％、CaO9.50～9.52％、Al2031.56～1.59％、MgO1.73～1.74％、SiO24.56～4.58％。
进一步地，所述TFe的重量百分比优选为58.5％，所述SiO2的重量百分比优选为4.95％。
进一步地，所述TFe的重量百分比优选为58.2％，所述SiO2的重量百分比优选为5.0％。
上述这些重量百分比成分的低铝高铁烧结矿可提高烧结矿成品率和提高烧结矿的品位。
附图说明
图1为基于高炉炉渣成分指导制备低铝高铁烧结矿的步骤。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
在实际生产中，为了保证生产的稳定顺行，高炉炉渣和铁水成分是变化波动不大的，高炉炉渣和铁水成分分别如表1、表2所示；但是根据市场需要烧结生产所需要的铁矿石成本价格是变动的，为了满足低成本生产的要求就要改变烧结矿的成分，因此需要变动是炉渣的总重量；由一低Al2O3含量高铁矿石替代原来的高Al2O3含量高铁矿石制备烧结矿，二者偏差多少，在烧结中引起烧结矿Al2O3含量降低多少，根据烧结配料软件可以计算得出，根据入炉烧结矿的量初步估算渣中Al2O3的量降低多少kg，根据炉渣成分可计算出主要的CaO、SiO2、MgO降低多少kg。
表1实际生产炉渣成分
炉渣 CaO SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MgO MnO FeO S 合计 R<sub>2</sub>
数量/kg 112.1 100.4 46.7 20.4 1.2 3.6 3.4 287.9 CaO/
成分/％ 38.94 34.88 16.22 7.07 0.42 1.26 1.19 100.00 1.12
表2铁水成分
Fe Si Mn P S C V TI 合计 温度,℃
94.09 0.46 0.325 0.140 0.021 4.63 0.061 0.08 99.81 1501
采用表1中的炉渣成分，本实施例中由一低Al2O3含量高铁矿石替代原来的高Al2O3含量高铁矿石制备烧结矿，由高Al2O3含量高铁矿石得到的高铝高铁烧结矿的成分如表3所示。
表3原始烧结矿成分，％
TFe FeO SiO<sub>2</sub> CaO Al<sub>2</sub>0<sub>3</sub> MgO MnO S P 碱度
57.33 8.56 4.9 9.94 1.73 1.81 0.2 0.013 0.065 2.02
按照常规的方法推算其在烧结后，会引起炉渣成分中Al2O3的减少量为2kg。为保证炉渣成分稳定，SiO2减少量＝2×34.88÷16.22＝4.30kg；同理CaO减少量＝2×38.94÷16.22＝4.80kg，MgO减少量＝2×7.07÷16.22＝0.872kg。相对应的，高炉燃料的使用量会减少10kg，依据高炉燃料成分4可计算出燃料带来的CaO、SiO2、MgO、Al2O3减少分别为0.046kg、0.391kg、0.066kg、0.458kg。
表4高炉燃料灰分及灰的成分，％
名称 Fe2O3 SiO2 CaO Al2O3 MgO K2O Na2O Zn 灰分
燃料 7.26 35.85 4.18 41.91 6.02 0.45 0.96 0.005 10.92
因此烧结矿所带入的CaO、SiO2、MgO、Al2O3减少量分别为4.801-0.046＝4.755、4.301-0.391＝3.910、0.872-0.066＝0.806、2-0.458＝1.542。
在生产时，每吨铁水需消耗烧结矿1150kg，因此可计算出低铝高铁烧结矿相对于高铝高铁烧结矿成分中的Al2O3、CaO、SiO2、MgO减少量分别为：CaO含量降低＝4.755÷1150＝0.414％；SiO2含量降低＝3.910÷1150＝0.340％，同样，MgO、Al2O3分别降低0.07％、0.134％，相对于表3，可计算出低铝高铁烧结矿的成分如表5所示。
表5高铝高铁烧结矿成分，％
TFe FeO SiO<sub>2</sub> CaO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MgO MnO S P 碱度
58.18 8.50 4.56 9.53 1.60 1.74 0.19 0.012 0.066 2.09
以此成分带入烧结配料计算，确定出烧结生产中白云石和石灰石的添加量；将烧结矿的成分带入高炉物料平衡生产烧结矿的消耗和烧结矿成分，误差小于<0.001％。
本实施例中，烧结矿Al2O3含量降低0.137％，吨铁烧结矿矿耗1.149kg/t钢，吨烧白云石配加量降低4kg/t钢，石灰石配加量降低7kg/t钢，固体燃耗降低1.0kg/t钢，烧结矿品位由57.33％升高到58.18％，SiO2含量由4.9％降低到4.56％，碱度由2.02升高到2.09，配高价低铝精矿烧结矿成本升高0.5元/t；4000m3高炉情况是焦比由377kg/t降低到367kg/t，渣比由287kg/t降低到276kg/t，炉渣碱度由1.12降低到1.11，高炉利用系数由2.21t/(m3·d)升高到2.32t/(m3·d)，高炉生产成本降低13元/t；铁前+炼铁系统吨铁成本降低12.5元/t。
实施例2
某380m2烧结机优化配矿成本升高1元/吨，烧结矿Al2O3含量降低0.22％，吨铁烧结矿矿耗1.1t/t钢，吨烧白云石配加量降低3kg/t钢，石灰石配加量降低12kg/t钢，固体燃耗降低1kg/t钢，烧结矿品位由57.5％升高到58.5％，SiO2含量由5.0％降低到4.95％，碱度由2.0降低到1.95，烧结矿成本降低1.5元/t；4000m3高炉情况是焦比由400kg/t降低到393kg/t，渣比由287kg/t降低到281kg/t，炉渣碱度由1.13降低到1.11，高炉利用系数由2.15t/(m3·d)升高到2.21t/(m3·d)，高炉生产成本降低9元/t；铁前+炼铁系统吨铁成本降低10.7元/t。
实施例3
某360m2烧结机优化配矿成本不变，烧结矿Al2O3含量降低0.30％，吨铁烧结矿矿耗1.2t/t钢，吨烧白云石配加量降低4.3kg/t钢，石灰石配加量降低14kg/t钢，固体燃耗降低1.5kg/t钢，烧结矿品位由56.7％升高到58.2％，SiO2含量由5.1％降低到5.0％，碱度由2.1降低到2.0，烧结矿成本降低2元/t；3200m3高炉情况是焦比由405kg/t降低到397kg/t，渣比由360kg/t降低到350kg/t，炉渣碱度由1.15降低到1.12，高炉利用系数由2.41t/(m3·d)升高到2.50t/(m3·d)，高炉生产成本降低10元/t；铁前+炼铁系统吨铁成本降低12.2元/t。
上述参照实施例对一种基于高炉炉渣成分指导制备低铝高铁烧结矿的方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于高炉炉渣成分指导制备低铝高铁烧结矿的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）以低Al2O3含量高铁矿石替代原来的高Al2O3含量高铁矿石所引起的炉渣总重量的减少量及测定的炉渣成分，计算出炉渣中Al2O3的减少量为A1；
（2）进而计算出炉渣中CaO、SiO2、MgO的减少量为B1、C1、D1；
（3）由于以低Al2O3含量高铁矿石替代原来的高Al2O3含量高铁矿石，进行烧结时所使用的燃料会相应减少，依据燃料的成分，可计算出燃料所带来的Al2O3、CaO、SiO2、MgO的减少量为A2、B2、C2、D2；
（4）高炉所有入炉原料所带入的Al2O3 99%以上会进入高炉渣中，因此由步骤（2）和（3）即可计算出由低铝高铁烧结矿带入的Al2O3、CaO、SiO2、MgO的减少量为A1-A2、B1-B2、C1-C2、D1-D2；
（5）根据每吨铁水所需消耗的烧结矿重量M，即可计算出低铝高铁烧结矿相对于高铝高铁烧结矿成分中的Al2O3、CaO、SiO2、MgO减少量分别为（A1-A2）/M、(B1-B2)/M、(C1-C2)/M、(D1-D2)/M；
(6)已知高铝高铁烧结矿的成分含量，即可依据步骤（5）确定出低铝高铁烧结矿中的Al2O3、CaO、SiO2、MgO的成分含量。
2.根据权利要求1所述的基于高炉炉渣成分指导制备低铝高铁烧结矿的方法，其特征在于，所述低铝高铁烧结矿中的主要成分的重量百分比如下：TFe 58.1~58.6%、FeO 8.50~8.56%、CaO9.40~9.60%、Al2031.40~1.60%、MgO1.68~1.76%、SiO24.5~5.0%。
3.根据权利要求2所述的基于高炉炉渣成分指导制备低铝高铁烧结矿的方法，其特征在于，所述低铝高铁烧结矿中的主要成分的重量百分比如下：TFe 58.1~58.2%、FeO 8.50~8.52%、CaO9.50~9.52%、Al2031.56~1.59%、MgO1.73~1.74%、SiO24.56~4.58%。
4.权利要求2所述的基于高炉炉渣成分指导制备低铝高铁烧结矿的方法，其特征在于，所述TFe的重量百分比为58.5%，所述SiO2的重量百分比为4.95%。
5.权利要求2所述的基于高炉炉渣成分指导制备低铝高铁烧结矿的方法，其特征在于，所述TFe的重量百分比为58.2%，所述SiO2的重量百分比为5.0%。
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