尤金玉强化制粒对含铬型钒钛混合料烧结的影响

尤金玉强化制粒对含铬型钒钛混合料烧结的影响

尤金玉

河钢集团承钢公司钒钛事业部沉钒作业区河北承德067000

摘要：随着钢铁工业的迅速发展，中国铁矿石资源日趋紧张，钒钛磁铁矿资源正在被大力开发利用。发展低温高料层烧结可提高钒钛矿中铁酸钙的质量分数，有效改善钒钛矿的矿物组织，提高钒钛矿的产质量。

关键词：强化制粒；含铬型钒钛；混合料烧结；

众所周知,混合料制粒小球粒度与其透气性呈线性关系,强化制粒可以改善料层透气性,从而提高烧结矿产质量。制粒效果与烧结矿质量呈强烈相关性。因此,要提高烧结矿产质量,首先必须解决好这种混合料的制粒问题。

一、尤金玉强化制粒对含铬型钒钛混合料烧结的影响

1.试验方法。将烧结混合料进行一混加水润湿一段时间后，在圆筒内进行两混制粒，对制粒效果进行考察，并进行烧结杯试验，烧结试验在?320mm×700mm的烧结杯中进行，在温度为1000℃、负压为6kPa的条件下点火2min，在烧结过程中负压为10kPa，当烧结废气温度达到最高时即为烧结终点。将烧结矿冷却后，进行落下、筛分、转鼓强度测试。

2试验结果。

（1）生石灰对烧结的影响。在基准方案的基础上分别用2%、5%、6.5%（质量分数）的生石灰代替石灰石，用石灰石调节碱度为2.15，制粒时间为5min，混合料水分为7.0%，焦粉配比为3.2%。随着生石灰配比的增加，垂直烧结速度由16.54mm/min提高到18.31mm/min，转鼓强度由55.36%提高到59.32%，成品率由70.39%提高到75.06%；在生石灰配比增加到5%之前，各项指标增幅较快，生石灰配比超过5%之后，各项指标增幅较小，生石灰作用不太明显。生石灰替代石灰石后，在混料润湿过程中，生石灰消化吸水生成氢氧化钙溶胶，它具有较好的黏结作用，提高了小球的制粒效果，同时生石灰加水消化放热，提高了混合料的温度，有利于混合料烧结。形成的消石灰有利于铁酸钙在固相下生成，提高烧结矿的铁酸钙质量分数及其强度，在生石灰质量分数提高到5.0%以后，由于生石灰消化需要消耗一定的水分，导致生石灰消化不完全，在混合料中存在“白点”，其作用减缓。

（2）混合料水分对烧结的影响。生石灰配比为5.0%，石灰石调节碱度为2.15，制粒时间为5min，焦粉配比为3.2%，混合料水分分别为6.0%、7.0%、7.5%、8.0%、9.0%时，随着混合料水分的增加，垂直烧结速度、成品率、利用系数和转鼓强度均先增大后减小，在水分达到7.5%时，垂直烧结速度、成品率、利用系数和转鼓强度分别达到最大。在水分为7.5%之前，随着水分增加，生石灰消化吸水生成氢氧化钙溶胶，具有较好的黏结作用，提高了小球的制粒效果，提高了料层的原始透气性，且氢氧化钙在干燥带时，随着小球水分的蒸发，提高了制粒小球的冷固强度，以及其抗粉化指数，使得烧结料层透气性较好，提高了料层风量，提高了料层氧势，提高烧结的指标。随着水分进一步增大，由于钒钛粉亲水性差，在燃料比相同的情况下，用于水分蒸发的热量增加，导致生成液相的热量不足，同时，水分过大，导致水分过剩，当过剩水填满小球粒子之间的孔隙时，小球粒子将发生变形和兼并，导致生成的小球中粒度过大的增多，在烧结过程中不易烧透，造成成品率、转鼓强度下降，同时水分过大导致烧结过湿层厚度增大，料层透气性下降，烧结时间增长，垂直烧结速度降低，最终导致利用系数下降。含铬型钒钛粉对水分敏感度高，需严格控制含铬型钒钛混合料中水分的波动范围。

（3）混合料润湿时间对烧结的影响。在生石灰配比为5.0%、石灰石调节碱度为2.15、制粒时间为5min、混合料水分为7.5%、焦粉配比为3.2%时，随着混合料润湿时间的增长，烧结各项指标均呈增加趋势，润湿时间在10min左右时，垂直烧结速度最快，为19.40mm/min，利用系数最高，达到了1.60t/(m2·h)，继续增加混合料润湿时间，生石灰消化放热提高的混合料料温降低，垂直烧结速度下降，利用系数有所下降。总体来看，含铬型钒钛混合料润湿时间为10min较为合适，其各项指标均较优异。在混合料造球过程中,物料必须被水润湿。对制粒小球的强度具有决定意义的是靠电分子力形成的分子膜把颗粒紧密地粘在一起的吸附水和薄膜水,而物料的成球速度取决于靠表面张力作用将粉料聚拢到一起的毛细水的迁移速度。重力水是本身受吸附与吸附力作用影响,在重力及压力差的作用下发生移动的自由水,重力水对矿粒具有浮力,对造球起有害作用。因此,水与物料的混合特性对制粒起着决定性影响。现场混合机常用的浊环水+新水的方式(浊环水常用,新水为补充水)并非最好,浊环水+动力软水(补充)的方式是切合攀钢现场实际的最佳混和加水方案。

（4）制粒时间对烧结的影响。在生石灰配比5.0%、石灰石调节碱度为2.15、混合料水分为7.5%、焦粉配比为3.2%、混合料润湿时间为10min时，随着混合料制粒时间的延长，烧结各项指标均提高，在制粒时间为8min时，垂直烧结速度、成品率、利用系数、转鼓强度分别达到最大的19.70mm/min、77.94%、1.64t(m2·h)、59.36%。对于成球性不好的含铬型钒钛精粉，随着制粒时间的提高，其拟似粒化指数GI0、小球平均直径d、制粒效率E、抗粉化指数B均增大，返提高了混合料的透气性，从而提高了烧结的各项指标，在制粒时间由2min提高到4min时表现得最为明显，随着时间的继续增长，会有小球继续形成长大，但同时会有部分已经制成粒度的小球由于不断受到冲击，发生破损，导致小球的制粒效果提高不明显，烧结各项指标增幅不明显，故制粒时间为5～8min较为适宜。

二、提高含铬型钒钛混合料烧结集成技术

1.燃料二次分加技术。为了强化烧结过程,必须提高烧结料层透气性,改善燃料的燃烧条件,而这与燃料添加方式密切相关。国内外研究表明,部分燃料在混合后加入,可以改善气体动力学特性最为复杂的燃烧带的透气性,对于提高垂直烧结速度,改善燃料燃烧条件,增产节能有明显效果。燃料二次分加后,垂直烧结速度加快,利用系数提高,烧结矿强度也有提高,固体燃耗、电耗、煤气消耗均有下降,取得了明显的增产节能效果。

2.磁辊布料技术的开发与应用。国内外烧结研究与实践表明,通过磁辊偏析布料,可实现混合料按粒级大小分层布料,使混合料粒度从料层上部到底部逐步加大,固定碳含量从料层上部到下部逐渐降低,与烧结过程的自动蓄热相结合,使整个料层的热量分布均衡,从而提高表层烧结矿成品率和强度,避免下层烧结矿过熔,使烧结矿质量均衡。

3.厚料层烧结。厚料层烧结是提高产量、强度,降低能耗的重要技术,推行厚料层烧结必须创造条件,即改善料层透气性,这对钒钛磁铁精矿烧结尤为重要。对此,我们采取了以下措施:生石灰配比由6.5%提高到7.5%,使用部分活性灰,并注重提高CaO含量,强化制粒与烧结作用。增加富矿粉配比(由20%左右提高至30%),同时采购粒度组成较好的富矿粉(如澳矿),不用质量波动大的印度矿,改善混合料粒度组成。;由于CaO低,烧结温度高,产生的液相量少,液相粘度大,烧结阻力高。提高碱度后,这些缺陷得以克服,从而为厚料层烧结创造了条件。反过来,厚料层烧结又缓解了碱度提高后垂直烧结速度加快、结晶不充分的弱点,二者辅相成。

含铬型钒钛混合料对水分敏感度高，应严格控制其混合料水分波动，在高料层低碳烧结情况下采用强化制粒措施，提高料层透气性，增加料层氧势，可提高烧结矿中铁酸钙质量分数，改善含铬型钒钛烧结矿矿物组成与结构，提高产质量。

参考文献：

[1]石军,何群.钒钛磁铁精矿烧结特性[M].中国铁矿石造块适用技术.北京:冶金工业出版社,2017:146-157.

[2]蒋大军,何木光,甘勤等.超高碱度对烧结矿性能与工艺参数的影响[J].钢铁,2017,44(2):98-104.

[3]何木光.磁性辊布料技术的研究与应用[J].烧结球团,2016,31(1):11-14.