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[摘要]：介绍了采用高比例廉价褐铁矿粉烧结的生产实践，提出了高褐铁矿配比条件下强化烧结过程的有效技术措施，在保证烧结矿产量和质量的前提下，实现了烧结矿成本的降低。
[关键词]：褐铁矿 烧结成本 技术措施
中图分类号：S152.4+5 文献标识码：S 文章编号：1009-914X（2012）32- 0012 -01
前言
低成本烧结是目前钢铁行业应对资源危机的有效举措。从目前矿石资源分布情况和烧结技术发展趋势来看，在烧结中配加高比例的廉价褐铁矿是降低烧结成本的有效措施之一。
针对褐铁矿的烧结特性和烧结工艺技术要求，在褐铁矿配比达20%～40%的条件下，研究探讨适宜的烧结工艺参数，在生产中通过采取一些技术措施，使高配比褐铁矿条件下烧结矿产、质量指标和冶金性能均满足高炉冶炼要求，对于降低烧结矿成本具有重大意义。
1、 生产用原料条件
生产所用褐铁矿系澳大利亚矿粉，各种原燃料的化学成分见表1。分别配加褐铁矿0%、10%、20%、30%、40%（编号分别为№1、№2、№3、№4、№5）进行生产，各阶段原料结构见表2。
2、 高配比褐铁矿烧结的特点
褐铁矿在烧结过程中，结晶水在300℃左右发生分解而蒸发掉，在蒸发时由于高溫水分急骤汽化，促使矿石颗粒爆裂炸开，主要呈现以下一些特点：
2.1 固体燃料消耗高
褐铁矿中约含10%的结晶水，在烧结过程中结晶水分解和部分褐铁矿氧位变化转化为磁铁矿时需要消耗大量热量，结晶水分解热折算标煤约为17㎏/t，氧位变化耗能折算标煤约10㎏/t。因而褐铁矿烧结时固体燃料消耗较磁铁矿和赤铁矿烧结要高。同时，由于褐铁矿吸水性强，持有更多的水分，游离水在蒸发过程中需要消耗更多的热量，这也导致了褐铁矿烧结要消耗更多的固体燃料。
2.2 料层温度低，高温保持时间短
在烧结过程中，一方面由于要排除大量的结晶水，总的料层阻力较大，料层温度较低；一旦结晶水逐渐减少，料层阻力迅速下降，风量迅速增加，料层温度峰值不可能提高反而下移，使温度曲线呈现低谷状，显示着高温值低和高温保持时间短。另一方面由于褐铁矿的同化性能好，烧结过程中促进低熔点液相的快速形成，故在配碳量一定的情况下，随其配比增加，烧结速度加快，时间缩短，易形成多孔薄壁和结构松散的烧结矿。因而易出现主管废气温度降低、抽风负压下降、风机电流升高而被迫减风降压，导致褐铁矿烧结生产率和成品率低、强度差。
2.3 烧结矿品位自然富集
在褐铁矿中的结晶水和其他挥发分被排除后，烧结矿品位自然上升，即呈现通常所说的“热富集”。总的说来，其中所含的结晶水越多，烧损越大，则其烧结矿品位增高的幅度也越大。
2.4 烧结过程的收缩现象
烧损率大，结晶水排除引起烧结饼体积大量收缩，从烧结料面上可以明显看到，料层收缩厚度达30～50mm。
3、 实施高比例褐铁矿烧结的技术措施
为了改善高配比褐铁矿粉烧结的技术经济指标，在强化日常操作和管理的前提下，针对高褐铁矿烧结的特性，采取了如下技术措施。
3.1 优化配矿，调整原料结构
通过调整配矿结构，改善混合料的粒度组成，改善混匀矿烧结性能的匹配程度。由于褐铁矿的同化性能强，在配入量较大时易出现过熔，故在配矿时应与同化温度较高的铁矿粉搭配使用，以确保烧结料层的热态透气性，避免烧结生产率的降低和烧结矿质量的下降。如我们在配加20%～40%的褐铁矿下，搭配10%左右的南非矿粉（烧损小，同化性较好），10%左右的磁精矿或高镁精矿（同化性很弱），利用褐铁矿和南非矿中较高的w（Al2O3）来调整烧结矿中合适的铝硅比—-w（Al2O3）/w（SiO2）=0.10～0.35，促进复合铁酸钙（SFCA）的形成，寻求合适的烧结生产指标。
3.2 增加燃料用量，放宽燃料粒度上限
由于一方面褐铁矿本身带进大量的吸附水和结晶水需要消耗一部分热量；另一方面其中的铁是以Fe2O3形态存在的，要使Fe2O3变成液相或促进Fe2O3与脉石相互作用生成液相，均需要较高的烧结温度才能实现。由于配入的固体燃料较多， 脱除结晶水后的Fe2O3被还原和分解成为Fe3O4， 该矿物在烧结矿中的量多达33%以上， 从矿物的强度顺序（CF一Fe3O4一Fe2O3一CFS一C2F一玻璃质）可知， 磁铁矿对提高烧结矿的强度是有利的。结合实际生产中，将燃料配比控制在4.2%～4.5%较为合适。适当放宽燃料粒度上限，将0～3mm粒级的质量分数由85%调整到75%，主要是为了延长高温保持时间，促进褐铁矿孔隙的闭合。
3.3 其他技术措施
生石灰质量对烧结生产的稳定性有显著的影响，提高生石灰质量是高褐铁矿烧结提高生产率的重要因素。用新型窑制石灰代替普通窑制石灰，实现了烧结熔剂结构的优化，提高了生石灰的有效CaO质量分数及活性度，提高了复合铁酸钙（SFCA）的生成量，提高烧结矿转鼓强度和还原性，改善烧结矿粒度组成，特别是减少5～10mm部分，有效地降低了烧结矿含粉率。
4、 生产效果
在将褐铁矿配比由10%逐步增加到40%的生产过程中，对生产工艺参数进行调整，烧结矿碱度确定为2.0±0.12，配加焦粉的质量分数为4.2%～4.5% ，水分的质量分数为8%～10% ， 料层厚度为500～550mm，使配加40%褐铁矿下利用系数达2.063 t·m-2·h-1， 转鼓指数达76.05%，烧结矿粒度组成均匀， 化学成分稳定，烧结矿品位达到56.03% ， FeO 的质量分数低于11%，还原度（RI）和低温还原粉化率（RDI）下降幅度不大，各指标均能满足高炉用料要求。
5、 结论
1）在烧结中配加高比例的廉价褐铁矿是降低烧结成本的有效措施，是烧结行业发展的必然趋势。
2）在高比例褐铁矿烧结的条件下，采取优化配矿、适当增加燃料用量、延长点火时间、提高料层厚度和烧结矿碱度、压料等技术措施，对稳定烧结矿产、质量有明显效果。
3）生石灰质量的好坏影响烧结生产的稳定性，提高生石灰质量是高比例褐铁矿烧结的重要措施。
4）在烧结料中添加SYP增效剂对强化高配比褐铁矿烧结十分有利。
6、 参考文献：
[1] 王旭，唐荣，陈军 ，等.SYP增效剂用于褐铁矿烧结的试验研究.烧结球团，2006，31（5）：23～27.
[2] 刘振林，杨金福，冯根生，高征铠.高配比褐铁矿的烧结试验研究.钢铁，2004，39（12）：9～13.
[关键词]：褐铁矿 烧结成本 技术措施
中图分类号：S152.4+5 文献标识码：S 文章编号：1009-914X（2012）32- 0012 -01
前言
低成本烧结是目前钢铁行业应对资源危机的有效举措。从目前矿石资源分布情况和烧结技术发展趋势来看，在烧结中配加高比例的廉价褐铁矿是降低烧结成本的有效措施之一。
针对褐铁矿的烧结特性和烧结工艺技术要求，在褐铁矿配比达20%～40%的条件下，研究探讨适宜的烧结工艺参数，在生产中通过采取一些技术措施，使高配比褐铁矿条件下烧结矿产、质量指标和冶金性能均满足高炉冶炼要求，对于降低烧结矿成本具有重大意义。
1、 生产用原料条件
生产所用褐铁矿系澳大利亚矿粉，各种原燃料的化学成分见表1。分别配加褐铁矿0%、10%、20%、30%、40%（编号分别为№1、№2、№3、№4、№5）进行生产，各阶段原料结构见表2。
2、 高配比褐铁矿烧结的特点
褐铁矿在烧结过程中，结晶水在300℃左右发生分解而蒸发掉，在蒸发时由于高溫水分急骤汽化，促使矿石颗粒爆裂炸开，主要呈现以下一些特点：
2.1 固体燃料消耗高
褐铁矿中约含10%的结晶水，在烧结过程中结晶水分解和部分褐铁矿氧位变化转化为磁铁矿时需要消耗大量热量，结晶水分解热折算标煤约为17㎏/t，氧位变化耗能折算标煤约10㎏/t。因而褐铁矿烧结时固体燃料消耗较磁铁矿和赤铁矿烧结要高。同时，由于褐铁矿吸水性强，持有更多的水分，游离水在蒸发过程中需要消耗更多的热量，这也导致了褐铁矿烧结要消耗更多的固体燃料。
2.2 料层温度低，高温保持时间短
在烧结过程中，一方面由于要排除大量的结晶水，总的料层阻力较大，料层温度较低；一旦结晶水逐渐减少，料层阻力迅速下降，风量迅速增加，料层温度峰值不可能提高反而下移，使温度曲线呈现低谷状，显示着高温值低和高温保持时间短。另一方面由于褐铁矿的同化性能好，烧结过程中促进低熔点液相的快速形成，故在配碳量一定的情况下，随其配比增加，烧结速度加快，时间缩短，易形成多孔薄壁和结构松散的烧结矿。因而易出现主管废气温度降低、抽风负压下降、风机电流升高而被迫减风降压，导致褐铁矿烧结生产率和成品率低、强度差。
2.3 烧结矿品位自然富集
在褐铁矿中的结晶水和其他挥发分被排除后，烧结矿品位自然上升，即呈现通常所说的“热富集”。总的说来，其中所含的结晶水越多，烧损越大，则其烧结矿品位增高的幅度也越大。
2.4 烧结过程的收缩现象
烧损率大，结晶水排除引起烧结饼体积大量收缩，从烧结料面上可以明显看到，料层收缩厚度达30～50mm。
3、 实施高比例褐铁矿烧结的技术措施
为了改善高配比褐铁矿粉烧结的技术经济指标，在强化日常操作和管理的前提下，针对高褐铁矿烧结的特性，采取了如下技术措施。
3.1 优化配矿，调整原料结构
通过调整配矿结构，改善混合料的粒度组成，改善混匀矿烧结性能的匹配程度。由于褐铁矿的同化性能强，在配入量较大时易出现过熔，故在配矿时应与同化温度较高的铁矿粉搭配使用，以确保烧结料层的热态透气性，避免烧结生产率的降低和烧结矿质量的下降。如我们在配加20%～40%的褐铁矿下，搭配10%左右的南非矿粉（烧损小，同化性较好），10%左右的磁精矿或高镁精矿（同化性很弱），利用褐铁矿和南非矿中较高的w（Al2O3）来调整烧结矿中合适的铝硅比—-w（Al2O3）/w（SiO2）=0.10～0.35，促进复合铁酸钙（SFCA）的形成，寻求合适的烧结生产指标。
3.2 增加燃料用量，放宽燃料粒度上限
由于一方面褐铁矿本身带进大量的吸附水和结晶水需要消耗一部分热量；另一方面其中的铁是以Fe2O3形态存在的，要使Fe2O3变成液相或促进Fe2O3与脉石相互作用生成液相，均需要较高的烧结温度才能实现。由于配入的固体燃料较多， 脱除结晶水后的Fe2O3被还原和分解成为Fe3O4， 该矿物在烧结矿中的量多达33%以上， 从矿物的强度顺序（CF一Fe3O4一Fe2O3一CFS一C2F一玻璃质）可知， 磁铁矿对提高烧结矿的强度是有利的。结合实际生产中，将燃料配比控制在4.2%～4.5%较为合适。适当放宽燃料粒度上限，将0～3mm粒级的质量分数由85%调整到75%，主要是为了延长高温保持时间，促进褐铁矿孔隙的闭合。
3.3 其他技术措施
生石灰质量对烧结生产的稳定性有显著的影响，提高生石灰质量是高褐铁矿烧结提高生产率的重要因素。用新型窑制石灰代替普通窑制石灰，实现了烧结熔剂结构的优化，提高了生石灰的有效CaO质量分数及活性度，提高了复合铁酸钙（SFCA）的生成量，提高烧结矿转鼓强度和还原性，改善烧结矿粒度组成，特别是减少5～10mm部分，有效地降低了烧结矿含粉率。
4、 生产效果
在将褐铁矿配比由10%逐步增加到40%的生产过程中，对生产工艺参数进行调整，烧结矿碱度确定为2.0±0.12，配加焦粉的质量分数为4.2%～4.5% ，水分的质量分数为8%～10% ， 料层厚度为500～550mm，使配加40%褐铁矿下利用系数达2.063 t·m-2·h-1， 转鼓指数达76.05%，烧结矿粒度组成均匀， 化学成分稳定，烧结矿品位达到56.03% ， FeO 的质量分数低于11%，还原度（RI）和低温还原粉化率（RDI）下降幅度不大，各指标均能满足高炉用料要求。
5、 结论
1）在烧结中配加高比例的廉价褐铁矿是降低烧结成本的有效措施，是烧结行业发展的必然趋势。
2）在高比例褐铁矿烧结的条件下，采取优化配矿、适当增加燃料用量、延长点火时间、提高料层厚度和烧结矿碱度、压料等技术措施，对稳定烧结矿产、质量有明显效果。
3）生石灰质量的好坏影响烧结生产的稳定性，提高生石灰质量是高比例褐铁矿烧结的重要措施。
4）在烧结料中添加SYP增效剂对强化高配比褐铁矿烧结十分有利。
6、 参考文献：
[1] 王旭，唐荣，陈军 ，等.SYP增效剂用于褐铁矿烧结的试验研究.烧结球团，2006，31（5）：23～27.
[2] 刘振林，杨金福，冯根生，高征铠.高配比褐铁矿的烧结试验研究.钢铁，2004，39（12）：9～13.