低碱度球团烧结矿的生产技术与

1、低碱度球团烧结矿的生产技术与经济分析 摘要摘要：本文简要介绍了低碱度烧结矿的发展现状，本文简要介绍了低碱度烧结矿的发展现状，论述了低碱度论述了低碱度烧结矿生产烧结矿生产需要解决的需要解决的工工艺艺流程流程设设计、适宜碱度选择、计、适宜碱度选择、工工艺艺参数参数优化及优化及经济效果经济效果分分析等四个方面的问题。在分析的基础上，得出了析等四个方面的问题。在分析的基础上，得出了高低碱度烧结矿高低碱度烧结矿合理合理搭配作为高炉炼铁的一种新搭配作为高炉炼铁的一种新的炉料结构，可取得降低投资和运营的炉料结构，可取得降低投资和运营成本的成本的良好良好效果。效果。关键词关键词: : 低低碱度烧结矿碱度烧结矿

2、 优化优化工艺参数工艺参数 经济效果经济效果1. 前言前言低低碱度烧结矿或称酸性烧结矿，是指碱度（碱度烧结矿或称酸性烧结矿，是指碱度（CaO/SiO2）低于）低于1.0的烧结矿，它原本是解的烧结矿，它原本是解放初期上个世纪五六十年代的一种人造富矿。由于其产量和强度低质量也差，自上世纪七十放初期上个世纪五六十年代的一种人造富矿。由于其产量和强度低质量也差，自上世纪七十年代末，我国炼铁界推广高碱度（年代末，我国炼铁界推广高碱度（CaO/SiO2）烧结矿以来就自然淘汰了，但到九十年代由于）烧结矿以来就自然淘汰了，但到九十年代由于高碱度烧结矿的应用需要酸性炉料，在缺乏酸性球团的条件下，有些企业开始采用

3、酸性烧结高碱度烧结矿的应用需要酸性炉料，在缺乏酸性球团的条件下，有些企业开始采用酸性烧结矿（或称低碱度烧结矿）与高碱度烧结矿搭配的炉料结构。特别是国家矿（或称低碱度烧结矿）与高碱度烧结矿搭配的炉料结构。特别是国家“八五八五”计划（计划（19911995年）后推广小球团烧结法新工艺，高碱度烧结矿搭配低碱度球团烧结矿逐步形成了我年）后推广小球团烧结法新工艺，高碱度烧结矿搭配低碱度球团烧结矿逐步形成了我国高炉炼铁合理炉料结构的一种形式，因此才有目前像济钢、北国高炉炼铁合理炉料结构的一种形式，因此才有目前像济钢、北钢钢、建邦集团、建邦集团等等企业生产中企业生产中出现的酸性烧结矿生产出现的酸性烧结矿生产

4、。大量大量的试验研究和生产实践均证明，低碱度烧结矿与高碱度烧结矿相比，存在着产量的试验研究和生产实践均证明，低碱度烧结矿与高碱度烧结矿相比，存在着产量（利用系数）低、固体燃耗高、成品矿强度低、（利用系数）低、固体燃耗高、成品矿强度低、FeO含量高、质量差等诸方面的问题。我们含量高、质量差等诸方面的问题。我们现在所说的低碱度烧结矿已经不是解放初期的酸性烧结矿了，而是指低碱度球团烧结矿。低现在所说的低碱度烧结矿已经不是解放初期的酸性烧结矿了，而是指低碱度球团烧结矿。低碱度球团烧结生产技术需要解决的有如下四个方面的问题：（碱度球团烧结生产技术需要解决的有如下四个方面的问题：（1）工艺流程设计）工艺流

5、程设计 （2）适宜）适宜碱度选择碱度选择 （3）烧结工艺参数优化（料层厚度、配水配碳、抽风负压、机速和成品矿）烧结工艺参数优化（料层厚度、配水配碳、抽风负压、机速和成品矿FeO控控制等）制等） （4）投资与效果）投资与效果 也即采用该工艺的经济效果分析。本文将对这些问题逐一进行分析也即采用该工艺的经济效果分析。本文将对这些问题逐一进行分析和讨论。和讨论。2. 低低碱度球团烧结矿生产的工艺流程设计碱度球团烧结矿生产的工艺流程设计低碱度球团烧结矿它不同于酸性烧结矿，它的最基本特点是反映在工艺流程上，它首先将铁矿低碱度球团烧结矿它不同于酸性烧结矿，它的最基本特点是反映在工艺流程上，它首先将铁矿粉与部

6、分熔剂和燃料混合后制成粉与部分熔剂和燃料混合后制成510mm的小球，然后将部分熔剂和燃料混合到小球的表面，最的小球，然后将部分熔剂和燃料混合到小球的表面，最后再将这种外滚熔剂和燃料的混合小球布到台车上去点火烧结。因此，它比起一般的烧结生产工艺后再将这种外滚熔剂和燃料的混合小球布到台车上去点火烧结。因此，它比起一般的烧结生产工艺流程，需增加造球和外滚燃料两部分，由于制成了流程，需增加造球和外滚燃料两部分，由于制成了5-10mm的球团，故布料需要采用偏析布料器，的球团，故布料需要采用偏析布料器，以克服边缘和自动蓄热效应。典型的低碱度球团烧结工艺流程为日本福山以克服边缘和自动蓄热效应。典型的低碱度球

7、团烧结工艺流程为日本福山5号烧成球团矿烧结法工号烧成球团矿烧结法工艺性生产流程艺性生产流程。至于。至于钢铁企业如何实施新的工艺流程，建议通过试验研究取得数据后再作适当调整。钢铁企业如何实施新的工艺流程，建议通过试验研究取得数据后再作适当调整。3. 低低碱度球团烧结矿的品位和适宜碱度选择碱度球团烧结矿的品位和适宜碱度选择对用于高炉炼铁的含铁原料而言对用于高炉炼铁的含铁原料而言，含含铁铁品位总是质量的排头兵品位总是质量的排头兵，是质量的核心，是质量的核心，低低碱度碱度球球团团烧烧结矿结矿也不能例外，它应该接近酸性球团矿的品位，低品位显然是不合适的，因为低品位必然会导致也不能例外，它应该接近酸性球团

8、矿的品位，低品位显然是不合适的，因为低品位必然会导致渣量和燃料比增加，不符合低燃料比、低碳炼铁的方针，也是不经济的。因此低碱度球团烧结矿不渣量和燃料比增加，不符合低燃料比、低碳炼铁的方针，也是不经济的。因此低碱度球团烧结矿不能背离精料方针。碱度是决定和影响烧结矿产质量的基础，也是决定和影响低碱度球团烧结矿的一能背离精料方针。碱度是决定和影响烧结矿产质量的基础，也是决定和影响低碱度球团烧结矿的一个基本因素。因为碱度不同，烧结矿的矿物相不同造成其强度、还原性等冶金性能不同，适宜的碱个基本因素。因为碱度不同，烧结矿的矿物相不同造成其强度、还原性等冶金性能不同，适宜的碱度是在一定配矿和烧结工艺操作条件

9、下形成的，因此要确定适宜的碱度需要通过在一定条件下的烧度是在一定配矿和烧结工艺操作条件下形成的，因此要确定适宜的碱度需要通过在一定条件下的烧结杯试验和工业试验确定。我国酒钢等企业的低碱度球团烧结矿适宜碱度的选择情况列表结杯试验和工业试验确定。我国酒钢等企业的低碱度球团烧结矿适宜碱度的选择情况列表12表表1 1 酒钢低碱度球团烧结矿的质量酒钢低碱度球团烧结矿的质量状况状况 酒酒钢根据试验研究的具体情况，自钢根据试验研究的具体情况，自19961999年年生产生产低低碱度球团烧结碱度球团烧结矿的适宜碱度分别选择为矿的适宜碱度分别选择为0.36、0.52. 由由表表1酸性烧结矿与低碱度球团烧结酸性烧结

10、矿与低碱度球团烧结矿的质量对比可见，低碱度球团烧结矿的质量明显优于酸性烧结矿的质矿的质量对比可见，低碱度球团烧结矿的质量明显优于酸性烧结矿的质量量。由此应树立低碱度烧结矿的生产离不开先将粉矿制成小球团，或强由此应树立低碱度烧结矿的生产离不开先将粉矿制成小球团，或强化制粒以觧决低碱度混合料透气性差难烧的问题。化制粒以觧决低碱度混合料透气性差难烧的问题。表表2 石石钢低碱度烧结矿（不同钢低碱度烧结矿（不同MgO）的质量）的质量状况状况由由表表2石钢低碱度烧结矿的冶金性能可见：低碱度烧结矿的碱度不是越高越好，也不石钢低碱度烧结矿的冶金性能可见：低碱度烧结矿的碱度不是越高越好，也不是越低越好，适宜的碱

11、度与其是越低越好，适宜的碱度与其FeO含量、含量、SiO2和和 MgO含量密切相关，含量密切相关， 低低SiO2和和MgO含含量有利于低碱度烧结矿质量的改善。低碱度烧结矿的适宜碱度尚需考虑烧结产能的平量有利于低碱度烧结矿质量的改善。低碱度烧结矿的适宜碱度尚需考虑烧结产能的平衡，在项目设计时应重点考虑适宜碱度和成品矿品位的选择和确定。衡，在项目设计时应重点考虑适宜碱度和成品矿品位的选择和确定。4 4低碱度球团烧结矿生产工艺参数的优化低碱度球团烧结矿生产工艺参数的优化 信信钢和济钢等企业高低碱度烧结矿生产技术指标的对比列于表钢和济钢等企业高低碱度烧结矿生产技术指标的对比列于表3 3 表表3 3 低

12、碱度烧结矿与高碱度烧结矿生产技术指标对比低碱度烧结矿与高碱度烧结矿生产技术指标对比由由表表3可见，低碱度烧结矿比起高碱度烧结矿，料层厚度薄（比高碱度烧结矿薄可见，低碱度烧结矿比起高碱度烧结矿，料层厚度薄（比高碱度烧结矿薄25%以上）、固体燃耗高、产量低（垂直烧结速度慢）、成品矿强度低、以上）、固体燃耗高、产量低（垂直烧结速度慢）、成品矿强度低、FeO含量高等质含量高等质量方面的问题。因此为了改善低碱度烧结矿的生产，必须优化低碱度烧结矿生产的工量方面的问题。因此为了改善低碱度烧结矿的生产，必须优化低碱度烧结矿生产的工艺参数。艺参数。企业企业名称名称CaO/SiO2TFeFeOSiO2MgO烧结生

13、产技术指标烧结生产技术指标利 用 系利 用 系数数(t/m2h)转 鼓转 鼓 指指数数+6.3(%)固 体固 体 燃燃耗耗(kg/t)料层厚度料层厚度(mm)信阳信阳钢铁钢铁0.7260.4715.95.811.790.916762.04501.7255.729.85.691.971.347350.0650济南济南钢铁钢铁0.5958.0413.917.382.831.2670.650.025501.8755.158.565.272.921.6573.2441.07700北营北营钢铁钢铁0.4062.5314.898.12-1.0871.6771.723301.9553.716.746.37-

14、1.7176.7554.615804.1 优化料层厚度优化料层厚度 工艺工艺参数的优化首先要考虑的是料层厚度，因为料层厚度是生产高强度低参数的优化首先要考虑的是料层厚度，因为料层厚度是生产高强度低FeO高还原性烧结矿高还原性烧结矿的基础。但由于低碱度、配料时添加熔剂所剩（生石灰）无几，会造成制粒不好，混合料粒度的基础。但由于低碱度、配料时添加熔剂所剩（生石灰）无几，会造成制粒不好，混合料粒度-1mm部分会比高碱度烧结矿的高出部分会比高碱度烧结矿的高出30%以上，使料层透气性恶化。北钢公司生产高碱度烧结矿的料以上，使料层透气性恶化。北钢公司生产高碱度烧结矿的料层厚度为层厚度为580mm，生产酸性

15、烧结矿时被迫降低至，生产酸性烧结矿时被迫降低至330mm，料层厚度大幅度下降，导致配碳升高，燃，料层厚度大幅度下降，导致配碳升高，燃烧带加宽，进而又增大了料层透气阻力，使垂直烧结速度大幅度下降，产量和利用系数明显降低。烧带加宽，进而又增大了料层透气阻力，使垂直烧结速度大幅度下降，产量和利用系数明显降低。料层薄、配碳高的后果是成品矿料层薄、配碳高的后果是成品矿FeO含量明显升高，所以说，料层厚度是保证低碱度烧结矿产质量含量明显升高，所以说，料层厚度是保证低碱度烧结矿产质量的关键工艺参数。从今年建邦集团低碱度烧结矿的生产状况分析，料层厚度可控制在的关键工艺参数。从今年建邦集团低碱度烧结矿的生产状况

16、分析，料层厚度可控制在600650mm，固体燃耗为固体燃耗为55kg/t，转鼓指数可达，转鼓指数可达68%以上以上，FeO含量为含量为13%14%的水平。的水平。 为为确保低碱度烧结矿有较高的产质量，就必须制好粒，制好粒造好球使料层具有良好的透气性，确保低碱度烧结矿有较高的产质量，就必须制好粒，制好粒造好球使料层具有良好的透气性，为此必要时可考虑配加少量的优质膨润土作黏结为此必要时可考虑配加少量的优质膨润土作黏结剂剂（建邦集团采用炼钢污泥强化制粒）（建邦集团采用炼钢污泥强化制粒），将混合料将混合料制成制成510mm的小球团，由于混合料的小球团，由于混合料均均制制成成了小球，会造成烧结过程碳的燃

17、烧困难，导致高配碳，了小球，会造成烧结过程碳的燃烧困难，导致高配碳，影响垂直烧结速度，因此小球烧结必须实现燃料分加，在混合料中内配影响垂直烧结速度，因此小球烧结必须实现燃料分加，在混合料中内配50的燃料，还有的燃料，还有50%造造球球后后分分加到滚动的球表面，同时还要采用较高质量的偏析布料器布好料，形成均匀烧结的透气性条件，加到滚动的球表面，同时还要采用较高质量的偏析布料器布好料，形成均匀烧结的透气性条件，保证小球团的料层厚度达到保证小球团的料层厚度达到600mm 以上，以上三个因素（造好球、燃料加分、偏析布料）是搞好以上，以上三个因素（造好球、燃料加分、偏析布料）是搞好低碱度球团烧结生产的重

18、要环节。低碱度球团烧结生产的重要环节。4.2 优化水和碳的配加优化水和碳的配加烧结烧结生产水碳是保证，制成球团矿的水分一般磁铁矿球团为生产水碳是保证，制成球团矿的水分一般磁铁矿球团为90.25，生产小，生产小球显然按成球的规律：球显然按成球的规律：“水小球小，水大球大水小球小，水大球大”，故小球的水分应低于，故小球的水分应低于8%，控制在，控制在77.5的水平，而比一般烧结生产的混合料的水平，而比一般烧结生产的混合料6%左右要左右要高一些。由表高一些。由表3可见，几家钢可见，几家钢铁企业的低碱度球团烧结矿或酸性烧结矿生产，配碳明显高于高碱度烧结矿的铁企业的低碱度球团烧结矿或酸性烧结矿生产，配碳

19、明显高于高碱度烧结矿的53kg固固体体燃燃耗耗，可以考虑固体燃耗为可以考虑固体燃耗为55kg/t左右为宜。左右为宜。4.3 优化烧结操作：适当加大负压和放慢机速优化烧结操作：适当加大负压和放慢机速抽风抽风负压和机速的关系历来处于对立的矛盾中，两者的优化应立足于厚料层和低负压和机速的关系历来处于对立的矛盾中，两者的优化应立足于厚料层和低配碳，这可以通过低碱度小球烧结杯试验进行调整和掌控，为适应低碱度难烧的特点，配碳，这可以通过低碱度小球烧结杯试验进行调整和掌控，为适应低碱度难烧的特点，总的是适当加大抽风负压放慢台车行走速度，以使成品矿具有较高的强度。总的是适当加大抽风负压放慢台车行走速度，以使成

20、品矿具有较高的强度。5.低碱度球团烧结工艺的经济效果分析低碱度球团烧结工艺的经济效果分析5.1 低碱度球团烧结矿生产规模的设计：低碱度球团烧结矿生产规模的设计：年产年产500万吨生铁的企业需要万吨生铁的企业需要850万吨含铁炉万吨含铁炉料，采用高碱度烧结矿搭配酸性炉料（低碱度球团烧结矿块矿）的炉料结构，低碱料，采用高碱度烧结矿搭配酸性炉料（低碱度球团烧结矿块矿）的炉料结构，低碱度球团烧结矿设计占炉料的度球团烧结矿设计占炉料的25%的比例，则年需低碱度球团烧结矿的比例，则年需低碱度球团烧结矿215万吨，选择万吨，选择265m2烧结机生产低碱度球团烧结矿。（若年产烧结机生产低碱度球团烧结矿。（若年

21、产300万吨钢铁的企业，年需万吨钢铁的企业，年需500万吨含铁万吨含铁炉料，年需炉料，年需120万吨低碱度球团烧结矿，可配万吨低碱度球团烧结矿，可配180m2烧结机生产低碱度球团烧结矿）。烧结机生产低碱度球团烧结矿）。 5.2低碱度球团烧结矿投资估算：低碱度球团烧结矿投资估算：新建新建年产年产220万吨球团设备需投资万吨球团设备需投资4.5亿人民币，改造亿人民币，改造265m2烧结机烧结机为低碱度球团烧结矿生产，需建一个造球车间，为低碱度球团烧结矿生产，需建一个造球车间，增设增设47m圆盘造球机、圆盘造球机、上配料、输送和外配燃料、偏析布料设备，还需考虑上一上配料、输送和外配燃料、偏析布料设备

22、，还需考虑上一台台415m的的烘干机和燃料分加设备，估算投资烘干机和燃料分加设备，估算投资3500万元万元人民币人民币左右左右，显然对烧结机显然对烧结机作技术改造的方案将会大大节省投资。山西建邦集团通才工贸公司的实作技术改造的方案将会大大节省投资。山西建邦集团通才工贸公司的实践证明，可以不建球团车间，仍采用圆筒混合机强化制粒，增设燃料分践证明，可以不建球团车间，仍采用圆筒混合机强化制粒，增设燃料分加，可节省一大笔技术改造费，也可以达到比较好的效果。加，可节省一大笔技术改造费，也可以达到比较好的效果。 5.3低碱度球团烧结矿与酸性球团矿生产经济效果低碱度球团烧结矿与酸性球团矿生产经济效果比较比较

23、：一一台台265m2烧结机日产可达烧结机日产可达8450吨烧结矿，技术改造后生产低碱度吨烧结矿，技术改造后生产低碱度球团烧结矿其产量会下降球团烧结矿其产量会下降25左右，日产将会下降到左右，日产将会下降到6340吨左右，能满吨左右，能满足足220万吨酸性炉料的需求万吨酸性炉料的需求。同样，一台同样，一台180m2的烧结机也能满足年产的烧结机也能满足年产120万吨低碱度球团烧结矿的需求。万吨低碱度球团烧结矿的需求。 生产生产成本成本费用费用的比较的比较：鞍钢和沙钢等七家企业鞍钢和沙钢等七家企业烧结烧结矿矿和球团和球团矿矿生产生产成本成本费用费用比较比较列列于表于表4表表4 4 鞍钢、沙钢等企业球

24、团矿与烧结矿生产成本比较鞍钢、沙钢等企业球团矿与烧结矿生产成本比较 从表从表4七七个个企业和全国的情况看，球团的运营费用和生产成本高于烧结的成本，低企业和全国的情况看，球团的运营费用和生产成本高于烧结的成本，低碱度球团烧结矿的运营成本将会低于烧结生产的成本，也就是说低碱度球团烧结矿的碱度球团烧结矿的运营成本将会低于烧结生产的成本，也就是说低碱度球团烧结矿的成本明显低于酸性球团的生产成本，从目前国内的情况而论，生产成本主要取决于含成本明显低于酸性球团的生产成本，从目前国内的情况而论，生产成本主要取决于含铁原料的费用，由这方面的情况分析，生产低碱度球团烧结矿的成本比生产酸性球团铁原料的费用，由这方

25、面的情况分析，生产低碱度球团烧结矿的成本比生产酸性球团矿有较大的优势。矿有较大的优势。5.4 高高碱度烧结矿搭配酸性球团与高碱度烧结矿搭配低碱度球团烧结矿两种炉料结构碱度烧结矿搭配酸性球团与高碱度烧结矿搭配低碱度球团烧结矿两种炉料结构冶炼效果比较：冶炼效果比较： 济济钢和信阳钢铁采用高碱度烧结矿搭配酸性烧结矿比搭配酸性球团和块矿的冶炼钢和信阳钢铁采用高碱度烧结矿搭配酸性烧结矿比搭配酸性球团和块矿的冶炼效果比较列于表效果比较列于表5 企业名称企业名称烧结烧结矿质量与生产成本矿质量与生产成本球团矿质量与生产成本球团矿质量与生产成本球团矿球团矿与烧结矿与烧结矿成本比较成本比较 TFe CaO/SiO

26、2原材料原材料（元（元/t）生 产 成 本生 产 成 本（元（元/t） TFe SiO2原材料原材料（元（元/t）生 产 成 本生 产 成 本（元（元/t）鞍钢鞍钢57.111.99806.40912.6863.405.43940.541065.12152.44沙钢沙钢56.392.161063.441242.2763.446.641487.271581.00333.73首钢京唐首钢京唐56.642.03937.071069.2765.883.761295.911400.85331.58武钢武钢55.601.871089.171237.4263.264.891284.301452.51214.

27、79重钢重钢55.601.88983.801127.3062.566.061439.021551.88424.58唐山建龙唐山建龙51.242.03780.65886.4360.836.571185.081250.03363.60包钢包钢56.861.84573.72721.3564.123.57979.381068.23346.88表表5 5 济济钢钢 、信阳信阳钢铁配用酸性烧结矿炉料结构的冶炼效果钢铁配用酸性烧结矿炉料结构的冶炼效果 由由表表5冶炼效果可见，上两个企业采用高碱度烧结矿搭配酸性烧结矿的炉料结冶炼效果可见，上两个企业采用高碱度烧结矿搭配酸性烧结矿的炉料结构比搭配酸性球团矿或进口

28、块矿取得了降低入炉焦比的效果，信阳钢铁还明显降构比搭配酸性球团矿或进口块矿取得了降低入炉焦比的效果，信阳钢铁还明显降低了生铁成本。据调研，目前天钢和天津荣程钢铁公司分别建成了低了生铁成本。据调研，目前天钢和天津荣程钢铁公司分别建成了200万吨和万吨和150万吨的链篦机回转窑，由于国产铁精粉价位太高而停产，改用进口块矿替代。万吨的链篦机回转窑，由于国产铁精粉价位太高而停产，改用进口块矿替代。通过以上讨论分析，有理由相信，采用强化制粒生产低碱度球团烧结矿的方案不通过以上讨论分析，有理由相信，采用强化制粒生产低碱度球团烧结矿的方案不仅可以节省大量基建投资，还可以取得降低运营成本，降低入炉焦比和生铁成本仅可以节省大量基建投资，还可以取得降低运营成本，降低入炉焦比和生铁成本的经济效果。的经济效果。 企业企业名称名称 炉料结构炉料结构利用利用系数系数 焦比焦比 煤比煤比入炉矿入炉矿成本成本生铁生铁成本成本高高R烧结矿烧结