提高钒钛矿烧结成品率集成技术.pdf

第2 1卷第4期2023年8 月矿业工程Mining Engineering51提高钒钛矿烧结成品率集成技术蒋大均，雷电，何木光，宋剑，朱伟（攀钢集团攀枝花钢钒有限公司炼铁厂，四川攀枝花6 17 0 2 4）摘要：高钛型钒钛矿烧结由于其特有的矿物与烧结特性，矿物熔点高、烧结液相量少、矿物组成复杂、强度差等特性，成品率长期低于普通矿烧结。为此研发多项强化烧结与抗粉碎抗摔打的技术并应用于实践。在工艺技术改进与优化方面开展了提高料层烧结、预热烧结、优化配矿、锥形逆流衬板强化混匀与制粒、点火后料面喷吹蒸汽、单辊结构与尺寸优化，降低料层阻力技术；对成品运输系统进行了降低转运落差高度、采用柔性转运技术、改进漏子结构等多项技术改进，减轻了烧结矿冲击、摔打、粉化，改善了烧结矿粒度。钒钛矿烧结提高成品率取得重要技术进展，成品率从7 4.53%逐年提高到7 8.51%，五年进步平均达到7 6.91%，提高了2.16%，技术经济效果明显。关键词：钒钛磁铁精矿；烧结成品率；工艺技术；转运技术；抗冲击粉化中图分类号：TF046文献标识码：A文章编号：16 7 1-8 550（2 0 2 3）0 4-0 0 51-0 5根据专业特点与生产实际，认为与工艺参数，返矿或0引言返矿率有关。烧结矿成品率是指成品烧结矿（一般粒度5mm）占工艺参数：料层、机速、负压、废气温度、烧结终点干混合料量的比率，是烧结生产的一项综合性的技术经济温度。指标，在某种程度上反映了烧结技术水平与生产过程控制物料结构与配比：攀精矿配比、进口矿配比、中粉配水平的高低。影响烧结成品率的因素是多方面的，提高成比；生石灰、活性灰配比；焦粉配比、煤粉配比；配加返品率是一项系统工程，需从原料、工艺、技术、装备、高矿比例。炉人炉条件等各方面进行研究与控制。混合料指标：水分、料温、混合料 3mm粒级、固高钛型钒钛矿烧结由于其特有的矿物与烧结特性，成定炭。品率与普通矿烧结难有可比性。从国内烧结行业交流指标烧结矿成分：FeO、S i O 2、R o、A 1,O 3、T i O 2。看，部分钢铁公司成品率一般在7 5%8 5%，而钒钛矿烧沟下粒级：入炉烧结矿平均粒度，5mm粒级比例；筛分效率，筛前成本。粉末。以上参数对返矿率的影响为可控因素，可定量分析，1钒钛烧结矿成品率影响因素与成每天有采集数据。矿机理分析2）不可控变量。设备因素：设备事故多，运行不正常，影响生产及稳1.1成品率的生产特点与影响因素变量分析定。影响成品率的因素众多，其特点是几乎包括了烧结生烧结矿破碎：破碎齿数太多，烧结矿过度破碎。产的原燃料性能、配矿结构、工艺参数、操作制度、破成品转运次数与落差：转运站次数多，落差大，摔打碎、筛分、运输、设备性能、高炉对粒级的限制要求等各粉化严重，且料的流量不同粉化情况也有差别。个环节与因素，而这些因素又相互交叉与制约。以上因素为不可控，除非花费大量人力物力对该设备1）可控变量。与流程、漏子前后的数据进行检测，但不治本。1.2影响成品率的内在机理分析收稿日期：2 0 2 2-0 7-2 6作者简介：蒋大均（196 5），男（汉族），四川广安人，攀钢集团攀枝花钢钒有限公司炼铁厂高级工程师。由于钒钛磁铁矿烧结的特殊性，强度低是成品率低、返矿率高的内在原因。钒钛磁铁精矿由于TiO，含量高达5212.5%以上，Al,0，含量高达4.5%，Mg0含量高达2.8%，矿石为硬质磁铁矿型，熔点极高，熔点最高达1400，1350 时矿石仅呈软化状态。由于熔点高的特点，烧结矿过程产生的液相量较少，烧结矿强度差。1）钒钛烧结矿与普通烧结矿最大区别是含有数量较多（8%以上）的T02，矿物生成机理复杂。2）液相量少，即使碱度2.5以上条件下，液相量仍然较少，不足40%，而且有10%左右的玻璃相，铁酸钙只有2 0%左右，普通烧结矿铁酸钙可达到35%，这是钒钛烧结矿强度差的主要原因。3）矿物组成复杂，除了普通烧结矿的矿物外，还有含T,O，的系列复杂化合物，其中钙钛矿和钛榴石影响较大。4）结晶规律复杂，含铁矿物结晶形态多为半自形晶和它形晶，自形晶较少；微观结构多为粒状和板条状结构，针状交织结构较少见。高碱度时有熔蚀结构出现。5）烧结熔点高达1350 以上，与发展铁酸钙为主要实际料层时间/mm基准期692试验一716试验二730试验三741试验平均727比基准35由表1可见，料层由6 92 mm提高到7 2 7 mm后（提高35mm），台时产量上升5.0 2 t/h，料层平均每上升10 mm，台时产量上升1.44/h，产量上升幅度为2.4%，转鼓指数保持在6 7.6%，成品率由7 4.49%提高到7 5.6 2%，固体燃耗降低了3.32 kg/t，煤气消耗降低了0.11m/t。2.2强化制粒改善钒钛矿烧结性能2.2.1锥形逆流衬板强化混合料混匀与制粒试验与应用采用“TY三合一混合机衬板”强化制粒，该衬板主体结构为锥形逆流衬板，改变了混合机内部结构，在混合机内部筒壁上焊接与物料运行轨迹相反的混料导板及造球导板，在衬板上形成逆螺旋，以实现混合料受力状态的改变，压缩混合料运动过程“螺距”，达到延长有效混合造球时间，增加物料有效滚动路程、提高造球效果的目的。同时由于物料在混合机内的停留时间延长，也提高了混匀效果，减少了成分与粒度波动。锥形逆流衬板结构示意图见图1。矿业工程粘结相的条件相对立。因此，钒钛烧结矿强度与成品率比普通烧结矿低得多，ISO转鼓强度目前只有7 1%左右，出烧结工序成品率只有7 2%左右。2提高钒钛烧结矿成品率试验与强化措施2.1提高料层厚度实验室结果表明随着料层厚度提高，烧结矿转鼓指数和成品率上升，且在6 50 7 2 0 mm范围内上升幅度较大。当料层高度从6 50 mm提高到6 7 0、6 9 0、7 0 5、7 2 0 mm时，烧结矿的转鼓指数从7 1.35%提高到7 1.8 4%、7 2.50%、72.96%、7 3.49%；成品率从7 7.45%提高到7 9.6 6%、81.42%、8 2.7 3%、8 3.8 5%，当料层达到7 50 mm时，烧结矿的转鼓指数和成品率继续提高，但提高的幅度减缓。在攀钢钒在6#机上进行了提高料层厚度烧结试验。表16#机厚料层烧结试验期与基准期主要指标对比台时产量固体燃耗/(t h-)/(kgtl)/(m.h-)208.7851.53209.5748.22214.2048.28219.0548.11213.8048.215.023.32第2 1卷第4期点火煤气转鼓指数成品率/%/%3.0274.492.9774.372.9475.572.8377.342.9275.62-0.111.13图1锥形逆流衬板结构示意图2.2.2二次混合机采用锥形逆流衬板强化制粒（6#机试验）新衬板的制粒效果比旧衬板混合料 3mm提高了3.35%，新衬板的制粒效果优于旧衬板。试验期烧结机台时产量提高11.13t/h，增产率达到4.9 8%，转鼓指数提高了0.0 3%，同固体燃耗下降3.49 kg/t，点火煤气下降0.04m/t。试验后已在4台烧结机二次混合机推广应用。垂直速度单位料层压降/mm min-1/Pa mm-167.5718.2367.4917.9367.5818.4467.6718.1367.5718.140.00-0.0922.3321.34.20.8620.5120.94-1.392023年第4期2.2.3一次混合机采用锥形逆流衬板强化混匀与辅助制粒（新3#机试验）一混新衬板比旧衬板的混匀效果好，辅助强化制粒作用更明显。新衬板湿筛3mm粒级百分比含量比旧衬板提高了3.39%，干筛 3mm粒级百分比含量提高了1.42%，工艺日常检测湿筛 3mm增加了1.54%。台时产量上升了1.52 t/h，转鼓指数上升0.0 9%，固体燃耗下降1.33kgce/t。新3#机改进成功后，目前已在新1#机、新2#机一次混合机上推广应用。台时产量时间料温/基准期59.4一阶段63.6二阶段65.8三阶段67.0四阶段69.8试验平均66.6对比基准7.1由表2 可见，新3#机采用增加蒸汽提高料温，试验结果表明，蒸汽单耗增加4.38 kg/t，料温提高7.1，台时产量上升了5.93h，增产率达到1.55%，料温提高10 增产率可达到2.18%；固体燃耗下降2.2 8 kg/t，内返矿率下降了2.7 6%，表明成品率上升，其它指标变化不大。2.4优化配矿工业试验与应用试验在6#烧结机上进行，主要用国内腾冲精矿替代澳矿或南非矿进行烧结试验。用10%腾冲粉替代10%澳矿，用5%腾冲粉替代5%南非矿，其它配比变化不大，结果见表3。试验结果表明，采用国内高品位矿替代进口矿后，烧结综合效果不但没有变差，反而得到优化，综合评价指数高于同配比的进口矿，采用10%国内高品位矿替代10%进口矿，综合指数上升3.6 7%，成品率提高2.12%；采用5%国内高品位矿替代5%进口矿，综合指数上升0.7 4%，成品率提高2.6 4%，未出现烧结综料层厚度时间/mm试验1期698试验2 期699试验3期700试验平均699基准期696对比+3蒋大均等提高钒钛矿烧结成品率集成技术2.3提高混合料温度预热烧结试验预热混合料、提高混合料温度是消除过湿层影响与强化烧结最重要最实用的技术或措施，也是厚料层烧结的必备条件。在实验室采用电烤箱进行混合料升温与烧结试验，模拟现场蒸汽预热或热废气预热混合料的效果，试验结果表明，随着料温的上升，烧结时间缩短，烧结速度加快，利用系数几乎呈直线上升关系，料温每提高10，利用系数提高0.0 2 3Vm.h，增产幅度达1.8%，其它指标基本不受影响。表2 新3#机蒸汽预热提高料温试验主要技术经济指标蒸汽单耗自返率/%/(kg t-l)/(t h-1)5.49382.769.16384.2710.07387.239.30391.6310.96391.529.87388.694.385.93表46#机点火后料面喷酒洒蒸汽试验主要技术经济指标机速主管负压/(m min/(*10Pa)1.6614001.6714341.6614061.6614131.651421+0.01-853固体燃耗点火煤气转鼓指数/(kg t-)/(m.t-l)46.3023.9743.4322.5844.2619.7243.5019.8344.8722.7444.0221.22-2.28-2.76合效果劣化或恶化的结果。表3优化配矿烧结机验证试验主要技术经济指标台时产量/焦粉单耗/转鼓指数实际综合方案(t d-)(kg t-l)腾冲10%251.25澳矿10%245.24对比+6.02腾冲5%248.66南非矿5%248.83对比0.172.5点火后烧结料面喷吹蒸汽工业试验与应用点火后在适当时机与位置在烧结矿表面喷人蒸汽或热水或其混合物，对烧结过程具有强化作用，具有增产节能的主要作用，也可能改善烧结矿质量如强度、冶金性能等或维持现有状况。在6#烧结机上进行工业试验。台时产量折标煤/(t h-)/(kgce t-)246.12231.45236.85237.56233.73+3.83/%3.1371.233.1671.313.0971.282.9971.373.1171.433.1071.35-0.030.11成品率/%/%评价指数35.0766.3738.4267.05-3.360.68+2.1236.1466.3536.3566.590.21-0.24自返率/%34.9814.4538.4714.8339.7514.7037.9514.6639.6214.92-1.670.2679.1577.0378.9976.35+2.64转鼓指数/%67.0066.5666.9466.8466.72+0.1299.7396.06+3.6798.4897.74+0.7454由表4可见，试验期与基准期对比，台时产量上升3.83t/h，增产率达到1.6 4%，说明喷洒蒸汽对产量强化作用明显。蒸汽的加入有利于提高燃烧速度与燃烧效率，固体燃料（折标煤）降低了1.6 7 kgce/t，节能率达到4.21%。试验期自产返矿率降低了0.2 6%，则成品率是上升的，同时因垂直烧结速度加快，产量上升。试验期转鼓指数变化不大，未有出现降低与恶化，反而上升了0.12%。2.6单辊结构优化与尺寸优化改进单辊结构与尺寸不合理造成烧结矿过粉碎，降低成品率。对新3#机单辊结构与尺寸进行了优化改进。单辊齿冠数由15排改为13排，锤头间距由310 mm改为357.7 mm。水冷篦板由16 根改为14根，篦板间距由310 mm改为357.7 mm。改造后出环冷机烧结矿细粒级减少，大块与粗粒级明一台车栏板8矿业工程显增加，试验期 40 mm粒级增加5.32%，5 2 0 mm粒级减少7.2 9%，平均粒度增大0.7 4mm，5m m（返矿粒级）降低1.2 9%，说明单辊齿数越少，对烧结矿块度的破坏作用越小。改造前成品率为7 6.0 2%，改造后成品率为77.13%，提高了1.11%。目前已在新1#、新2#机推广改进，单辊结构与尺寸与新3#机一样，改进后效果接近。2.7降低料层阻力主要技术改进，强化烧结过程2.7.1不断改进送料器改善烧结料透气性松料器是疏松混合料，改善料层透气性的重要装置。为了适应原料条件变化与保产需要，对松料器结构与安装不断改进，见图2。松料杆排数由2 排增加为4排，松料杆长度由12 0 0 150 0 mm缩短为50 0 90 0 mm，从上至下各排松料杆长度逐渐缩短，而插入料层深度一致，改善透气性与烧结过程均匀性。松料器框架厂松料管安装孔布料后形成斜坡面x12x9第2 1卷第4期料层高度1x10.x325f2L4L3过湿层，料浆高温融化后堵塞在篦条缝隙中，影响透气性。为此设计制造了两台篦条清扫器交替使用，结构见图5，安装在机头1号、2 号风箱下，当清扫器转动时，钢刷伸入篦条缝隙中，将堵在缝隙中的料粒清理出来，达到疏L2台车底部L1图2 松料器结构改进图2.7.2料面打孔机降低料层阻力为抑制边缘效应，在点火前台车挡板处安装了压边钒钛精矿由于熔点较高，相应的点火温度要求较高，表机，台车边沿料压实，降低边沿料烧结速度与减少漏风，层烧结矿易结壳，其结构致密，孔隙度少，恶化料层透气性。安装见图4。为此，自主开发了料面打孔机疏通料面风量，不断改进结构2.7.4篦条清扫器与配重，使其在烧结矿表面打出均匀的孔隙，见图3。随着生产条件变化，原燃料条件变差，当活性灰配比一悬臂偏大、水分偏大、料温变低等波动因素时，烧结机将形成一钢齿厂简体正视图图3台车料面打孔机改进结构图2.7.3压边机抑制边沿效应一悬臂压边机混合料台车厂转轴侧视图悬臂一压边机通缝隙的效果。电机一减速器正视图图5台车篦条清扫器结构图钢刷厂钢刷套筒转轴支架侧视图工3成品转运系统系列技术改进正视图侧视图图4台车压边机结构与安装示意图烧结矿转运不属于烧结技术或烧结强化技术，属于外部影响因素，但对成品率影响很大，对影响成品率的转运2023年第4期环节与流程进行系列改进。1）新1#烧结机成品系统成4皮带降落差改造，落差降低了 5.5 m。2）新2#烧结机成品系统取-1皮带降落差改造，落差降低7.5 m。3）6#机成品整粒系统流程与降落差改进，减少转运站11个，缩短了流程8 11m。4）新3#机成品系统柔性转运技术实施与应用。新3号烧结机成3皮带P101/201的传统直线型下料溜槽改为弧线形溜槽，减轻了摔打，实现了下料的“软着陆”，烧结矿细化程度降低。5）新2#机成品皮带降转速改进。皮带速度由12 6.3m/min降低到10 1.1m/min，降低了高速运转烧结矿的冲击力与粉碎。6）成品转运站漏子结构改进。改进后漏斗结构解决了烧结矿直接接触冲击漏斗壁而快速磨穿漏斗的缺陷，从机理上实现了“以矿磨钢”向“以矿磨矿”的转变，降低了烧结矿冲击粉化。7）成品转运溜槽改进。改进烧结矿下料溜槽结构，使烧结矿由垂直下落状态改为滚动状态，溜槽内安装阶梯结构，阶梯上可堆积一定的烧结矿，上游来料与阶梯上的烧结矿进行接触，达到“以矿磨矿”的目的。通过采取以上技术与措施，成品率逐年上升，见图6，2020年最高达到7 8.51%，2 0 16 2 0 2 0 年平均成品率达到76.91%，比基准期2 0 15年提高2.16%，高钛型钒钛矿烧(Ironmaiking Plant of Panzhihua Steel Group Panzhihua Steel Vanadium Co.,Ltd.,Panzhihua 617024,China)蒋大均等提高钒钛矿烧结成品率集成技术结提高成品率取得较大进展，结束了钒钛矿烧结成品率多年迥不前的局面。80.0079.0078.0077.00/276.0074.7575.0074.0073.0072.002015基准2 0 16 应用2 0 17 应用2 0 18 应用2 0 19应用2 0 2 0 应用图6 烧结成品率近年对比变化趋势4结语1）高钛型钒钛磁铁精矿其原料与烧结特性及成矿机理决定了烧结矿强度差，成品率低，在国内处于落后水平。影响成品率的因素复杂众多，需要对主要因素进行重点控制。2）为改善烧结性能及强化烧结，提高成品率，采取多项工艺技术改进与试验并应用于实践，为提高成品率与优化技术经济指标发挥了重要作用。3）对成品运输系统进行了多项改进，减轻了烧结矿冲击、摔打、粉化，改善了烧结矿粒度，提高了成品率。4）钒钛矿烧结提高成品率取得重要进步，成品率逐年上升，2 0 2 0 年最高达到7 8.51%，近5年平均提高2.16%。Integrated Technology for Improving Sinter Yield ofVanadium-Titanium MagnetiteJIANG Dajun,LEI Dian,HE Muguang,SONG Jian,ZHU Wei5578.5177.2077.5376.1675.15年份Abstract:Due to the unique mineral and sintering characteristics of high titanium vanadium and titanium magnetite,i.e.,highmelting point of minerals,low amount of sintered liquid phase,complex mineral composition,poor strength and other characteristics,the sinter yield rate of vanadium and titanium magnetite has been lower than that of ordinary ore for a long time.To this end,a numberof technologies for strengthening sintering and resisting smashing and beating are developed and applied in practice.In terms of processtechnology improvement and optimization,work has been done to improve material bed sintering and preheating sintering,optimize oreblends,enhance mixing and granulation with conical countercurrent liner,inject steam on the surface of the material after ignition,optimize the structure and size of single rollers,and reduce the resistance of the material bed.Many technological improvements havebeen made for the finished product transportation system,such as lowering the transfer drop height,adopting flexible transfertechnology,improving the funnel substructure,so as to reduce the impact,beating and pulverization of sinter and improve the particlesize of sinter.Significant technological progress has been made and obvious technical and economic effects have been obtained inimproving the sinter yield of vanadium-titanium magnetite.The yield has increased from 74.53%to 78.51%year by year,andaverage five-year progress has reached 76.91%,up by 2.16%.Key words:vanadium titanium magnetite concentrate;yield of sinter product;technological technology;transfer technology;impact and pulverization resistance