钢铁工业生产中改善铁矿石烧结效果,提高烧结矿质量和产量的措施包括加强原料制备、改善混合料制粒效果、预热混合料、热风烧结、分层或偏析布料等。复杂烧结原料条件下,制粒工序是加强原料制备与改善烧结过程的关键环节,该环节的目的是提高烧结料层的透气性,确保烧结过程高效和低耗。然而,当前缺少对实际工业制粒工序中优化的系统研究。本文以国内某钢铁企业的烧结生产为研究对象,分别通过制粒工艺配水量优化、配矿结构优化、预润湿技术三个方面对制粒工艺优化方法进行了研究,主要的研究内容和结论包括: ① 对原有的铁矿粉湿容量测试设备进行了改进,改进后的设备具有测试数据重现性好、测试时间短、占地面积小等优点。利用该设备测试了某钢铁企业常用粉矿的湿容量,发现各种粉体物料的吸水过程有相同规律,随吸水时间的增长物料的吸水速度逐渐放缓,直到吸水结束,各种物料的吸水曲线均符合吸水动力学的通式,属于在毛细管作用下的吸水过程。粒度细,含羟基等亲水性物质多的矿物其湿容量相应地较高,吸水速率也一般较快。原料的粒度组成对原料的吸水特性影响较大。 ② 不同混合料的适宜含水量与湿容量的关系研究表明,混合料的最佳含水量(y)和湿容量(x)具有很好的线性相关性,对于本研究中涉及的制粒系统而言,其关系可表示为:y=0.529x-0.295,表明随着混合料湿容量的增大,其适宜含水量逐渐增加,通过测量混合料的湿容量即可预测其制粒适宜含水量。 ③ 配矿结构对混合料制粒效果的影响研究表明:赤铁矿及筛下粉物料对混合料的制粒性能都有一定改善作用,而褐铁矿比例的增加会恶化物料的制粒性能。当用料条件复杂时需将不同类型矿种搭配使用,使得混合料有较好的制粒性能。混合料中不同筛下粉比例的制粒实验表明:随着混合料中筛下粉比例升高,其湿容量增大,吸水时间缩短,筛下粉比例为 11%时对应的混合料制粒性能较优。对参与混合料制粒的各种含铁物料,按化学成分、粒度组成的差异进行聚类,分作四类具有较好的代表性,第Ⅰ类物料对混合料制粒的性能有降低作用,第Ⅱ类物料的比例越大混合料的制粒性能越好。当增大第Ⅰ类物料的用量时应考虑与第Ⅱ类物料的搭配,以维持较好的制粒性能。 ④ 物料的润湿性对制粒烧结性能有较大的影响,部分润湿性差,吸水速率慢的物料在有限的制粒时间内由于润湿不充分影响混合料的制粒性能,因此提出了混匀矿预润湿技术。实验结果表明:1)预润湿制粒不同于常规制粒的变化趋势线。在预润湿条件下变含水量制粒,其制粒的变化趋势线会明显优于常规条件下的变含水量制粒。2)不同润湿度下混合料制粒的改善程度有差异。润湿度不宜太高,当润湿度达到80%时会造成制粒颗粒粒度过于粗大化,3~7mm粒级含量的增加受到抑制。适当降低润湿度则可以避免这种对烧结生产不利的粒度变化。3)混合料的性质会影响预润湿操作对制粒效果改善的幅度。 ⑤ 通过研究最佳配水量和预润湿操作对混匀料烧结效果的影响,实验数据表明:1)相比于生产含水量下的制粒烧结结果,在湿容量预测含水量下制粒混合料中 3~7mm 粒级含量较多,堆密度也较大,虽然透气性指数略有降低,但物料的综合制粒效果较好。两种不同含水量下烧结成品率基本相当,预测含水量下烧结利用系数及物理性能指标方面均优于生产含水量下的结果。2)相同含水量下,预润湿操作可以明显的改善混合料的制粒性能。预润湿对烧结矿成品率也有一定的提升作用,在相同含水量下成品率提高了0.6%以上,但其余烧结指标并没得到相应的改善。在保证烧结成品率基本稳定的情况下,采用湿容量预测混合料适宜含水量、预润湿操作均可以适当降低混合料烧结所需含水量,并对烧结过程的其他指标有一定的改善效果。经比较采用湿容量预测混合料适宜含水量对烧结过程与烧结质量的综合技术指标提高有利。