寇麗紅，賀淑珍

（1.太原鋼鐵（集團）有限公司制造部，山西 太原030003；2.太原鋼鐵（集團）有限公司技術(shù)中心，山西 太原030003）

山西省榆縣境內(nèi)有大量的鎂質(zhì)石灰石資源，該資源夾雜在方解石資源礦帶中，w（MgO）為4%~12%，w（CaO）為38%~49%，若將其剝離廢棄，將造成資源損失和采礦成本升高。太鋼鑫磊資源有限公司生產(chǎn)冶金白灰，其石灰石資源為馬家溝組，常規(guī)石灰中w（MgO）＜2%，石灰石煅燒性能較峰峰組差，易爆裂，惡化窯況和增加回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的機率較大；在常規(guī)石灰石夾層中，又分布有w（MgO）較高的鎂質(zhì)石灰石。其w（MgO）在4%~12%，為了提高資源的利用，降低采礦成本，進行了鎂質(zhì)石灰石的煅燒性能研究，以掌握不同w（MgO）對其煅燒性能的影響，為生產(chǎn)利用提供技術(shù)依據(jù)。

1 實驗室試驗研究

1.1 化學(xué)性能研究

對不同的高鎂石灰石取樣進行化學(xué)成分分析，分析結(jié)果如表1所示。

由表1分析可以看出：高鎂石灰石中w（MgO）為4.7%~12.05%，w（CaO）為38.7%~49.04%，w（SiO2）為1.43%~3.59%，燒損率較常規(guī)石灰石要略高一些。

表1 石灰石化學(xué)成分分析結(jié)果 %

1.2 煅燒性能研究

1.2.1 試驗方法及指標說明

1）燒失率：預(yù)熱溫度為800℃，預(yù)熱時間為45 min，煅燒溫度按設(shè)定溫度進行焙燒1 h后，冷卻到室溫后進行燒失率檢測。

2）水化活性：取3 g燒后熔劑，放入5 mL水的燒杯中，然后將燒杯置于150℃的烘干箱中烘1.5 h后，取出稱重，計算水化活性度。

3）用焙燒評價指標——燒失率與水化活性度來評價焙燒質(zhì)量好與壞。其中，燒失率=（燒前質(zhì)量-燒后質(zhì)量）/燒前質(zhì)量×100%；水化活性度＝（燒后質(zhì)量-3）/3×100%。

1.2.2 w（MgO）對煅燒溫度的影響

對石灰石進行了焙燒溫度選擇試樣，試驗具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 石灰石焙燒溫度選擇試驗結(jié)果

由表2可見，燒失率變化不是很大，大致為43%~45%，說明在焙燒溫度為1 000~1 100℃時，基本能夠保證石灰石完成分解。所以，應(yīng)將水化活性和轉(zhuǎn)鼓粉率作為評價指標。

w（MgO）較低時，常規(guī)石灰石在1 100℃時，水化活性為28.33%，轉(zhuǎn)鼓粉率最低，為8.5%。因此，其適宜焙燒溫度為1 100℃。

w（MgO）為4%~5%之間的石灰石為1號礦和2號礦，1號礦在1 050℃時，水化活性較高，為28.38%，轉(zhuǎn)鼓粉率為10.18%，處于一個合理水平。2號礦在1 000℃時，水化活性為31%，取得較好水平，但因其結(jié)構(gòu)為層狀，分解過程中易裂，使得轉(zhuǎn)鼓粉率超過12%，為12.41%，是不能滿足生產(chǎn)要求的。因此，2號礦暫不能進行利用。

3號礦w（MgO）為7.68%，水化活性整體較低，為22%~24%，在1 000~1 050℃時，水化活性相對較高，綜合考慮，焙燒溫度為1 050℃時指標較好一些。

w（MgO）繼續(xù)升高到9%~12%，在1 000℃時取得較好的水化活性和轉(zhuǎn)鼓粉率指標。

因此，從煅燒試驗結(jié)果來看，隨著w（MgO）的升高，煅燒溫度呈降低趨勢，在w（MgO）為4%~7%時，適宜煅燒溫度為1 050℃，w（MgO）為9%以上時，適宜煅燒溫度降低為1 000℃。

在適宜煅燒溫度下，水化活性較好的為5號礦、4號礦、1號礦；3號礦相對要差一些。

1.2.3 適宜煅燒時間選擇

對試樣1和試樣3進行了適宜煅燒時間的選擇試驗，試驗結(jié)果如圖1、圖2所示。

由圖1和圖2可知，適宜煅燒時間以60min為宜。

圖1 試樣1的適宜鍛燒時間選擇試驗結(jié)果

圖2 試樣2的適宜鍛燒時間選擇試驗結(jié)果

1.2.4 預(yù)熱參數(shù)研究

對高鎂石灰石資源進行預(yù)熱參數(shù)試驗，試驗結(jié)果如表3所示。

由表3可得出：試樣在140℃保溫180 min及150℃保溫120 min兩種試驗條件下，均不發(fā)生爆裂；140℃保溫180 min及150℃保溫120 min條件下的轉(zhuǎn)鼓粉率較140℃保溫120 min條件下的轉(zhuǎn)鼓粉率降低4.14%和5.18%。因此，提高溫度和延長保溫時間均有利于提高高鎂石灰石的強度。

表3 高鎂石灰石預(yù)熱參數(shù)試驗結(jié)果

2 高鎂石灰石鍛燒工業(yè)性試驗

2.1 預(yù)熱工藝

預(yù)熱方式：窯尾廢氣+熱風(fēng)爐供熱，入口溫度為250~270℃，出口溫度為140℃時，轉(zhuǎn)為輔熱保溫2 h。

2.2 帶料方式

采用10~20 mm與20~40 mm物料，按照1∶2比例帶料入窯。

2.3 石灰質(zhì)量指標

生產(chǎn)石灰質(zhì)量指標如表4所示。

表4 石灰質(zhì)量指標檢驗結(jié)果（窯前）

由表4可知：窯前灰w（CaO）平均為87.06%；w（MgO）最高為4.74%，平均為3.14%；w（SiO2）平均為1.82%；活性度為347 mL；石灰質(zhì)量滿足后續(xù)工藝要求。

2.4 煉鋼配用效果

2.4.1 AOD工序

將鎂質(zhì)石灰與普通石灰分別在304系列與304L系列鋼種中進行工業(yè)試驗。試驗結(jié)果如下頁表5所示。

從表5看出：AOD還原渣中w（MgO）由2.9%左右升高到3.2%左右。石灰消耗量與理論計算值相當(dāng)；還原堿度與普通石灰相近，還原w（S）降低0.010%，終渣堿度控制正常；脫S效果也與普通石灰相當(dāng)。

表5 石灰試驗參數(shù)與消耗對照表

2.4.2 轉(zhuǎn)爐工序

后在碳鋼轉(zhuǎn)爐進行了使用試驗，每爐石灰加入量與正常工藝加入量相當(dāng)。轉(zhuǎn)爐使用高w（MgO）石灰，冶煉過程正常，未出現(xiàn)噴濺等現(xiàn)象，轉(zhuǎn)爐終點w（C）、w（P）、溫度控制均正常。

3 結(jié)論

1）在實驗室對鎂質(zhì)石灰石的理化性能、煅燒性能、煅燒工藝進行了研究，得出了高鎂石灰石的適宜煅燒溫度和煅燒時間。

2）通過工業(yè)性試驗研究得出，生產(chǎn)石灰質(zhì)量滿足后工序生產(chǎn)要求。

3）對高鎂石灰石性能進行研究，使資源得到充分利用，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。