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xx地区灌区补源工程立项可行性论证报告.doc141页
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黄陂夏家寺灌区补源工程是通过工程措施将滠水河的水送到夏家寺水库，维持夏家寺库水位在46.39米以上，主要目的是解决干旱年份夏家寺灌区的灌溉和旅游景点木兰湖水位偏低问题。
1.1基本情况
1.1.1灌区概述
夏家寺灌区范围包括黄陂区的长堰、王家河、蔡柘、甘棠、六指、塔尔、鲁台等七个乡镇，自然面积46.5万亩，计310平方公里。除此之外，红安的部分耕地也在灌区内引水。灌区原设计灌溉面积19.64万亩，目前实灌面积只有11.4万亩，规划达到灌溉面积21.64万亩。
灌区以粮食作物为主，是武汉市的主要粮、棉、油产区之一，粮食作物主要有水稻、小麦、玉米、薯类、豆类等，经济作物有油菜、芝麻、花生、棉花、蔬菜等。
灌区现有人口28.3万人，人口密度913人/km2，农村共有劳力11.7万人。
夏家寺灌区现有大型水库一座，小型水库19座，塘堰11566口，总容积3.782亿立方米，有效容积1.68亿立方米。
夏家寺水库为本灌区内唯一的一座大型水库，具有灌溉、防洪、旅游（木兰湖旅游区）、城镇供水等多种功能，是夏家寺灌区的主要水源，夏家寺水库拦截滠水河支流长堰河，流域属湖北省水文气象第一、三、四区交界处，水库承雨面积142平方公里，河道长19公里，主河道平均坡降为2.2‰，流域为丘陵区呈扇形，植被良好。水库总库容2.9亿m3，其中兴利库容1.2亿m3，防洪库容0.79亿m3，死库容0.9亿m3，水库承雨面积142km2，多年平均径流量为0.937亿m3。
1.1.2灌区现存问题
1 灌区供、需矛盾突出，灌溉保证率降低，干旱年份实灌面积仅占设计灌溉面积的60%。
2 夏家寺水库蓄水量不能满足木兰山风景区进行旅游开发的要求。
3 由于旱季缺水，导致灌区内水库及塘堰水位下降，生态环境遭到破坏。
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梅钢降低烧结矿MgO试验与生产运用
    &
刘佩秋1& 王宁2
（1、上海梅山钢铁股份有限公司技术中心 2、上海梅山钢铁股份有限公司炼铁厂&）
摘 要：在梅钢烧结用矿条件下，进行烧结矿不同含量降MgO试验。试验表明：随着烧结矿MgO的下降，烧结矿强度和成品率提高，燃耗下降；在降低烧结矿MgO的同时提高烧结矿碱度，烧结矿强度有较大幅度的提高。
关键词：烧结矿； 低MgO；& 碱度；& 烧结试验；& 烧结性能 &&&
&&&&& 梅钢现有180m2和400m2的烧结机各1台，自0m2大烧结机投产以来，烧结矿ISO标准强度基本维持在75-76%，与国内同类烧结机相比较强度偏低。梅钢烧结矿强度要有一个大提高和突破难度较大，原因之一是高烧损自产梅精矿和澳洲的褐铁矿均属高“分解致孔性”铁矿石，这种特殊的铁矿石烧结特性制约了强度的提高，而自产梅精矿今后也将长期使用。梅钢碱度烧结生产（2009年度碱度1.81倍）在国内同行业中几乎最低，烧结矿碱度若要提高到1.95倍以上又受到高炉炉料结构的制约。
&&&&& 根据已有的生产数据，烧结矿的MgO含量提高1%，转鼓强度降低3%，控制MgO含量低于2%有利于改善烧结矿强度[1]。2009年，梅钢烧结矿中MgO为2.08%，远高于宝钢的1.56%水平，因此有必要研究烧结矿MgO对强度的影响，通过适当降低烧结矿MgO含量，提高梅钢烧结矿强度。本次降MgO试验分烧结杯实验室试验和工业性试验二部分，试验以目前烧结生产工艺操作参数为基础，分步降低烧结矿中MgO的含量，改善烧结矿强度，提高入炉铁品位。
2、试验的条件
2.1 试验的原料条件
&&&&& 试验所需用料均来源于梅钢烧结分厂。主要原燃料理化性能见表1。
表1&&&& 主要原燃料理化性能（%）
2.2& 试验的用矿结构
&&& 试验分二个阶段，第一阶段以2009年烧结用矿料比为基准期，MgO为2.0%。试验期料比烧结矿中的MgO为1.75%、1.50%、1.25%和不配加云屑时MgO自然含量。
第二阶段以2010年4月调整后的烧结用矿即用D粉矿部分替代A粉矿为基准期，其MgO为2.0%，试验期料比烧结矿中MgO下降幅度同上。
&&&&& 在第二阶段试验料比不变的基础上,进一步优化提高烧结矿碱度至1.9倍,设立三组MgO含量分别为2.0%、1.50%和MgO自然含量即不配加云屑时的MgO含量，试验料比见表2。
表2&&&&&& 试验料比(%)
2.3 试验主要工艺参数
&&&& &试验以目前烧结生产工艺操作参数为基础。
3、 试验结果和分析
&&&&& 试验结果见表3。
表3&&&& 试验结果
SJ-1(基准）
1.8/自然含量
SJ-6(基准）
1.8/自然含量
1.9/自然含量
3.1 降低MgO对烧结垂直速度和铁品位的影响
&&&&& 表3数据表明，在燃料配加比例不变的条件下，随着烧结矿中MgO含量下降，第一个阶段烧结利用系数逐步提高，这是因为随着烧结矿中MgO含量下降，烧结液相需求的熔化温度下降，使烧结矿成品率提高，进而使烧结利用系数提高。
&&&&& 第二个阶段烧结垂直速度略有变化，主要是D粉矿部分替代A粉矿，而这二种矿的烧结性能各不相同，A粉矿属褐铁矿，蜂窝状结构，具有同化温度低，液相流动性能较好等特性，而D粉矿属赤铁矿细粒集合体较致密结构，同化温度低，液相流动性能较A粉矿差，但是D粉矿的固结性能远远好于A粉矿，这是第二个阶段烧结垂直速度低的原因之一。
&& && 铁品位随着烧结矿中的MgO含量下降而提高，MgO每下降0.25%，铁品位上升0.3%，铁品位的提高对高炉降低焦比意义重大。
3.2 降低MgO对烧结矿强度、成品矿和燃料消耗的影响
&& &强度：由表3示，在两个阶段试验中，随着烧结矿MgO含量由2.0%下降至自然含量1.0%左右，烧结矿强度逐步提高，其中第一阶段，基准期强度由63.33%上升至试验期的66.53%-68.67%，上升了3.20%-5.34%。在第二阶段（R=1.8倍)，基准期强度62.0%，试验期强度在65.60%-69.07%，高于基准期3.60%-7.07%，其中SJ-9的强度最好为69.07%。
强度提高主要原因是碱度一定时，随着烧结矿中MgO含量下降，烧结矿粘度结相中铁酸钙系列生成量得到进一步发展和提高，烧结矿强度得到改善；随着烧结矿中MgO含量下降，烧结液相的熔化温度下降，在燃料配加量相同条件下，烧结矿化互熔性更加充分，使烧结微粒之间的黏结强度进一步提高。在烧结用铁矿粉基础特性试验研究中发现，烧结矿中四元碱度下降，可能有利于液相流动性的提高，有利于烧结矿强度的提高。烧结矿碱度提高到1.90（倍）,烧结矿强度均好于碱度在1.80（倍）。
&&& &成品矿 ： 随着烧结矿MgO含量的下降，烧结矿强度提高成品率提高。
&&& &燃料消耗 ： 随着烧结矿MgO含量下降，两个阶段试验的燃料消耗下降，试验期燃料消耗均低于基准期，第二阶段试验期燃料消耗基本低于第一阶段燃料消耗，其中，第二阶段试验期烧结矿中氧化镁降至1.25%时(SJ-9),燃料消耗最低仅66.52kg/t，原因与A矿粉矿属褐铁矿，结晶水含量较高，烧损高，其配加量的减少以及烧结矿中适宜的MgO含量，有利于烧结矿燃料消耗的降低。
3.3降低MgO对烧结矿矿物组成的影响
表4 烧结矿矿物组成 (体积百分比%)
熔剂、脉石残余
&&&&& 由表4示：随着烧结矿MgO含量下降，有利于提高烧结矿中赤铁矿和铁酸钙形成量，磁铁矿和熔剂残余量下降，铁酸钙和粘结相总量显上升趋势，使烧结矿颗粒更易粘结，从而使烧结矿强度和成品率提高，燃料消耗降低。
&&& 在烧结过程中，MgO与磁铁矿发生如下反应：
&&&&&&&MgO+Fe3O4&===&MgO&+ Fe2O3+FeO
&&&& &&XMgO*Fe2O3+(1-X)Fe3O4&===&[MgXFe(1-X)O&]* Fe2O3
&&&&& MgO具有稳定磁铁矿的作用，MgO含量高，烧结矿中磁铁矿含量具有提高的趋势，赤铁矿和铁酸钙有降低的趋势。同时，在低温下MgO也能与SiO2和Al2O3反应，存在于玻璃相中。
&&&& 第一阶段试验烧结矿：随着烧结矿MgO含量的下降， 烧结矿中的磁铁矿与玻璃相由粒状结构逐渐发展成熔蚀结构和交织熔蚀结构，使烧结矿强度等指标得到改善。
第二阶段试验烧结矿：与第一阶段试验烧结矿比较，烧结矿中磁铁矿与玻璃相形成的粒状结构有所增多。随着烧结矿MgO含量的下降，磁铁矿与铁酸钙形成的熔蚀结构有所减少，磁铁矿与铁酸钙形成的交织熔蚀结构增加，烧结矿强度等指标也能得到一定改善。由于A粉矿的同化性能和液相生成能力较D粉矿强，铁酸钙粘结相生成量较多，第二阶段碱度在1.8倍烧结矿中粘结相生成总量低于第一阶段。
&&&& 提高烧结矿碱度：提高烧结矿的碱度至1.9倍，随着MgO含量降低，交织熔蚀结构明显提高，玻璃相减少，烧结矿其颗粒更易粘结，从而强度提高。&
3.3降低MgO对烧结矿冶金性能的影响
&&&&& 表5所示：从900℃还原度指标看，随着烧结矿MgO含量的下降，烧结矿碱度的提高，烧结矿的还原度明显改善，以SJ-12试验配矿为最好。从低温还原粉化指标看，也是SJ-12低温还原粉化指标（RDI+3.15mm）最好，随着烧结矿MgO含量的下降和烧结矿碱度的提高,烧结矿的RI和RDI（+3.15mm)均好于SJ-1,烧结矿冶金性能得到改善。
表5&&& 烧结矿冶金性能（%）
RDI+3.15mm
4、 工业性试验
4.1烧结降低MgO试验方案
&& & 为了研究低MgO对烧结各项指标的影响并减少对高炉冶炼影响，采用降低烧结矿中MgO含量（由2.0%降至1.50%)，高炉使用蛇纹石块调节炉渣MgO试验方案。日-4月8日为试验基准期；4月9日-4月18日为低MgO试验期。研究对象为4#烧结机和4#高炉，两个阶段所用的梅精配比均为18.6%，烧结矿碱度为1.9倍，保持试验期间生产工艺稳定。
4.2 烧结指标对比分析
4.2.1 4#烧结机生产情况
& 表6&&&& 4#机经济技术指标
利用系t/m2h
槽下返回率%
固燃kgce/t
表7& 4号机操作指标对比
终点温度℃
总管温度℃
总管负压kPa
&&&&& 从表6可以看出：降低MgO后，烧结利用系数有所上升。槽下返回率有所升高，比基准期升高了0.73%，这与试验期高炉生产不正常，烧结开停机频繁有关，其次是4#烧结机布料辊最下部2个辊子积料较严重，需人工清料，影响到料面平整。固体燃料消耗升高了1.44kgce/t，主要是由于试验期烧结矿SiO2偏低，生产中按上限控制FeO，烧结操作指标变化不大，见表7。
4.2.2 质量
表8& 烧结矿理化性能%
&&&&& 从表8、表9可以看出使用低MgO料堆后，全铁有所上升，增加0.51%；SiO2含量下降0.14%，较低的SiO2对强度有不利影响；MgO含量降到了预想位置；在烧结矿强度方面，4#烧结机的转鼓上升0.72%。
表9& 烧结矿粒度组成%
&&&&& 从粒度分布上来看，使用低MgO混匀矿后，大于40mm的烧结矿比例有所减少，不过4#烧结机的烧结矿的粒度分布趋向中间粒度。
4.2.3 化学成分与转鼓强度间回归分析
回归方程：转鼓指数 = 63.2 + 7.46 R - 0.861 MgO
自变量&&&& Coef&&&& SE Coef&&&& T&&&&&& P
常数&&&&&& 63.158&& 2.785&&&& 22.68&& 0.000
&R&&&&&&&& 7.459&&& 1.448&&&& 5.15&&& 0.000
&MgO&&&&&& -0.861&& 0.2319&& -3.71&& 0.000
S = 0.586978&& R-Sq = 35.8%&& R-Sq(adj) = 34.0%
方差分析：
来源&&&&&& DF&&&&& SS&&&&&& MS&&&&& F&&&&&& P
回归&&&&&& 2&&&& 13.472&& 6.736&& 19.55&& 0.000
残差&&&&&& 70&&& 24.118&& 0.345
合计&&&&&& 72&&& 37.590
&&&&& 从回归分析结果来看，由于方差P值小于0.05，回归方程总体上有效的，烧结矿转鼓指数与碱度正相关，与MgO负相关,因此提高碱度、降低MgO有利于改善梅钢烧结矿强度。由于试验数据量较少，回归的结果可能存在一定的误差，模型的拟合度R-Sq(adj)偏小，因此该回归模型只能做为参考使用。
5.1 &依据本次试验的结果，烧结矿MgO含量从2.0%降低到1.75%-1.25%区间都较为适宜，烧结矿产质量指标得到改善。
5.2& 目前梅钢烧结用料结构，有必要优化适当降低高“分解致孔性”铁矿石，增加低Al2O3铁矿粉用量，同时考虑烧结配加少量蛇纹石粉，提高烧结矿强度，使烧结配料成本和提高炼铁经济技术指标相统一。
5.3 &适当降低烧结矿MgO含量,可以提高烧结矿铁品位，从而提高入炉品位，为高炉高产低耗创造条件；同时能增加烧结利用系数，缓解当前烧结产能不足难题。
5.4 &随着烧结矿MgO含量降低，烧结矿矿相中赤铁矿和铁酸钙呈现上升趋势，磁铁矿和玻璃相呈现下降趋势,有利于提高烧结矿强度。
[1] 许满兴.铁矿石价格飞涨与钢铁企业的应对措施.全国烧结球团技术交流年会论文集.2008
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