高爐配加經濟礦料生產實踐*

魏太林 張曉亮 牛衛軍，2 余麗娜

(1.安陽鋼鐵股份有限公司;2.武漢科技大學)

高爐配加經濟礦料生產實踐*

魏太林1張曉亮1牛衛軍1，2余麗娜1

(1.安陽鋼鐵股份有限公司;2.武漢科技大學)

經濟礦料通常由褐鐵礦或半褐鐵礦組成，含鐵品位低、雜質多，在燒結中配加它是鋼鐵行業應對資源危機、降低生產成本的有效措施之一。安鋼通過生產試驗與理論探索，燒結經濟礦料的使用量占到了鐵礦粉消耗總量的50.1%，成本下降10%左右，完全適應了大配比經濟礦料燒結生產。同時，高爐操作為適應低品位經濟礦料采取了各種措施，實現了較好的技術經濟指標。

經濟礦料 褐鐵礦 燒結 高爐

0 引言

隨著我國鋼鐵產能的不斷擴張，戰略性資源的爭奪日趨激烈，品質優良的鐵礦石價格居高不下，采購變得日趨困難。從國內外礦石資源分布和燒結技術發展趨勢來看，在燒結中配加低品位大比例廉價的經濟礦料是鋼鐵行業應對危機、降低燒結成本、優化資源配置的有效措施之一［1－3］。顯然，安鋼作為一個中原鋼鐵企業，對低品位經濟礦料在燒結和高爐中的生產研究是十分必要的。

大多數經濟礦料都由褐鐵礦或半褐鐵礦組成，同時存在大量的對高爐有害的微量元素，如鋅、鉀、鈉等，而且品位較低、雜質較多。褐鐵礦是含水氧化鐵礦石，是一種含結晶水約10%的赤鐵礦，其化學式nFe2O3·mH2O，與高品質礦石的含鐵品位和市場價格相比，兩類鐵礦石價格差別很大，在300～350元/t之間，但扣除SiO2后的含鐵品位相差并不大。褐鐵礦在國內外許多燒結廠已廣泛使用，配比一般為10%～35%，以寶鋼為首，褐鐵礦的比例從15%逐步提高到2010年的35%;日本和韓國鋼鐵公司褐鐵礦使用比例在30%以上，最高達到50%［4－8］。

1 配加經濟礦料燒結實驗研究

1.1 經濟礦燒結特點

經濟礦料中的褐鐵礦結構疏松、吸水性強，還原性好，同化性好，而且SiO2含量偏高、燒損高。在生產燒結礦時，會有以下幾方面問題產生:

1)由于密度小、填充率低和結晶水分解，又會造成燒結礦氣孔率高、燒成率低等問題，影響燒結產量和質量;

2)吸水性強使燒結過程中需要的水分較大，對點火質量要求高，易形成過濕層;

3)SiO2含量偏高會使燒結礦品位降低，燒結過程中易形成硅酸鈣不利于燒結礦質量和降低煉鐵能耗;

4)雖然褐鐵礦同化性好，但燒結過程中液相量中硅酸鹽比例增大，流動性差，燒結料層內孔隙大，燒結礦強度差。

因此，高爐使用褐鐵礦，一直是困擾煉鐵企業的一大難題。在這方面，安鋼經過努力攻克了這一難題。為克服褐鐵礦對燒結礦質量的負面影響，滿足高爐對燒結礦的要求，燒結車間從2010年開始進行了大量的試驗和研究，對燒結生產過程的工藝技術參數和設備配置、操作條件進行了總體調整。最終，使燒結生產能夠順利接受高燒損經濟礦料的生產條件，取得良好的質量指標。

1.2 經濟礦料燒結實驗數據

安鋼配加經濟礦料試驗情況見表1，配加經濟礦料試驗的主要技術指標見表2。其中粉礦1、粉礦3結晶水含量達到了10.5%，屬于褐鐵礦，粉礦2結晶水含量在5.5%左右，屬于半褐鐵礦。

表1 配加經濟礦料試驗情況

表2 配加經濟礦料試驗的主要技術指標

試驗中通過調節水炭和焦粉、熔劑粒度、料層調整等措施，尋找最優的工藝操作制度，以褐鐵礦為主的燒結實驗基本上取得成功。

2 配加經濟礦料燒結工業生產實踐

2.1 生產數據分析

通過實驗研究，安鋼經濟礦料使用比例逐漸增大，如圖1所示。2011年經濟礦料最高配礦比例達到所用鐵礦粉的50.10%，安鋼2011年高比利經濟礦料的大部分配比見表3，各配比所對應燒結礦化學成分見表4。由圖1和表3、表4可以看出，燒結礦轉鼓強度、篩分指數、小于10 mm粒級含量隨經濟礦料配比增高增加，其變化并不大，質量也穩定。

圖1 燒結礦質量隨經濟礦料配比的變化

表3 2011年燒結配料結構%

表4 燒結礦化學成分 %

2.2 配加經濟礦料燒結生產關鍵技術

經過多年來對經濟礦料燒結生產技術的研究探索及實踐，獲得了以下經濟礦料燒結的關鍵性技術:

1)針對羅泊河礦、揚迪粉等鐵礦結晶水含量高、礦質疏松、吸水性強等特點，安鋼提出了控制燃料粒度，增大混合料水分、增厚料層、處理料面、控制紅火層的操作方法。

2)一般情況下不主張大溫度燒結，容易造成局部過濕，影響透氣性，但是大配比使用褐鐵礦時，由于礦質疏松，吸水性強，考慮水分給料層帶來的負面影響，將混合料水分控制在至8.5%～9.5%，滿足燒結造粒需求的同時盡量降低同時考慮水分給料層帶來的負面影響，提高大煙道溫度至130℃～140℃。

3)在條件允許情況下盡量提高料層厚度，達到了超過欄板50 mm以上，控制邊緣效應，同時采用刮料器適當壓料并保持料面平整，可以起到增加混合料堆密度，提高負壓控制垂直燒結速度和保證燒結料面點火的效果。

4)控制紅火層厚度在150 mm以下，降低燒結溫度促進鐵酸鈣液相的形成，從而達到提高燒結礦強度的目的。

3 高爐應對經濟礦料的措施

3.1 縮小風口或使用長風口，適當降低冶煉強度

低品質礦雜質多、堿金屬多，高爐以低品質礦為原料易造成高硫高砷高鋁、大渣量等現象，容易造成爐缸不活、爐渣粘稠等，安鋼高爐通過縮小風口面積或使用長風口，保證風口前的實際風速，提高煤氣流向爐缸中心的穿透力，活躍爐缸工作狀態，來降低此種弊端。

鼓風進入高爐具有一定的速度和動能，風口回旋區的形狀和大小，反映風口進風狀態，影響氣流和溫度分布，以及爐缸的均勻活躍程度。高爐冶煉要求回旋區有適宜的深度，過大或過小都將造成煤氣流分布不均，中心或邊緣過分發展。

改變風口尺寸、長度是高爐調整送風制度的重要手段。在入爐風量不變的情況下，縮小風口面積，風口前風速隨之增大，鼓風動能就增大。在風壓基本不變的情況下，縮小風口面積首先保證風口前鼓風速度，使煤氣流克服大渣量的影響，盡量吹透中心，使爐內煤氣流分布均勻。其次，適當降低冶煉強度，間接降低了每次出鐵之間的渣量，利于高爐冶煉穩定順行。

3.2 改變渣相，提高渣中MgO含量

保持爐渣合適的流動性，適當控制爐渣粘度在低品位礦冶煉工藝中至關重要。低品位礦冶煉，噸鐵渣量明顯增大，且低品位礦中Al2O3較高，爐渣中容易出現高熔點礦物尖晶石(熔化溫度高達2135℃)，這種礦物尖晶石的結晶能力很強，在爐渣中極易形成固體，造成爐渣粘度大，流動性差。

MgO含量對爐渣粘度影響很大，爐渣中Al2O3含量和二元堿度確定時，隨著MgO含量增加，在一定范圍內粘度下降，流動性得到明顯改善。因為加大渣中MgO含量可避免渣中出現高熔點的2CaO·SiO2，還可帶入較多的 O2－離子，減少 Si－O、Al－O陰離子團的聚合度，破壞他們的網狀結構，形成簡單的單、雙四面體結構。高爐操作時，把爐渣中MgO/Al2O3作為重要控制參數，通過配加蛇紋石增加渣中MgO含量，隨著MgO在一定范圍內的適當提高，爐渣組成進入低粘度的黃長石(2CaO·MgO·2SiO2)初晶區范圍，在此區域內，熔化溫度和爐渣粘度較低，從而改善了爐渣的流動性。

3.3 調整裝料制度，適當發展邊緣，保順行

合理的裝料制度對于高爐穩定順行十分關鍵。無料鐘布料，通過在爐內形成一定的布料平臺和中心漏斗，確保礦石和焦炭在爐喉半徑上有一個合適的礦焦比。由于焦炭的透氣性比礦石好，礦焦比大的地方煤氣在爐內上升的阻力也大;相反，礦焦比小的地方煤氣在爐內上升的阻力就小。

安鋼高爐重視用爐頂CO2曲線、爐喉十字測溫來判斷爐內煤氣流的分布狀況，透氣性好的地方即較發展的地方通過的煤氣流大，CO2含量低，爐喉溫度較高;透氣性不好的地方不易發展，通過的煤氣流小，CO2含量高，爐喉溫度較低。通過煤氣曲線、爐喉十字測溫判斷爐內礦石及焦炭的分布，礦石多的地方透氣性低，焦炭多的地方透氣性好。利用多環布料和中心加焦，優化布料矩陣，確保中心氣流暢通，同時適當發展邊緣煤氣流，使其達到較為合理的邊緣和中心煤氣流分布，在保證較好的煤氣利用率的同時兼顧高爐穩定順行。

4 結語

1)在燒結中配加經濟礦料是鋼鐵行業應對資源危機、降低燒結成本的有效措施之一。安鋼作為內陸鋼鐵企業，對經濟礦料燒結生產及利用的研究是十分必要的。

2)安鋼通過實驗研究與不斷探索，經濟礦料的使用量占到了鐵礦粉消耗總量的50.1%，成本下降了10%左右。2009年以來，安鋼對燒結生產中低品位燒結礦的配比呈上升趨勢，2011年為50%以上，適應了高比例經濟礦料燒結冶煉。

3)安鋼通過對經濟礦料燒結技術的試驗研究與不斷探索，獲得了關鍵性的技術，找到了適合安鋼高爐冶煉需求的經濟礦料生產及冶煉方法，并在高爐操作上主動調整，以適應這種低品位經濟礦料入爐冶煉，較好地實現了低原料成本冶煉，實現了經濟煉鐵。

［1］鄭志良.淺談選別褐鐵礦［J］.江西冶金，1998，18(6):36 －38.［2］張文生，徐之帥，張晉霞.新疆某褐鐵礦選礦工藝流程試驗研究［J］.科技資訊，2009(22):250－251.

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PRODUCTION PRACTICE OF ADDING ECONOMIC IRON ORES IN BF

Wei Tailin1Zhang Xiaoliang1Niu Weijun1，2Yu Lina1
(1.Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd. 2.University of Science and Technology Wuhan)

Economic iron ores consist of limonite or semi－ limonite with low Fe grade and more impurities.Adding economic iron ores in sintering production is one of the effective measures for facing resources crisis and reducing sintering cost in steel industry.Through experimental research and theoretical exploration，the amount of economic iron ores has increased to 50.1%，the cost reduced by about 10%，it can fully adapt to the sintering production with high ratio of economic ores.Meanwhile，some measures are taken for adapting the low quality iron ores in BF operation，good economical and technical target are finally obtained.

economic iron ores limonite sintering BF

2011－11－8