八鋼COREX使用燒結礦的可行性研究

楊成波，李濤

（寶鋼集團八鋼公司煉鐵分公司）

COREX煉鐵是一種發展中的新煉鐵技術。由于少用焦炭、縮短傳統的煉鐵流程、大大減少煉鐵工業污染物排放，從而受到許多國家和冶金工作者的重視。目前世界上所有的COREX煉鐵工藝使用的含鐵原料主要是以球團礦和塊礦為主。而八鋼高爐爐料結構是高堿度燒結礦配加酸性球團礦。隨著國家對淘汰鋼企落后產能力度的加大，八鋼現有的430m3的小高爐將被淘汰。如果八鋼COREX投產采用球團礦加塊礦的爐料結構，勢必會導致球團礦的不足和燒結礦產能的過剩。為此，針對八鋼COREX工藝使用燒結礦進行了研究。

1 COREX工藝簡介

COREX煉鐵過程是在兩個反應容器中完成的。即上部的預還原豎爐，將鐵礦石還原成金屬化率在70%～90%的海綿鐵；下部的熔融氣化爐，將海綿鐵熔煉成鐵水，同時產生還原煤氣，如圖1所示。

2 八鋼高爐現在爐料結構組成

目前全球有5套COREX裝置，分別是南非SALDANHA的一座COREX-2000，印度JINDAL的兩座COREX-2000，寶鋼羅涇的2座COREX-3000，其爐料結構如表1所示。

表1 COREX爐料結構

表2 八鋼高爐爐料結構

表3 八鋼燒結礦和球團礦生產狀況

八鋼高爐的爐料結構如表2所示，八鋼球團礦和燒結礦生產狀況如表3所示。

從表1可以看出，COREX的爐料結構主要是以球團礦和塊礦為主，南非選擇以塊礦為主的爐料結構是由于其工廠距SISHEN塊礦產地近，使用塊礦具有巨大的成本優勢；印度使用以球團為主的爐料結構是由于其球團相對廉價；寶鋼的原料都是以進口為主，另外約有20%的湛江球團。而八鋼所有的球團廠離本部距離較遠，一般都在600km以上，而且基本只能通過公路運輸，COREX搬遷至八鋼后，球團需求量增加，球團礦的運輸條件和成本將成為COREX生產的限制性環節。

從表2可知，八鋼430m3高爐爐料結構主要是以燒結礦和進口球團礦為主，而2500m3高爐的爐料結構主要是以燒結礦和球團A、球團B為主。隨著國家對淘汰鋼企落后產能力度的加大，八鋼現有的430m3高爐勢必被淘汰。如果八鋼COREX投產以后仍沿用其以前COREX的爐料結構，這樣勢必會導致球團礦的不足和燒結礦產能的過剩（八鋼球團礦和燒結礦生產狀況如表3所示）。

另外，從寶鋼COREX的生產實際來看爐料結構的局限性是導致其生產成本過高的重要原因。所以，研究在八鋼COREX工藝中使用燒結礦是十分有必要的。

3 八鋼高爐使用燒結礦、球團礦性能的比較

3.1 礦石化學成分及物理性能的比較

八鋼高爐原料化學成分和物理性能如表4。

表4 八鋼高爐原料化學成分和物理性能

從表4可以看出，燒結礦和球團礦相比主要有以下特點：（1）燒結礦品位較低，只有約53.5%；而球團礦品位一般能達到62%。（2）燒結礦FeO含量高，在8%；而球團團礦礦物組成以Fe2O3為主，FeO含量低。（3）燒結礦轉鼓指數在82%，而球團礦都在90%以上；球團礦粒度也比較均勻，主要集中在8～16mm，而燒結礦粒度比較分散。化學成分的差異將影響輔料的添加和渣比，入爐爐料粒度直接影響豎爐的透氣性。

3.2 冶金性能的比較

礦石冶金性能主要包括低溫還原粉化、荷重靜態還原、軟熔特性，八鋼礦石部分的冶金性能如表5所示。

表5 八鋼礦石部分冶金性能

從表5中可以看出：（1）球團礦的軟化開始溫度低，都在1000℃以下，有的甚至在900℃；燒結礦的軟化開始溫度高；（2）球團礦的還原度高，還原性能好，但是燒結礦和其比較相差不是很大；（3）燒結礦的低溫還原粉化率高，RDI+6.3mm只有30%遠低于球團礦。

軟化開始溫度直接影響還原煤氣溫度的控制，導致熱損失增加；低溫還原粉化指標好則爐料透氣性好，可降低COREX豎爐壓差，有利于煤氣流合理分布和爐況順行。

4 八鋼COREX使用燒結礦的優缺點分析

4.1 優點

（1）八鋼COREX使用燒結礦后，不但能夠解決球團礦的不足和燒結礦產能的過剩，而且還可以降低COREX原料的使用成本，對提高八鋼整體經濟效益，提高產品的市場競爭能力有較大作用。

（2）從表4可知，八鋼目前使用的球團礦堿度是在0.2＜R＜0.36的酸性球團礦，而目前世界上COREX工藝使用的球團礦堿度都在0.8～1.0。如果八鋼COREX100%使用酸性球團礦，勢必會加大石灰石等熔劑的添加，導致渣比增大。這樣高堿度燒結礦的加入，就可以減少或杜絕使用石灰石等熔劑，從而減少了熔劑分解熱（COREX-3000熔劑分解消耗的熱量占總熱量的3.5%[2]）；同時減少了熔劑分解產生的CO2發生熔損反應的碳素量，對降低燃料比和提高豎爐料柱的透氣性均有利[1]。

（3）從COREX已使用爐料經驗表明，塊礦因還原后軟化溫度低于球團，往往比球團易粘結。球團礦的軟化開始溫度低，如果還原煤氣溫度控制不當，就很可能造成豎爐內物料的粘結，造成豎爐難行、爐況惡化，導致豎爐清空周期短。燒結礦的軟化開始溫度大都在1100℃以上，如果八鋼COREX使用燒結礦就可以減少還原煤氣溫度過高引起的豎爐粘結問題，在確保除塵器正常工作的前提下，可以提高進入豎爐的還原煤氣溫度，減少無效的熱損失（煤氣從汽化爐到進入豎爐的中間過程中熱損失占總熱量的2%[2]。

4.2 缺點

（1）燒結礦的低溫還原粉化率指標差，燒結礦的加入勢必會引起豎爐透氣性的變差，導致豎爐內煤氣流分布不合理和爐況的惡化；豎爐內大量的粉末遇見高溫煤氣就會導致豎爐粘結加重。所以，燒結礦的加入比例不能太高。

（2）燒結礦和球團礦相比粒度分布不均勻，而且燒結礦形狀不規則；如果粒度不一、形狀各異的燒結礦加入到豎爐中會造成豎爐的透氣性變差，增大懸料的危險性。所以，如果加入燒結礦必須對其進行分級入爐，10mm以下的燒結礦不要加入豎爐中。

5 結論

通過分析可知：（1）與球團礦相比，燒結礦除了低溫還原粉化率高、品位低、粒度不均勻外，其余指標符合要求，所以八鋼COREX使用燒結礦是可行的；（2）由于球團礦和燒結礦的差異性，所以COREX的爐料結構建議為以球團礦為主另外配加一定比例的燒結礦，并且燒結礦的粒度必須分級處理；（3）八鋼使用的球團礦是堿度約0.2的酸性球團礦，加入高堿度燒結礦，可以減少或避免生石灰等熔劑的加入，減少單位生鐵的熱量消耗，有利于降低燃料比和原料成本；同時燒結礦的軟化溫度高于球團礦，使用燒結礦可以提高進入豎爐還原煤氣溫度，減少熱損失;（4）由于八鋼的爐料結構是以燒結礦為主，且在COREX建成后八鋼現有的小高爐必被淘汰，所以使用COREX使用燒結礦可以解決燒結產能過剩的問題。

[1]賈國利.COREX熔融還原煉鐵工藝使用燒結礦的可行性研究[C]；2008年全國煉鐵生產技術會議暨煉鐵年會文集（下冊）；2008年.

[2]陳炳慶等.COREX熔融還原煉鐵技術[J].鋼鐵.1998,(02).