高爐煉鐵合理配礦研究

摘要：近兩年來大規模地興建和擴建鋼鐵廠，增加了鐵礦與焦炭的需求，使得價格上漲。與此同時，鐵精礦品位下降，焦炭灰分上升。如何合理配礦，成為當前必須認真研究的課題。筆者首先論述了高爐的合理爐料結構，探討了如何做到高爐煉鐵合理配礦。

關鍵詞：高爐煉鐵；爐料結構；合理配礦

一、前言

作為國家的支柱產業，鋼鐵工業是一個評判國家工業化水平的重要指標。鋼鐵企業要想在市場競爭中取得一席之地就必須降低生產成本，走低消耗、高品質的發展道路，這就要求企業不僅要積極的采用先進的技術還要注重高爐煉鐵的合理配礦，優化配料。

二、關于高爐的合理爐料結構

所謂合理的爐料結構，是指在一定時期和一定的資源條件下，合理搭配燒結礦、球團礦和天然塊礦，使煉鐵獲得最佳的技術經濟效益。我國高爐結構的演變經歷了3個階段，20世紀50年代以前，基本上是天然塊礦。天然富礦日益匾乏，選礦技術發展，于是出現了人造富礦。50年代至70年代，自熔性燒結礦逐漸成為主要原料。鋼鐵工業迅速發展，從70年代開始進口鐵礦粉，以補燒結原料的不足，同時受國外煉鐵技術的啟發，開始生產高堿度燒結礦，隨之而來，出現了高堿度燒結礦配酸性球團礦，或高堿度燒結礦配球團礦和天然塊礦。

全世界高爐的爐料結構大致有3種類型，在亞洲，中國及日本的高爐基本采用高堿度燒結礦為主配合酸性球團礦及天然塊礦；在北美洲則球團礦成為高爐的主要爐料；歐洲德國博萊門鋼鐵公司及荷蘭霍戈文鋼鐵公司的高爐爐料中燒結礦、球團礦各占一半。不同地區的高爐爐料結構之所以有如此巨大的差別，基本是由鐵礦資源條件決定的。生產實踐證明，不論哪一種爐料結構都能夠獲得優異的冶煉效果。

三、高爐煉鐵合理配礦研究

高爐合理配礦的原則應當是：從國內外能夠得到鐵礦資源；滿足燒結或球團及高爐的工藝要求以及獲得最低的生鐵成本。我國的高爐生產能力、地理位置和國內外鐵礦資源，決定了我國高爐的爐料仍然以燒結礦為主，球團礦的比重應當逐步上升。

1.高爐爐料的合理配置

燒結礦、球團礦和天然富礦是高爐的基本爐料，合理的爐料搭配即充分有效的利用全球鐵礦資源，從而使得高爐冶煉技術得到優化，最終達到節約資源，降低成本的效果。優化高爐的爐料結構是實現高爐強化冶煉的根本保證。合理的爐料結構可以提高爐料的還原性，使得高爐冶金性能的各項指標如軟熔滴落、還原后粉化和膨脹性等得以改善。優化高爐的爐料結構是有效降低鋼鐵生產成本的有效途徑。現階段，我國高爐的爐料結構主要有三種結構形式：高堿度燒結礦配加部分酸性球團礦、高堿度燒結礦配加部分塊礦和酸性球團礦、酸性球團礦配加少部分高堿度燒結礦。除了依靠改進天然富礦、燒結礦和球團礦之間的成分配搭以達到優化爐料結構的目的外，作為爐料中重要組成部分的燒結礦、球團礦，其自身的配料優化也是改善高爐爐料結構、提高高爐經濟效益的有效方法和途徑。

2. 高爐燒結礦的配料

（1）燒結礦配料中溶劑的堿度要大于1.8，若其堿度低于1.8則會阻礙鐵酸鈣系形成固結相，從而影響到燒結礦的質量。

（2）燒結礦需要較高的鐵品位，TFe大于/等于60%，SiO2小于4.5%。這樣可以幫助高爐煉鐵實現高噴煤、低渣比和低焦比的目的，提高經濟效益。

（3）燒結礦應保持較低的 FeO含量小于5%，若FeO 含量過高則會降低燒結礦的還原性，降低高爐冶煉過程中的煤氣的利用率，使得焦炭的能耗增加。由于我國在冶煉燒結礦時其燃料的粒度不夠細致、成分比重過多，且磁鐵精礦也被大量的用于冶煉之中，因而在我國現階段不少鋼鐵企業在生成燒結礦時以高 FeO 含量來增強燒結礦的強度，這種燒結礦不僅還原性差，而且其抗磨性和抗壓性都會很差，致使燒結礦的質量不穩定。合理的燒結礦混勻礦配料中要注重對礦粉種類的選擇，應當盡量選用巴西的鐵礦鐵礦粉，其不僅鐵品位高而且擁有較高的燒結性能。雖然與澳大利亞相比，巴西礦石的運費較高，但巴西粉與澳粉相比其結構要致密很多，而在燒結混合料中，致密型礦石與燒結礦的還原性呈正比例的關系，巴西礦粉是我國提高燒結礦品位的首選鐵礦。同時，燒結原料中應當采用國產精礦搭配進口礦粉，達到平衡 Al2O3和控制高爐爐渣中 Al2O3和 SiO2水平的作用。但由于國內精礦的鐵品位平均在62%左右，鋼鐵企業應特別注重選礦廠選礦的品位。依據我國現有的高爐工藝水平，燒結礦的理想水平應當滿足含SiO2大于等于4%；爐渣重量在300千克左右，所含 Al2O3小于16%。

3.球團礦的配料

（1）選用的鐵精礦應具有低SiO2含量和高鐵品位，其中SiO2小于3.5%，TFe大于/等于65%。這樣配比的球團礦有利于減少高爐冶煉的爐渣量。

（2）球團礦中添加適量的鎂，這樣不僅可以增強高爐爐渣的流動性而且還可以解除高爐冶煉過程中的低溫還原粉化和膨脹狀況。當前我國球團礦在產量和質量上都有待提升，高爐冶煉所用的球團礦以進口為主，如若可以利用國內生產的鐵精礦冶煉球團礦則可以極有效的優化我國的高爐爐料結構，從而達到節約生產成本，提高經濟效益的目的。球團礦的配料應當以國產高品位的精礦粉為首選，激勵選礦工廠引用先進的選礦方法以改善精礦品位，在礦山完成球團礦的生產。如此一來不僅可以提高礦山的經濟效益還可以最大限度的節約生產資源，減少環境污染。目前我國球團礦配料依舊主要進口于巴西，其南部為片狀結構的鏡鐵礦，w（TFe）為98.0%；其北部為赤鐵礦，w（TFe）為66.80%。據大量實踐證明，國產磁精礦搭配巴西進口精礦在較高焙燒溫度的條件卜進行球團礦的生產可以有效的提高球團礦的含鐵品位。

四、高爐合理配礦的計算實例

以某大型鋼鐵公司所屬鐵礦山為例，該礦山年產礦石4500萬t，用單一磁選工藝，年產磁選鐵精礦1600萬t，平均品位w（Fe）=66.52%，，w（SiO2）=6.44%，成本為302元/t。采用編制的采礦、選礦、燒結（球團）、煉鐵系統技術經濟分析軟件，用下列4個方案進行了測算。

方案1：全部采用單一磁選，600萬t磁選精礦w（Fe）=66.52%，w（SiO2） =6.44%，生產球團礦，1000萬t磁選精礦生產燒結礦。煉鐵爐料中球團與燒結的比例為4：6。

方案2：全部采用磁、浮選工藝，磁、浮選精礦（w（TFe）=69.20%，w（SiO2）=3.44%）其中640萬t生產球團礦，其余生產燒結礦。

方案3：用240萬t巴西精礦粉（w（TFe）=66. 58%，w（SiO2）=0.85%），取代A礦山年產之磁、浮選精礦，配加自產磁選精礦445.71萬t，生產球團礦。其余的900.83萬t磁選精礦生產燒結礦。

方案4：用360萬t澳大利亞燒結粉（w（TFe）=63.64%，w（Si02）=4.5%），取代360萬t磁選精礦，配545萬t磁選精礦生產燒結礦，其余為658.11萬t磁、浮流程選的鐵精礦生產球團礦。

球團、燒結、煉鐵的各項工藝參數均選用該公司平均先進指標，未作工藝參數的優化處理。對4個方案的計算結果列于表1。

表14種配料方案計算結果

從表8可見，方案2的效果最好，表明礦石品位愈高，經濟效益愈好，但未必能夠實現。因為燒結礦含Si02只有3. 66%，雖然堿度（Ca0/Si02）高達1. 8，強度恐難保證。第3，4方案的經濟效益也優于第1方案。應當聲明的是，以上4個方案，僅能作為例子，隨著精礦的價格變化，生產技術的革新，經濟效益會發生變化。因此，對于某一個具體的鋼鐵公司應當經常對高爐配礦進行計算。

五、結語

要實現高爐煉鐵的合理配礦，必然要以高質量的爐料為基礎。為了實現優質鐵礦的產生，降低生產成本，提高冶煉指標，除了優化爐料結構、優化爐料配料以外，還應實現高爐設備大型化和電子化。就某一個鋼鐵公司而論 ，要根據它所在的地理位置和資源條件，經過科學的計算，確定該公司煉鐵的合理配礦。

參考文獻：

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