改善燒結礦質量 降低高爐煉鐵燃耗

羅祥軍

摘 要：通過研究唐山國豐鋼鐵有限公司使用的各種進口礦，并結合其他國家的進口礦進行了配礦試驗和參數對比，以制訂合理的改善燒結礦質量的方案。試驗結果表明，在低溫條件下燒結，并合理控制燒結礦中MgO、FeO的含量和堿度等，能夠改善燒結礦質量，降低高爐煉鐵燃耗。

關鍵詞：燒結礦；高爐煉鐵；燃耗；FeO含量

中圖分類號：TF046.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.084

要想改善燒結礦質量，降低高爐煉鐵燃耗，首先需要在進爐前對原料作一定的改變，使其進爐后的質量發生變化。以唐山國豐鋼鐵有限公司的高爐煉鐵為例，進爐后，燒結礦所占的比例為70%左右。只有改善燒結礦的燒結溫度和燃燒狀態，提高煤氣的利用率，并且進行間接性還原，才能提高燒結礦質量，降低高爐煉鐵燃耗。與此同時，要想進一步提高煤氣的利用率，還需要提高軟化溫度、降低軟熔帶高度。

1 合理配礦，提高燒結礦性能和品質

1.1 原礦特性

仍以唐山國豐鋼鐵有限公司為例，該公司的進口礦主要以澳大利亞礦、巴西礦、印度礦為主。不同的進口礦與CaO開始反應時的溫度不同、酸堿環境不同，生成的鐵酸鈣的量也不同。

進口礦的地域不同，燒結性能也不同，致使燒結過程和燒結結果都不相同。唐山國豐鋼鐵有限公司主要選用磁鐵精礦燒結，但是要想提高燒結礦品質，就應該選用一部分巴西礦。由于巴西礦的反應性能較差、價格相對較高，因此可以搭配一些揚迪礦。這種礦價格比較低，能夠降低燒結成本，而且無論是黏結性，還是反應性都比較好；以液體狀態出現時，能夠改變燒結礦狀態，提高燒結礦強度。

1.2 合理配礦

表1所示為澳大利亞礦的成分。

澳大利亞礦1為紐曼礦，配加比例在20%左右。配加澳大利亞礦有利于提高燒結礦產量，但同時也對燒結礦強度造成了影響；澳大利亞礦2為庫里亞諾賓礦，由于該礦含有一部分鏡鐵礦，因此相比于紐曼礦來說，其燒結性能更差。相關負責人可以通過適當提高配加量、加強對制粒應用的重視來改善最終的燒結質量。此外，選用澳大利亞礦時需要顧及Al2O3的水平，將其配加量控制在30%左右。

根據燒結礦黏結相的成本和數量來估算，巴西礦的配加比例一般在25%左右。巴西礦的含鐵度比較高，但是Al2O3、SiO2的含量比較低，且在燒結過程中，熔化和化合的溫度相對較高。因此，在燒結過程中，可以選用一部分巴西礦來改善燒結礦強度，提高燒結礦品位。

與澳大利亞礦、巴西礦不同，印度礦中的白蘭礦燒結性能比較好，果阿礦燒結性能比較差。配加印度礦時需要考慮Al2O3和SiO2的水平，一般這兩者的配加比例在15%～20%之間。

2 優化燒結工藝參數

2.1 控制燒結礦溫度

在逐步形成鐵酸鈣黏結相的過程中，在不同的溫度范圍內，鐵酸鈣的質量是不同的。當燒結溫度為1 210 ℃時，SFCA迅速形成，形狀為針狀，且在高溫條件下轉化為柱狀或者板狀。磁鐵礦原料的燒結溫度在1 230～1 250 ℃之間；赤鐵礦原料的燒結溫度在1 250～1 270 ℃之間。如果燒結溫度超過上述范圍，SFCA分解，轉化為C2S、Fe2O3和液相渣。因此，應該合理選擇燃料的配加量，并在燒結過程中控制最高溫度，以生成最優質的黏結相。

2.2 控制燒結礦堿度

當燒結礦堿度為1.5時，SFCA的生成量特別少；當堿度達到2.0時，SFCA的生成量會迅速增加；繼續提高堿度，SFCA的生成量增加緩慢。燒結礦堿度會直接影響到SFCA的形態——當堿度相對較低時，SFCA呈柱狀；當堿度相對較高時，SFCA呈針狀。隨著堿度的進一步加大，針狀逐漸變細。當堿度達到一定值后，SFCA與FexO相互作用，機械強度達到最高。

2.3 強化氧化氣氛

只有改善燒結混合料的制粒效果，才能強化氧化氣氛，增加供氧量，提高料層的透氣性。通常，我們可以從以下三方面來改善混合料的制粒效果：①在配加富礦粉時，增加核心顆粒。②通過提高生石灰的質量來改善制粒效果。③合理控制水分。在一定程度上，水分也影響著制粒效果——水分過低會導致制粒效果不好；水分太高又會形成干燥預熱帶或者過濕帶的水分蒸發，增加氣流阻力。

2.4 確保高溫持續時間

在進行低溫燒結并改變燒結狀態的同時，應該確保高溫的持續時間，以提供適當的過熱度，確保液相黏結周圍的物料。

燒結過程以磁礦為主，鐵酸鈣在燃燒帶上形成。在高溫持續的條件下，大量的鐵酸鈣生成，進而促進燒結礦的形成。此時，黏結性礦物以鐵酸鈣為主。

2.5 控制Al2O3的含量

由于燒結礦中Al2O3的含量與SiO2的含量有一定的關系，因此需要合理控制這兩者的比例。試驗證明，Al2O3含量與SiO2含量的最佳比例在0.1～0.2之間。當兩者的比例在0.2～0.3之間時，針狀鐵酸鈣的含量會增加；當兩者比例大于0.3時，鐵酸鈣的形狀為板狀。Al2O3的形態直接決定了SFCA的形成狀況。

2.6 控制MgO的含量

MgO屬于高熔點礦物，在燒結過程中加入MgO，將會生成鎂橄欖石、鈣鎂橄欖石等高熔點礦物。難熔化合物的生成會提升燃燒層的溫度、增加燒結礦中FexO的含量，同時也會使復合鐵酸鈣礦物的形態發生變化，不利于形成滿意的燒結礦結構，違背了高品位燒結礦的燒結原理。

2.7 控制FeO的含量

對于品質高、含硅量低的燒結礦，可以適當增加FeO的含量。在低硅狀態下，一部分FeO以磁鐵礦形式存在。磁鐵礦具有良好的低溫還原粉化性能和強度。一般情況下，FeO的含量與燒結礦的強度有一定的關系——FeO含量越高，強度越高，但是，FeO含量過高會影響到燒結礦質量。

2.8 控制低溫還原粉化率

在Al2O3含量偏高或者含有TiO2的情況下，燒結礦會發生低溫還原粉化，使進口礦粗顆粒比例過高。針對Al2O3含量高的問題，可以通過降低印度礦比例或減少TiO2含量比較高的礦的配加量予以解決。進口礦粗顆粒含量比較高時，需要按照相關標準控制進口礦的進廠比例。

3 結束語

綜上所述，我們可以從以下幾方面來改善燒結礦質量，降低高爐煉鐵燃耗：合理配礦，生產高品位燒結礦；合理控制燒結燃料的配加量、混合料水分、制粒參數等，生產優質的燒結礦；控制FeO含量和燒結礦低溫粉化率，提高燒結礦的還原性和透氣性。

參考文獻

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[2]于原浩，馮根生，蘇東學，等.改善燒結礦質量降低高爐煉鐵消耗[D].北京：北京科技大學，2008.

〔編輯：劉曉芳〕