王志宇，沙華瑋，張永新

（寶鋼湛江鋼鐵有限公司，廣東 湛江524000）

研究表明[1-3]，合理的爐料結構是實現高爐穩產和提升經濟指標的有效手段，目前國內鋼鐵企業高爐綜合爐料結構主要以“燒結礦+酸性球團礦+塊礦”為主。前人研究通過優化配礦提升了燒結礦的轉鼓強度、品位及還原性能。梅忠等研究發現燒結礦堿度在1.79～2.18時，燒結礦礦相中針狀鐵酸鈣組成良好，低溫還原粉化指數較高。劉麗娜等研究發現配碳量增加使得燒結礦低溫還原粉化指數有所改善。湛江鋼鐵高爐采取的爐料結構為“燒結礦+熔劑性球團礦+塊礦”爐料結構，對燒結礦性能指標要求與一般企業不同。針對寶鋼湛江鋼鐵有限公司（全文簡稱湛江鋼鐵）不同堿度的燒結礦進行冶金性能優化研究可以有效指導其高爐爐料結構調整方向，為熔劑性球團使用提供有效的指導。

因此本文系統進行了湛江鋼鐵現場不同堿度燒結礦冶金性能的研究，為湛江鋼鐵高爐爐料結構優化與調整提供優化選擇的方向。

1 實驗

實驗所用的原料為湛江鋼鐵現場生產的不同堿度的燒結礦，其堿度分別為1.75、1.84和1.94。其化學成分如表1所示，可以看出三種燒結礦的化學成分屬于優質燒結礦水平。燒結礦還原性實驗采用的是國家標準(GB/T 13241—91)檢驗方法。

表1 湛江鋼鐵不同堿度燒結礦化學成分 %

三種燒結礦的轉鼓指數測試結果分別如圖1所示，由圖1可以看出，三種燒結礦的轉鼓指數均高于85%。整體而言，三種燒結礦的轉鼓強度較高，滿足高爐的正常使用。

圖1 湛江鋼鐵不同堿度燒結礦轉鼓指數

2 結果與討論

2.1 燒結礦還原性與低溫還原粉化性能研究

鐵礦石的還原性和低溫還原粉化性能是評價燒結礦的重要指標，改善還原性能可以有效提高高爐生產的間接還原[4]。通過對三組燒結礦進行還原性能和低溫還原粉化指數測試，其結果如下頁圖2所示。通過還原度測試結果可以看出，3號燒結礦的還原度指數最高，為83.35%，主要是因為3號燒結礦中的易還原的復合鐵酸鈣數量較多，交織狀較為發達[5]；且3號燒結礦的FeO含量較低，低FeO含量會減少還原性較差的硅酸鹽和鈣鐵橄欖石等生成量，因此改善了燒結礦的還原性能。2號燒結礦的鈣鐵橄欖石和硅酸鹽相等較多，且通過礦相結構可以看出，燒結礦的孔隙率較低，在一定程度上減弱了其還原性能。堿度為1.75和1.84燒結礦的RDI+3.15均高于78.91%，在高爐上部不易出現粉化現象。整體而言，三組燒結礦的低溫還原粉化指數均較好，會有效促進高爐軟熔帶位置下移，提高透氣性，促進高爐順行。

圖2 燒結礦還原度及低溫還原粉化指數

2.2 燒結礦荷重軟化熔滴性能研究

高爐用含鐵原料的軟化滴落性能（以下簡稱熔滴性能）是決定高爐軟熔帶位置和厚薄的重要條件，對高爐內爐料的還原過程和料柱透氣性具有很大的影響，研究單種爐料的熔滴性能對把握爐料在高爐內的軟化滴落行為提供有效的依據，且對確定多種爐料的合理爐料結構搭配具有重要的參考價值。通過對三組燒結礦進行荷重軟化熔滴性能測試，其結果如圖3和圖4所示。從圖3可以看出，三組燒結礦的軟化開始溫度均高于1 120℃，有利于高爐軟熔帶起始位置的降低。三組燒結礦堿度自1.75至1.94，燒結礦的熔融開始溫度逐漸由1 311℃逐漸降低至1 295℃，熔融終了溫度由1 487℃增加至1 524℃，熔融區間逐漸寬化。主要是因為燒結礦堿度提升之后，升溫還原過程中會生成一定的高熔點渣相，致使熔渣的流動性變差，所以熔融終了溫度增加至1 524℃。且通過圖4可以看出，隨著堿度的增加，最大壓差逐漸增加，且2號燒結礦和3號燒結礦的壓差在升溫過程中出現了兩次壓差陡升，渣鐵分離難度較大，S特性值由堿度為1.75時的823.04 kPa·℃增加至堿度為1.94時的1 348.74 kPa·℃，料層透氣性降低。

圖3 燒結礦軟化熔滴特性溫度

圖4 燒結礦壓差曲線及S特性值

此外，湛江鋼鐵高爐所用的球團礦為鈣質熔劑性球團，其性能優異，因此，在燒結礦的選擇方面：

1）注意燒結礦的堿度。結合綜合爐料的堿度及高爐爐渣堿度和黏度等方面調整燒結礦的堿度。

2）關注不同堿度燒結礦的還原性能及低溫還原粉化性能，鈣質熔劑性球團相比酸性球團不易產生還原膨脹，有利于高爐上部氣流分布，燒結礦的低溫粉化性能也需關注，保證高爐上部的煤氣流分布及間接還原度。

3）關注不同堿度燒結礦的軟化熔滴性能，在湛江鋼鐵爐料結構的基礎上，可以通過改變燒結礦的軟化熔滴性能和球團礦的配比調整綜合爐料的軟熔區間，降低高爐的壓差，維持高爐順行。

3 結論

1）現場生產的堿度為1.75、1.84和1.94燒結礦的w（TFe）均在57.73%以上，轉鼓指數均高于85%，屬于優質燒結礦水平，滿足高爐生產需求。堿度為1.75和1.84的燒結礦低溫還原粉化指數均在78%以上，有利于高爐上部煤氣流分布。

2）三組燒結礦的軟化開始溫度較為適宜，均高于1 120℃，有利于軟熔帶位置的降低；燒結礦堿度由1.75增加至1.94后，燒結礦的熔融終了溫度由1 487℃增加至1 524℃。高爐可以調整燒結礦堿度及球團礦配比改善綜合爐料軟熔性能，改善煤氣流分布，降低壓差，維持高爐順行。