優化渣系，提高鐵的回收率

喻冰鶴，曾敏學

（新余鋼鐵集團有限公司，江西 新余 338000）

對于高爐冶煉而言，冶煉出優質合格的鐵水是其主要目的，而高爐渣，則是在整個高爐冶煉的過程中的無法避免的的副產品，高爐渣的熔化性、流動性和金屬回收率等冶金性能對高爐順行及鐵水質量有關鍵性的作用。高爐渣的粘度、熔融的溫度以及金屬的回收率則是高爐冶煉的重要因素。根據高爐礦渣冶金性能分析結果，本文提出優化爐渣的系數，降低礦渣粘度和熔化溫度，從而達到提高鐵回收率的目的。

為了提高高爐的生產效率、降低了渣中帶鐵量，鐵金屬收得率達到了99.75%。

1 高爐渣熔化性能的分析

1.1 爐渣的熔化溫度

爐渣的熔化溫度理論上是相圖上的液相線溫度，或者是爐渣加熱和上升過程中使得其固踢形態完全消失的最低溫度。如圖1所示闡述了二元堿度、MgO、 A1203含量以及溫度對高爐渣熔化溫度的影響規律，隨著二元堿度和A1203含量的增加，熔渣的熔化溫度逐漸升高;相反，隨著二元堿度和A1203含量的增加，熔渣的熔化溫度逐漸升高;相反，隨著MgO含量的增加，熔渣的熔化溫度降低，但MgO含量過高會導致出渣困難。

圖1 爐渣熔化溫度隨堿度、MgO含量、A1203含量的變化曲線

熔化溫度是爐渣的重要特性之一，既不能太高也不能太低，爐渣的熔化溫度太高，會引起電荷鍵合，導致爐渣鐵難以分離，影響鐵水質量；爐渣的熔化溫度過低，會降低爐膛中爐渣的熱量，爐膛活性不足，從而影響高爐的正常冶煉。適當的熔化溫度尤其重要的是，可以通過優化熔渣系統并調整熔煉場所中熔渣的化學成分來控制熔解溫度。

1.2 熔融溫度

熔解溫度只是說明晶體完全消失和變為均質的溫度。爐渣加熱時變成液相，但有一部分爐渣（尤其是酸性爐渣）不能完全在均相液相中自由流動，濃度仍然很高，遠遠不能滿足高爐正常生產的要求。因此，熔化溫度不能等于爐渣的自由流動溫度。由此，可以提出了一個新的概念-熔化溫度。熔化溫度直接關系到高爐的光滑程度和爐渣的排出量。通過一系列科學手段精準調整化學成分及其比例可以適當控制爐渣的熔化化學溫度從而為現場冶煉提供有效的理論以此指導高爐爐渣的流動性能，分析爐流性能直接影響高爐的平整度，爐渣粘度判斷爐渣性能的指標，對爐渣的流動性起決定作用。與此同時，爐渣的化學成分對粘度有特別重要的影響。在相同溫度下，堿度和含量在一定范圍的MgO可降低爐渣的粘度，而A1203的含量對爐渣的流動性影響則很小。

2 高爐渣流動性能分析

流動性能對高爐的光滑度起到決定性的作用，爐渣粘度可以直接作為判斷爐渣性能的重要指標，對爐渣的流動性起決定作用。 爐渣的化學成分對粘度具有著非常重要的影響。 在相同溫度下，一定范圍內的堿度和一定范圍內含量的MgO可降低爐渣的粘度。 A1203的含量則對爐渣的流動性影響很小。

2.1 堿度對高爐渣黏度的影響

堿度的影響。CaO與Si02是決定爐渣性能的兩種主要成分，二者之和常高達70%以上。當原料條件不變時，堿度在一定程度上決定了爐渣的熔化性、黏度以及脫硫能力。從實情和實驗得知：爐渣w(CaO)/w(Si02)的值在0．8～1．2之間時黏度達到最低，如果之后繼續增加堿度，黏度就會急劇升高；當W(CaO)/w(Si02)<0．8時，隨著堿度的降低，黏度也會升高。

圖2 堿度與爐渣黏度間的關系

2.2 MgO對高爐渣黏度的影響

在一定范圍內，隨爐渣中MgO成分的增加，其黏度則下降，二者呈現出反比例增長的態勢。當MgO含量不超過10%時，黏度降低。隨著爐渣中MgO含量的提高，爐渣黏度受堿度提高的影響將明顯降低。因此，從改善爐渣流動性、提高穩定性的角度看，爐渣中含6%～8%的MgO是特別科學合理的。這種渣具有很強的流動性，當爐溫和渣中其他成分變化時，仍然能保持較好的流動性，其良好的流動性有利于高爐的順行，并能充分排出爐內的渣鐵。

圖3 MgO含量與爐渣黏度間的關系

2.3 A1203對高爐渣黏度的影響

A1203具有助熔作用，將其加入堿度高的渣中能夠起到降低黏度的作用。當w(A1203)>15%時，隨著A1203含量增加，爐溫的熔化性溫度和黏度升高。但對于小高爐來說，則易造成爐缸堆積的問題。

在CaO-SiOrA1203-MgO四元渣系中，A1203表現出兩性性質。其具體表現為：隨著A1203含量的增加，黏度先增加而后減小。各種成分的增加可以通過添加各種熔劑實現，如：石灰石和白云石。但是在高爐的操作中，增加熔劑的同時也增加了渣量，造成總體生產效率降低和生產成本增加的不利影響。

圖4 A1203含量與爐渣黏度間的關系

控制爐渣黏度，需要合理把握高爐渣的粘度，當黏度過高，就會出現放渣口凝渣、渣鐵分離困難的現象，但高黏度的爐渣可以在爐內形成一層渣皮，起保護爐襯的作用；當黏度較低，流動性較強，就會不斷沖刷爐襯，縮短高爐壽命。

3 高爐渣鐵分離分析、措施

高爐冶煉需要具有適宜的熔化性、流動性和良好的渣鐵分離性能的高爐渣。高爐冶煉中稍有失誤就會使爐溫堿度過高、過低，直接影響爐渣的熔化性、流動性和渣鐵分離性能，進一步影響生產效益。事實證明，改善渣鐵分離性能能夠改善爐渣化學成分，提高爐渣流動性，具體措施如下：

3.1 爐渣性能改善一一合理堿度

10號高爐的爐渣堿度原控制在1.22～1.24，后改至爐渣堿度1.18～1.20，且[si]控制在0.35%～0.45%，有助于激發渣中SiO2的活度，一方面可以控制SiO氣體的揮發，另一方面能夠使爐渣在穿越滴落帶時增強對SiO氣體的吸收能力，因此渣鐵匹配合適可以抑制SiO的形成，提高爐渣流動性。

表1 2017年與2018年[si]對比

表2 2017年與2018年堿度對比

3.2 爐渣性能改善一一提高爐造Mg0

10號高爐在操作中發現爐渣中A1203超過16%后，爐渣的黏度就會提高，而對爐渣流動性產生不利影響，但可以通過提高爐渣中MgO 的含量的方式來改善爐渣的流動性，與此同時，Mg0可以使爐渣的表面張力增加，減少爐渣與能鐵的接觸面積，使渣鐵分離效果最佳。10號高爐渣中MgO在7.5～8.5%，鐵水爐渣流動性最適合。

3.3 控制好鐵水物理熱

利用系數的提高使冶煉周期縮短，軟熔帶降低以及高溫區下移。如果爐渣熔化溫度太低，就會減少爐渣帶人爐缸中的熱量，熱量不達標，從而影響正常的高爐冶煉。所以，提高爐渣的熱量，增加爐缸熱儲備是非常必要的。與此同時，鐵水物理熱也會有一定的提高當前10號高爐條件下，鐵水物理熱基本控制1500℃～1520℃之間。

4 效果

通過對爐溫和堿度的控制，以及對鐵水物理熱要求，10號高爐出鐵過程中，爐渣流動性明顯改善，渣中帶鐵量明顯減少，鐵的回收率上升。全年鐵的回收率平均值為99.75%，較2017年高出0.27%。

圖5 2017年與2018年鐵的回收率對比

5 結語

（1）本文就高爐高爐渣成分及冶金性能進行分析。根據實際冶煉當中的高爐渣成分總結出其各成分變化范圍由熔化溫度圖、粘度圖得出新鋼10號高爐爐渣具有良好的流動性性及化學穩定性的爐渣。

（2）高爐煉鐵的過程就是煉渣的過程，好渣寓示好鐵。高爐中高爐渣的成分的組合及優化對高爐的順行及鐵水的有效回收起關鍵性的作用。

（3）在保證爐缸工作活躍性的同時，確保物理熱1500-1520℃，[Si]：0.35～0.45%，減少高爐溫、高堿度操作，可以大幅度提高金屬收得率。