高鐵低硅燒結(jié)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)

支建明 ，李杰 ，李飛 ，李大亮 ，楊愛(ài)民

（1. 華北理工大學(xué)冶金與能源學(xué)院, 河北 唐山 063210；2. 山西建龍實(shí)業(yè)有限公司, 山西 運(yùn)城 043801）

國(guó)家“十二五”規(guī)劃綱要中提出，要“大幅度降低能源消耗的強(qiáng)度和提高能源利用效率，加快低耗技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用[1]。”這就從國(guó)家規(guī)范的層面上說(shuō)明我國(guó)對(duì)節(jié)能降耗的重視程度，對(duì)節(jié)能降耗工作逐漸重視起來(lái)。21世紀(jì)鋼鐵行業(yè)面臨著嚴(yán)峻的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)考驗(yàn)，企業(yè)要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新可持續(xù)發(fā)展，必須進(jìn)一步節(jié)能降耗，并且大力推廣高爐精料技術(shù)，實(shí)施高鐵低硅燒結(jié)則是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵舉措。通常，燒結(jié)礦中SiO2每降低1%，焦比會(huì)降低2%，進(jìn)而生產(chǎn)效率提高3%[2]。但一般認(rèn)為燒結(jié)礦中SiO2的含量只要低于5%時(shí)，就會(huì)引起燒結(jié)礦產(chǎn)能下降以及燒結(jié)礦冷態(tài)強(qiáng)度變差，成品率降低，低溫還原粉化指標(biāo)變差等一系列問(wèn)題。因此，關(guān)于高鐵低硅燒結(jié)技術(shù)的研究和發(fā)展，是當(dāng)今世界鋼鐵企業(yè)的關(guān)注重點(diǎn)。以下內(nèi)容旨在介紹目前國(guó)內(nèi)外煉鐵行業(yè)中的高鐵低硅燒結(jié)技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀和創(chuàng)新情況進(jìn)行詳細(xì)闡述，為相關(guān)研究學(xué)者提供思想和理論層面的幫助。

1 高鐵低硅燒結(jié)技術(shù)的研究動(dòng)態(tài)

20世紀(jì)80年代國(guó)外鋼鐵行業(yè)把注意力主要集中在提鐵降硅的研究中，在全世界范圍內(nèi)，日本很早就開(kāi)始研究低硅燒結(jié)了，早在90年代就將SiO2的含量降到4.5%左右[3]。而歐洲的一些先進(jìn)的燒結(jié)廠也已經(jīng)將SiO2的含量降低到4.4%～4.8%的水平。而我國(guó)各鋼鐵廠直到進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)才重視對(duì)高鐵低硅燒結(jié)技術(shù)，其中像萊鋼、濟(jì)鋼、唐鋼等鋼鐵廠燒結(jié)礦的SiO2可以達(dá)到4.0%～4.5%的水平。鐵的品位也可以達(dá)到59%左右。

1.1 國(guó)內(nèi)高鐵低硅燒結(jié)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

徐鋼一直是以冶煉鑄造生鐵為主要產(chǎn)品的企業(yè)，自2001年3月開(kāi)始實(shí)施小球團(tuán)燒結(jié)工藝改造之后，大大提高了入爐料的品位，實(shí)現(xiàn)了高鐵低硅燒結(jié)礦的生產(chǎn)。相比于2001年以前將TFe從54.54%提高到60.35%，SiO2含量于6.36%降低到4.9%[4]，為其燒結(jié)機(jī)的穩(wěn)產(chǎn)順產(chǎn)提供有力條件。

太鋼2002年投資對(duì)自產(chǎn)精礦進(jìn)行降硅處理，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)原料從高硅（SiO2=7%）向低硅（SiO2=5%以下）的轉(zhuǎn)化。為了改進(jìn)措施，提高高鐵低硅燒結(jié)礦性能，分別采用了不同堿度、MgO含量、燃料配比、原料結(jié)構(gòu)以及料層厚度的方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)燒結(jié)礦SiO2含量降到4.5%以下時(shí)，出現(xiàn)燒結(jié)礦粉率大增，冶金性能指標(biāo)不穩(wěn)定，高爐爐況不順等問(wèn)題。為此要想保證燒結(jié)礦的強(qiáng)度，ω（SiO2）應(yīng)大于4.5%[5]。新型鑄管公司[6-7]采用同樣的措施，從2003年開(kāi)始到2010年七年間，將SiO2含量從5.43%降低到了4.3%～4.0%的水平。

湘鋼[8]在2017年入爐料燒結(jié)礦的使用在78%以上，所以更加重視燒結(jié)礦的品位。其使用的鐵礦石80%～90%為赤鐵礦，堿度穩(wěn)定在1.9～2.0，生成鐵酸鈣的能力強(qiáng)。且燒結(jié)礦液相量越多，降低SiO2的含量、提高鐵品位的能力就越強(qiáng)。結(jié)果將SiO2的含量從5.30%降到4.81%，TFe從56.21%提高到57.50%。生產(chǎn)過(guò)程中存在料層厚度提高后透氣不好、燒結(jié)料層的漏風(fēng)率太大、上料系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定等問(wèn)題。

2019年陽(yáng)春新鋼合理搭配高鐵低硅、中鐵高硅鐵礦石開(kāi)展高鐵低硅實(shí)驗(yàn)，將燒結(jié)礦SiO2的含量降低至4.5%～4.8%，與其他鋼鐵廠不同的是陽(yáng)春新鋼鐵在實(shí)施高鐵低硅燒結(jié)時(shí)，燒結(jié)混合料中配人25%～30%的高鎂磁鐵精粉，用以保證透氣性，改善燒結(jié)礦RDI，并保持較好的燒結(jié)產(chǎn)、質(zhì)量指標(biāo)[9]。

1.2 國(guó)外高鐵低硅燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

日本戶佃燒結(jié)廠是全世界最早進(jìn)行低硅燒結(jié)實(shí)驗(yàn)的企業(yè)，1980年的生產(chǎn)條件下就已經(jīng)將SiO2的含量降到了5.55%，有效提高燒結(jié)礦質(zhì)量[10]。日本川崎鋼鐵公司采用了厚料層、低硅操作，使燒結(jié)礦的成品率提高，固體燃耗降低，并降低燒結(jié)成本，所以其又向著高產(chǎn)低成本的方向發(fā)展[11]。新日本鋼鐵公司君津廠在80年代進(jìn)行降低燒結(jié)礦SiO2含量的實(shí)驗(yàn)，SiO2含量從5.84%降到5.21%，并且還原性和還原粉化率得到改善[12]。

日本的P.R.Dawson在八十年代中期提出了一種在當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)比較新的低硅燒結(jié)工藝，采用的主要方法是低溫?zé)Y(jié)，使加入的焦炭減少；提高了爐料的軟熔溫度，改善爐渣的流動(dòng)性和脫硅能力，通過(guò)配加蛇紋石提高了燒結(jié)礦中鎂的含量，提高了燒結(jié)礦的冶金性能[13]。日本君津廠也采用了配加細(xì)粒蛇紋石的方法，取得了比較好的效果[14]。K.Fujii[15]等人在燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)中采用厚料層操作，得知在厚料層燒結(jié)的條件下，降低燃料比的同時(shí)還可以穩(wěn)定生產(chǎn)低FeO含量、低SiO2含量的燒結(jié)礦，并且對(duì)RDI幾乎沒(méi)影響。

芬蘭科維哈廠在燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐中，鐵的品位已經(jīng)達(dá)到了60%～61%。隨后以含磁鐵精粉為主要原料進(jìn)行TFe為62.0%～65%的燒結(jié)礦實(shí)驗(yàn)，同時(shí)，他們還通過(guò)添加生石灰和增加焦粉用量以改善燒結(jié)礦強(qiáng)度。其他指標(biāo)見(jiàn)表1[16]。

表1 科維哈廠試生產(chǎn)燒結(jié)礦指標(biāo)Table 1 The sinter ore index of the trial production of the Keweiha plant

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，采用含鐵比較高的磁鐵精粉，燒結(jié)礦的TFe和SiO2含量指標(biāo)接近理論值，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)實(shí)際，此數(shù)據(jù)僅能停留在實(shí)驗(yàn)階段，無(wú)法推廣到企業(yè)生產(chǎn)。

綜上所述，國(guó)外燒結(jié)礦入爐品位高達(dá)60%左右，SiO2含量基本上可以降到4.4%以下。我國(guó)只有少數(shù)企業(yè)在影響其他燒結(jié)指標(biāo)的情況下，才能基本與國(guó)外相持平。國(guó)外高鐵低硅燒結(jié)所采取的措施是：低溫低碳燒結(jié)、提高料層厚度、添加細(xì)粒蛇紋石、以含高鐵低硅精礦粉為原料的燒結(jié)工藝等。而國(guó)內(nèi)主要以低溫?zé)Y(jié)、高堿度燒結(jié)、厚料層燒結(jié)、改進(jìn)原料結(jié)構(gòu)等措施為主。可以看出，我國(guó)各鋼鐵企業(yè)在逐步發(fā)展高鐵低硅燒結(jié)技術(shù)，大部分企業(yè)在使用國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，許多技術(shù)細(xì)節(jié)還有待完善。

1.3 實(shí)現(xiàn)高鐵低硅燒結(jié)所面臨的困難

研究表明[17-18]，我國(guó)鐵礦石進(jìn)口量從2001年的7000萬(wàn)t增加到2017年的10.75億t。如此龐大的數(shù)字背后暗藏著我國(guó)礦產(chǎn)資源短缺的現(xiàn)狀。另一方面高鐵低硅燒結(jié)與常規(guī)燒結(jié)相比，在選礦配礦、礦物結(jié)構(gòu)、物化性質(zhì)以及工藝條件方面都存在較大差異，同時(shí)也提出了更高的要求。高鐵低硅燒結(jié)面臨的主要技術(shù)難題是解決由于鐵高、硅低、渣量少所帶來(lái)的強(qiáng)度顯著下降的問(wèn)題。解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵是如何提高鐵酸鈣的生成量，抑制鈣鐵橄欖石的生成，最終用復(fù)合鐵酸鈣（SFCA）和鐵氧化物再結(jié)晶固結(jié)形成燒結(jié)礦[19]，這是改善高鐵低硅燒結(jié)礦質(zhì)量的根本途徑。

2 高鐵低硅燒結(jié)礦性能優(yōu)化的措施

2.1 堿度優(yōu)選技術(shù)

通過(guò)理論研究和多年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐表明，高堿度是保證燒結(jié)礦質(zhì)量的基礎(chǔ)。對(duì)目前高爐煉鐵而言，高鐵低硅燒結(jié)礦最佳的堿度范圍是1.90～2.40。而燒結(jié)礦的強(qiáng)度和冶金性能均與其堿度直接相關(guān)，高堿度是生產(chǎn)趨勢(shì)。

1）提高強(qiáng)度

高鐵低硅燒結(jié)主要的技術(shù)難題是由于硅含量少，所以出現(xiàn)燒結(jié)過(guò)程液相量少、渣量不足等影響燒結(jié)礦強(qiáng)度的問(wèn)題。在國(guó)外主要是采用提高燒結(jié)礦堿度和生產(chǎn)復(fù)合優(yōu)化的燒結(jié)礦的方法來(lái)增加燒結(jié)礦中的鐵酸鈣(CF)含量，達(dá)到提高燒結(jié)礦強(qiáng)度的目的。而發(fā)展以SFCA為主要粘結(jié)相的燒結(jié)礦是進(jìn)一步改善燒結(jié)礦質(zhì)量的根本途徑[20]。高鐵低硅燒結(jié)成礦機(jī)理包含固相反應(yīng)、液相反應(yīng)、冷凝結(jié)晶三個(gè)過(guò)程，與燒結(jié)礦的礦物組成、結(jié)構(gòu)和對(duì)燒結(jié)礦的質(zhì)量有密切關(guān)系，所以燒結(jié)礦的強(qiáng)度主要是靠液相固結(jié)來(lái)保證的[21]。

在降低SiO2含量致使粘結(jié)相總量減少的條件下，只有通過(guò)提高二元堿度以增加燒結(jié)礦中CaO含量，為生成還原性和強(qiáng)度較好的鐵酸鈣創(chuàng)造物質(zhì)條件。高堿度燒結(jié)礦以鐵酸鈣為主要粘結(jié)相，玻璃質(zhì)相很少，且礦物組成中鐵酸鈣和玻璃相均為粘結(jié)相，鐵酸鈣的抗壓強(qiáng)度為363 N/cm2，玻璃相僅為45 N/cm2。所以這些特點(diǎn)決定了高堿度燒結(jié)礦具有較高的常溫強(qiáng)度和較好的還原性。但由于各廠原料條件和高爐爐況要求不同，還需結(jié)合實(shí)際情況綜合考慮。

何木光等[22]在釩鈦磁鐵礦高堿度下提鐵降硅的實(shí)驗(yàn)中，分別設(shè)定堿度為2.45、2.55、2.65、2.75，采用調(diào)整生石灰的配比來(lái)改變堿度，保持SiO2含量在4.7%左右，TFe在堿度為2.45時(shí)達(dá)到最高50.25%。賀淑珍等[23]通過(guò)對(duì)太鋼高鐵低硅燒結(jié)技術(shù)的研究，分析堿度對(duì)燒結(jié)礦的影響，規(guī)定堿度為1.7～2.0，隨著堿度的升高燒結(jié)利用系數(shù)呈上升趨勢(shì)，燒結(jié)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、成品率亦然。返礦含量呈下降趨勢(shì)， ＜ 10 mm粒級(jí)的燒結(jié)礦含量也隨堿度的升高而降低。

馮向鵬等[24]為了研究堿度對(duì)低硅燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量的影響，且確定SiO2含量為4.0%時(shí)堿度的適宜值，采用宣鋼的原料，模擬現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室燒結(jié)杯抽風(fēng)燒結(jié)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度呈先升后降的趨勢(shì)，降低的原因是堿度提高到一定程度時(shí)，過(guò)多的CaO與鐵酸一鈣反應(yīng)生成強(qiáng)度較差的鐵酸二鈣，從而導(dǎo)致燒結(jié)礦強(qiáng)度降低。

2）改善低溫還原粉化性能

針對(duì)高鐵低硅燒結(jié)礦強(qiáng)度低、低溫還原粉化差的特點(diǎn)，伍成波等人[25]對(duì)某鋼鐵廠的礦相進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)其磁鐵礦和鐵酸鈣含量較少，而強(qiáng)度極差的硅酸鹽玻璃質(zhì)和還原性較好的赤鐵礦含量較高。為了改善其低溫還原粉化性能，特研究燒結(jié)工藝和燒結(jié)礦成分對(duì)堿度的影響。其中在保證燃料配比和Al2O3/SiO2分別為5.0%和0.31時(shí)，考察堿度從2.1～2.4變化時(shí)對(duì)燒結(jié)礦低溫還原粉化性能和礦相的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 堿度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響Table 2 Effect of alkalinity on test results

結(jié)果表明：隨著燒結(jié)礦堿度提高，其礦物組成發(fā)生顯著的改變，赤鐵礦在礦相中的占比減少；鐵酸鈣占比先增后減，在堿度為2.3時(shí)達(dá)到最大，燒結(jié)礦RDI+3.15達(dá)到最佳。說(shuō)明堿度的提高確實(shí)有利于提高高鐵低硅燒結(jié)礦的強(qiáng)度[26]。

Higuchi[27]等人在2006年，通過(guò)高鐵低硅燒結(jié)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在1.5～2.0范圍內(nèi)改變堿度，燒結(jié)礦中不單鐵的品位有所增加，并且燒結(jié)礦的高溫還原性有所改善。Fan[28]等人還進(jìn)行非常規(guī)實(shí)驗(yàn)，將堿度從0.6增加到2.2時(shí)，燒結(jié)礦的還原性從44.45%提高到74.36%，效果非常明顯，不過(guò)此方法還是停留在實(shí)驗(yàn)階段。實(shí)際生產(chǎn)中因無(wú)法保證其他燒結(jié)指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)，所以理論上此法是可行的。

燒結(jié)礦的堿度穩(wěn)定是提高燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量的關(guān)鍵因素。堿度不同燒結(jié)礦的礦物組成不同，其強(qiáng)度和質(zhì)量就不同。一般來(lái)說(shuō)，在堿度增高的情況下，一方面自熔性燒結(jié)礦強(qiáng)度變好，還原性變好，低溫還原粉化率升高；另一方面對(duì)高爐提高產(chǎn)量、降低焦比和實(shí)現(xiàn)高爐順行有實(shí)質(zhì)性的幫助。所以未來(lái)高爐冶煉總的趨勢(shì)是大力發(fā)展高堿度燒結(jié)礦，可以嘗試在選用高堿度原料和高爐運(yùn)行當(dāng)中添加溶劑的方式來(lái)達(dá)到提高堿度的目的。

2.2 燒結(jié)料層影響機(jī)制

厚料層燒結(jié)具有良好的蓄熱作用，在燒結(jié)過(guò)程中，隨著燃燒帶下移，由于上層燒結(jié)礦具有 “自動(dòng)蓄熱”作用[29]，溫度逐漸升高，料層的蓄熱量隨著料層高度的增加逐漸積累，料層溫度的最高值也在提高。而且由于料層提高后，垂直燒結(jié)速度減慢，高溫保持時(shí)間延長(zhǎng)，液相結(jié)晶發(fā)育完善，燒結(jié)內(nèi)層氧化氣氛增強(qiáng)，使高價(jià)鐵氧化物的分解減少，從而有利于強(qiáng)度好、還原性好的針狀鐵酸鈣生成，有利于液相的形成[30]。

興澄特鋼[31]采用柳鋼厚料層燒結(jié)技術(shù)（連續(xù)二次低溫爐和全屏阻流器），并在此基礎(chǔ)上取消熱篩和一次冷篩，鋪底料粒級(jí)為6～11 mm，將原52 m2燒結(jié)機(jī)面積擴(kuò)展至60 m2，料層厚度由600 mm提高至750 mm(預(yù)留800 mm的空間)。保證高溫固結(jié)時(shí)間，固液相反應(yīng)充分，礦物結(jié)晶完善，達(dá)到改善燒結(jié)礦內(nèi)部結(jié)構(gòu)和提高其質(zhì)量的目的。張克誠(chéng)等[32]也在進(jìn)行燒結(jié)杯基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，料層厚度為750 mm來(lái)開(kāi)展厚料層燒結(jié)。相較于600 mm的料層厚度，產(chǎn)量提高13.7%，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提高2.26%。

首鋼京唐[33]通過(guò)對(duì)燒結(jié)料層透氣性進(jìn)行理論分析，開(kāi)展了改善混合料堆積效果、優(yōu)化燒結(jié)布料時(shí)混合料粒度分布的橫向偏析和縱向偏析等技術(shù)，將首鋼京唐公司 550 m2燒結(jié)機(jī)的料層厚度提高到 910 mm以上。結(jié)果燒結(jié)礦中鐵酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高了3.67% 、返礦率降低了2.36% 、固體燃料消耗降低了1.93 kg/t·s。而湘鋼[34]采用通過(guò)點(diǎn)火爐抬高、霧化水制粒系統(tǒng)及防堵型微負(fù)壓點(diǎn)火自動(dòng)控制裝置的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用、燒結(jié)機(jī)臺(tái)車整體改造、布料方式的優(yōu)化改造和爐條板結(jié)的治理等技術(shù)措施，將轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提高至80.15%，固體燃料消耗降低了5.95 kg/t·s,大幅度降低生產(chǎn)成本，節(jié)能降耗效果顯著。

就目前生產(chǎn)實(shí)踐而言[35]，實(shí)施高料層燒結(jié)已經(jīng)在燒結(jié)礦的產(chǎn)、質(zhì)量上面得到了證實(shí)。基本實(shí)現(xiàn)了高效率生產(chǎn)，所面臨的問(wèn)題不僅是如何提高高鐵低硅的性能指標(biāo)，而是在繼續(xù)堅(jiān)持厚料層燒結(jié)的態(tài)勢(shì)下，必須將節(jié)能降耗工作作為一項(xiàng)重點(diǎn)攻關(guān)內(nèi)容。綜合我國(guó)能源消耗現(xiàn)狀，實(shí)施厚料層燒結(jié)將導(dǎo)致能源的大量消耗，因此節(jié)能降耗勢(shì)在必行。同時(shí)這也是鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、快速發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2.3 燒結(jié)配礦優(yōu)化技術(shù)

配礦效果的好壞直接影響到混合礦的化學(xué)成分及穩(wěn)定性，尤其對(duì)提鐵降硅、燒結(jié)礦成本和高爐冶煉過(guò)程直接相關(guān)。隨著高爐的大型化，高爐煉鐵對(duì)燒結(jié)礦的要求越來(lái)越高，而參與配礦的鐵礦石種類繁多、品種雜、質(zhì)量不穩(wěn)定等因素，對(duì)配礦的定性指標(biāo)影響尤為重要。配礦方案直接影響到燒結(jié)礦的質(zhì)量和冶金性能[36]，配礦研究主要集中在優(yōu)化燒結(jié)配礦、優(yōu)化配礦數(shù)學(xué)模型、優(yōu)化鐵礦石性能配礦[37]。

1）優(yōu)化燒結(jié)配礦實(shí)驗(yàn)

燒結(jié)配礦實(shí)驗(yàn)是根據(jù)混合礦的化學(xué)成分，結(jié)合各企業(yè)鐵礦的供應(yīng)情況，計(jì)算并設(shè)計(jì)出配礦方案后再進(jìn)行燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)，隨后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析對(duì)燒結(jié)礦性能指標(biāo)的影響，再對(duì)配礦方案進(jìn)行調(diào)整。

攀鋼[38]為進(jìn)一步提高高鐵低硅燒結(jié)礦質(zhì)量，在現(xiàn)有資源條件下，通過(guò)優(yōu)化配礦提高印度礦的配比實(shí)現(xiàn)高鐵低硅燒結(jié)，使燒結(jié)礦全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)從49.20%提高到51.46%，SiO2含量從5.30%降低至4.05%。

濟(jì)鋼[39]為了全面研究國(guó)內(nèi)進(jìn)口礦高鐵低硅的配礦技術(shù)，結(jié)合燒結(jié)主要的冶金性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，確定燒結(jié)配礦方案：澳洲粗粉選擇紐曼粗粉，巴西粗粉選擇卡拉加斯和富鐵庫(kù)粗粉較好，鐵精粉選擇西石門和國(guó)內(nèi)雜精粉兩種。該配礦方案最終TFe達(dá)到59%左右，SiO2含量可以保持在4.4%左右。考慮到經(jīng)濟(jì)成本，可以適當(dāng)配加楊迪粗粉和印度粗粉，降低原料費(fèi)用。

傳統(tǒng)的燒結(jié)配礦實(shí)驗(yàn)，對(duì)于每種新的礦粉或者新的配礦方案，要進(jìn)行新的實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證。這就對(duì)人力、物力資源造成極大的消耗，還不能對(duì)結(jié)果進(jìn)行預(yù)判，導(dǎo)致結(jié)果不具備通用性和推廣價(jià)值。并且在生產(chǎn)實(shí)踐中主要以單一礦種替代為主，缺乏對(duì)各種鐵礦粉原料性能的認(rèn)識(shí)。

2）優(yōu)化配礦數(shù)學(xué)模型

張大好[40]基于某廠的燒結(jié)生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及鐵礦粉之間的高溫、常溫性能，建立了鐵礦粉綜合燒結(jié)配礦數(shù)學(xué)模型。此模型主要是利用線性規(guī)劃法、遺傳算法等計(jì)算方法，輸出以燒結(jié)成本明顯降低外，TFe微小改變、SiO2含量高達(dá)8.0%左右的數(shù)據(jù)。同樣潘開(kāi)靈[41]將分布配比優(yōu)化模型與集成配比優(yōu)化模型應(yīng)用于高爐煉鐵，在出礦時(shí)主要計(jì)算燒結(jié)礦成本，對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量研究相對(duì)較少。

現(xiàn)行的優(yōu)化配礦模型多數(shù)是以降低原料成本為最終目標(biāo)，從而對(duì)原料的化學(xué)成分和用礦量進(jìn)行優(yōu)化，這一過(guò)程所遺漏的是礦粉之間本身的性能、制粒性能、粒度組成對(duì)燒結(jié)礦的產(chǎn)、質(zhì)量指標(biāo)的影響。同時(shí)為了得到對(duì)成本的優(yōu)化，配礦模型存在一定的盲目性。

3）優(yōu)化鐵礦石性能配礦實(shí)驗(yàn)

鐵礦石高溫性能是指在高溫狀態(tài)下其所表現(xiàn)出來(lái)的物化性能，它直接影響鐵礦石的燒結(jié)性能。為了改善燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量，石鳳麗[42]使用微型燒結(jié)裝置。根據(jù)蒙古礦鐵品位低，硅含量高不能單一礦種使用的特點(diǎn)，進(jìn)行了與包鋼常用礦的混合配礦優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，研究其燒結(jié)基礎(chǔ)特性，合理配礦后改善了鐵低硅高的特性。驗(yàn)證了基于鐵礦粉高溫特性的燒結(jié)優(yōu)化配礦方法是科學(xué)可行性的，為改善燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量及冶金性能提供了技術(shù)支撐。包鋼[43]采用微型燒結(jié)法對(duì)不同種類鐵礦粉的燒結(jié)基礎(chǔ)特性進(jìn)行研究，為日后更好的生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

基于鐵礦石高溫性能的配礦實(shí)驗(yàn)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)合不同鐵礦石之間的性能差異采用互補(bǔ)原理進(jìn)行優(yōu)化配礦，這樣可以對(duì)燒結(jié)配礦起到很好的指導(dǎo)作用。但是存在的問(wèn)題是這種互補(bǔ)性原理沒(méi)有很明確的判斷依據(jù)，單一礦種的性能疊加是否與混合礦的性能一致，還有待研究。由于沒(méi)有準(zhǔn)確的定性指標(biāo)，當(dāng)?shù)V石種類增多時(shí)，配礦方案將會(huì)非常復(fù)雜，這樣得出的結(jié)果很難判斷其優(yōu)劣性。

燒結(jié)配礦是一項(xiàng)連通性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程，燒結(jié)優(yōu)化配礦的深入研究還有很長(zhǎng)的路要走，優(yōu)化配礦、高鐵低硅燒結(jié)、合理爐料結(jié)構(gòu)這三個(gè)方面是相輔相成的，每一個(gè)指標(biāo)都能影響煉鐵的技術(shù)指標(biāo)，所以應(yīng)從以下幾方面深入的研究[44]。

（1）對(duì)各種鐵礦石之間，鐵礦石與溶劑之間的反應(yīng)機(jī)理深入研究，對(duì)含鐵原料的冷態(tài)性能和熱態(tài)性能進(jìn)行深入分析，全面掌握鐵礦石影響燒結(jié)質(zhì)量指標(biāo)的性能評(píng)價(jià)，建立鐵礦石冷態(tài)性能、熱態(tài)性能和冶金性能之間的相互聯(lián)系，準(zhǔn)確得出原料性能和燒結(jié)指標(biāo)之間的關(guān)系，揭示在高鐵低硅條件下如何增加粘結(jié)相量，并且在有限粘結(jié)相量條件下如何提高燒結(jié)礦強(qiáng)度為優(yōu)化配礦扎實(shí)基礎(chǔ)。

（2）為了順應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求，鋼鐵行業(yè)也要從自動(dòng)化走向智能化，早日實(shí)現(xiàn)煉鐵的智能化。同時(shí)也要考慮技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間的綜合評(píng)價(jià)，相信將高鐵低硅技術(shù)與智能化結(jié)合一定能使其得到很大程度的突破，進(jìn)而支撐整個(gè)煉鐵行業(yè)的科技發(fā)展。

3 展望和發(fā)展趨勢(shì)

（1） 繼續(xù)深入研究高堿度、高料層的燒結(jié)工藝，提高燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量的同時(shí)降低固耗，當(dāng)然也不是越高越好，要與各廠的實(shí)際相結(jié)合；

（2） 針對(duì)現(xiàn)有的鐵礦粉，繼續(xù)燒結(jié)杯、微型燒結(jié)實(shí)驗(yàn)，完善對(duì)單一礦粉以及混合礦粉高溫性能研究不充分的地方；

（3） 原料繁多、成分復(fù)雜和成本升高等問(wèn)題致使高鐵低硅燒結(jié)技術(shù)在配礦優(yōu)化方面要作為重點(diǎn)來(lái)抓，不光要實(shí)現(xiàn)配好，還要能夠簡(jiǎn)化配礦方式，這就要求在實(shí)施配礦模塊化的同時(shí)走向智能化。從原料到燒結(jié)再到高爐如果都能實(shí)現(xiàn)智能化，那將對(duì)煉鐵行業(yè)具有劃時(shí)代的意義。