改善燒結(jié)礦質(zhì)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(jié)合其他國家的進口礦進行了配礦試驗和參數(shù)對比，以制訂合理的改善燒結(jié)礦質(zhì)量的方案。試驗結(jié)果表明，在低溫條件下燒結(jié)，并合理控制燒結(jié)礦中MgO、FeO的含量和堿度等，能夠改善燒結(jié)礦質(zhì)量，降低高爐煉鐵燃耗。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)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(jié)礦質(zhì)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(zhì)量發(fā)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(jié)礦所占的比例為70%左右。只有改善燒結(jié)礦的燒結(jié)溫度和燃燒狀態(tài)，提高煤氣的利用率，并且進行間接性還原，才能提高燒結(jié)礦質(zhì)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(jié)礦性能和品質(zhì)

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(yīng)時的溫度不同、酸堿環(huán)境不同，生成的鐵酸鈣的量也不同。

進口礦的地域不同，燒結(jié)性能也不同，致使燒結(jié)過程和燒結(jié)結(jié)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(jié)，但是要想提高燒結(jié)礦品質(zhì)，就應(yīng)該選用一部分巴西礦。由于巴西礦的反應(yīng)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(jié)成本，而且無論是黏結(jié)性，還是反應(yīng)性都比較好；以液體狀態(tài)出現(xiàn)時，能夠改變燒結(jié)礦狀態(tài)，提高燒結(jié)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(jié)礦產(chǎn)量，但同時也對燒結(jié)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(jié)性能更差。相關(guān)負責人可以通過適當提高配加量、加強對制粒應(yīng)用的重視來改善最終的燒結(jié)質(zhì)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(jù)燒結(jié)礦黏結(jié)相的成本和數(shù)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(jié)過程中，熔化和化合的溫度相對較高。因此，在燒結(jié)過程中，可以選用一部分巴西礦來改善燒結(jié)礦強度，提高燒結(jié)礦品位。

與澳大利亞礦、巴西礦不同，印度礦中的白蘭礦燒結(jié)性能比較好，果阿礦燒結(jié)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(yōu)化燒結(jié)工藝參數(shù)

2.1 控制燒結(jié)礦溫度

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

2.2 控制燒結(jié)礦堿度

當燒結(jié)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(xù)提高堿度，SFCA的生成量增加緩慢。燒結(jié)礦堿度會直接影響到SFCA的形態(tài)——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(jié)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(zhì)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(fā)，增加氣流阻力。

2.4 確保高溫持續(xù)時間

在進行低溫燒結(jié)并改變燒結(jié)狀態(tài)的同時，應(yīng)該確保高溫的持續(xù)時間，以提供適當?shù)倪^熱度，確保液相黏結(jié)周圍的物料。

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

2.5 控制Al2O3的含量

由于燒結(jié)礦中Al2O3的含量與SiO2的含量有一定的關(guān)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(tài)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(jié)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(jié)礦中FexO的含量，同時也會使復合鐵酸鈣礦物的形態(tài)發(fā)生變化，不利于形成滿意的燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)，違背了高品位燒結(jié)礦的燒結(jié)原理。

2.7 控制FeO的含量

對于品質(zhì)高、含硅量低的燒結(jié)礦，可以適當增加FeO的含量。在低硅狀態(tài)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，F(xiàn)eO的含量與燒結(jié)礦的強度有一定的關(guān)系——FeO含量越高，強度越高，但是，F(xiàn)eO含量過高會影響到燒結(jié)礦質(zhì)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(jié)礦會發(fā)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(guān)標準控制進口礦的進廠比例。

3 結(jié)束語

綜上所述，我們可以從以下幾方面來改善燒結(jié)礦質(zhì)量，降低高爐煉鐵燃耗：合理配礦，生產(chǎn)高品位燒結(jié)礦；合理控制燒結(jié)燃料的配加量、混合料水分、制粒參數(shù)等，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的燒結(jié)礦；控制FeO含量和燒結(jié)礦低溫粉化率，提高燒結(jié)礦的還原性和透氣性。

參考文獻

[1]項鐘庸，王筱留.高爐設(shè)計-煉鐵工藝設(shè)計理論與實踐[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

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

〔編輯：劉曉芳〕