燒結(jié)含鐵原料性能及優(yōu)化配礦研究

摘 要：宣鋼煉鐵廠通過入燒含鐵原料性能進(jìn)行優(yōu)化配礦，通過對其理論與實際上進(jìn)行具體分析，研究，以確定最佳原料結(jié)構(gòu)，在保證燒結(jié)礦質(zhì)量的同時降低了燒結(jié)礦成本。希望通過文章的研究，能夠給相關(guān)方面的工作人員在工作上帶來一定的啟示和借鑒意義，以供參考。

關(guān)鍵詞：冶金性能；互補；搭配

前言

近幾年鋼鐵企業(yè)的利潤空間越來越小，降低成本成為鋼鐵企業(yè)提高效益的最佳選擇。通過對比煉鐵成本，降低入燒原料成本，能夠有效降低煉鐵成本。這就要求我們對入燒原料性能進(jìn)行仔細(xì)研究，然后合理配礦，確定最佳原料結(jié)構(gòu)，在保證燒結(jié)礦質(zhì)量的前提下降低入燒成本。

1 入燒結(jié)構(gòu)確立的理論基礎(chǔ)

宣鋼燒結(jié)礦屬高堿度燒結(jié)礦，其礦物組成主要是磁鐵礦、赤鐵礦、鐵酸鈣、硅酸鈣和少量的玻璃相，由于燒結(jié)中MgO、Al2O3的存在，礦物相中還含有少量尖晶石（MgO·Al2O3）、鈣鎂橄欖石（CaO·MgO·SiO2）等礦物。目前原料條件下，宣鋼360m2燒結(jié)機燒結(jié)礦的礦相分析為：主要鐵礦物是磁鐵礦，晶形為半自形、它形晶，其次是赤鐵礦。赤鐵礦多為原礦顆粒，呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)，在孔洞邊緣有少量骸晶狀赤鐵礦。粘結(jié)相礦物有鐵酸鈣，晶形為板條狀和少量的樹枝狀，與磁鐵礦形成熔蝕交織結(jié)構(gòu)，硅酸二鈣為針狀，穿插生長在礦物縫隙間，大面積的熔蝕結(jié)構(gòu)導(dǎo)致還原性較差。基底為硅酸鹽玻璃相，有裂紋。主要礦物含量為：磁鐵礦50-55%、赤鐵礦8-15%、鐵酸鈣20-25%、硅酸二鈣10%、硅酸鹽玻璃相3%（含量為目估法）。

相關(guān)研究認(rèn)為，從燒結(jié)礦的礦物組成來看，理想礦物組成應(yīng)為：原生赤鐵礦一般占25-30%左右，這些未礦化的赤鐵礦在粘結(jié)相中將起到核心和骨架的作用。鐵酸鈣占30-40%，為主要粘結(jié)相。比較可知，宣鋼燒結(jié)礦的赤鐵礦含量、鐵酸鈣含量相對偏低，后續(xù)宣鋼在配礦時考慮合理控制Al2O3/SiO2比（0.1～0.2，宣鋼為0.35左右）和進(jìn)口粉配比，以發(fā)展鐵酸鈣粘結(jié)相。

2 燒結(jié)用原料基礎(chǔ)冶金性能研究

從2011年以來，宣鋼燒結(jié)主要使用的進(jìn)口粉有：澳粉（揚迪、PB、FMG、紐曼、麥克粉等），巴西粉（巴標(biāo)、卡粉），其基礎(chǔ)冶金性能如表1所示。

過高或過低的同化性能、液相流動性對燒結(jié)礦質(zhì)量都會產(chǎn)生不利影響，那么在明確了各種礦粉的優(yōu)劣勢，在燒結(jié)生產(chǎn)進(jìn)行配礦時，應(yīng)遵照不同性質(zhì)的鐵礦粉搭配使用原則，以達(dá)到互補的效果。

圖1給出了基于不同種類鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)性能互補的配礦法的示意圖。

按燒結(jié)基礎(chǔ)性能的不同分為A、B、C、D四大類（A、C代表同化性或液相流動最好和最弱的，B、D代表較好和較弱的鐵礦粉），中間線為適宜的燒結(jié)基礎(chǔ)性能。按照“互補”搭配原則可將具有不同燒結(jié)性能的鐵礦粉改善至較為適宜的水平。A搭配B、C搭配D，均不能調(diào)整到適宜水平，而A搭配D、B搭配C，B搭配D、A搭配C均可通過不同的搭配比例，調(diào)整到適宜的水平。

宣鋼所用進(jìn)口粉平均同化溫度為1199℃，楊迪的同化溫度最低，可以與同化溫度高的卡粉搭配使用；PB粉同化溫度較高，亦可以與同化溫度低的FMG、楊迪粉搭配；巴標(biāo)粉同化性居中，在燒結(jié)配料中可適當(dāng)增大比例。在有精粉存在的情況下，揚迪、FMG比例可以適當(dāng)下調(diào)。

宣鋼所用鐵礦粉液相流動性平均范圍在2.2-2.7之間，不同的鐵礦粉液相流動性差別很大，且同一種鐵礦粉在不同的溫度下差別也很大，如PB、半自熔精粉、FMG粉。半自熔精粉的液相流動性指數(shù)隨溫度的變化非常接近，在使用過程中互換性更強。大多數(shù)鐵礦粉液相流動指數(shù)隨溫度升高而增大，且在燒結(jié)溫度變化過程中，不同種類的鐵礦粉液相流動指數(shù)對溫度的變化率（敏感性）存在差異。

從流動性指數(shù)測定時的溫度區(qū)間（1280℃-1320℃）看，PB粉、半自熔精粉、FMG的液相流動性增幅很大，而卡粉、巴標(biāo)粉、楊迪增幅較小，這說明前者對溫度的敏感性較大，而后者較小，半自熔精粉在低溫段更敏感，PB粉則在低溫、高溫段均敏感，F(xiàn)MG則在高溫段較敏感。

楊迪的液相流動指數(shù)最大，敏感度較小，該礦在燒結(jié)配礦中可與液相流動指數(shù)較小的卡粉搭配；PB粉的液相流動指數(shù)在低溫段偏小，燒結(jié)過程中在低溫區(qū)難于生成液相，而且由于對溫度的敏感度很大，液相流動很不均勻，不利于燒結(jié)成礦過程，故應(yīng)控制其使用量，同時注意與液相流動對溫度的敏感性小、低溫段液相流動指數(shù)較大的鐵礦粉（如楊迪）搭配使用；巴標(biāo)粉的液相流動指數(shù)值居中，敏感度很小，說明其在燒結(jié)過程中液相流動均勻，在燒結(jié)配礦中可大量使用。

半自熔精粉的液相流動指數(shù)較大，敏感度也較大，在配量較高（注意其中TiO2對燒結(jié)礦質(zhì)量影響）時，應(yīng)注意與液相流動指數(shù)小、敏感度小的鐵礦粉搭配使用。

低鈦酸精液相流動指數(shù)較大，含SiO2較高，在燒結(jié)過程中，有利于燒結(jié)液相生成，其氧化放熱，也有利于降低燃耗。全自熔精粉液相流動指數(shù)較小。

3 燒結(jié)進(jìn)口粉和精粉主體結(jié)構(gòu)框架的確定

在燒結(jié)生產(chǎn)進(jìn)行配礦時，首先要考慮鐵礦粉理化性能滿足生產(chǎn)的需求，同時，應(yīng)遵循不同性質(zhì)的鐵礦粉搭配使用的原則，以達(dá)到互補的效果；梳理從2011年以來高爐順行期對應(yīng)的燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)，確定燒結(jié)進(jìn)口粉主體結(jié)構(gòu)框架如下：

10%FMG+60%PB粉+20%巴標(biāo)粉+10%卡粉

在燒結(jié)生產(chǎn)中，考慮半自溶精粉、低鈦酸精粉相流動指數(shù)較大，含SiO2較高，全自熔精粉液相流動指數(shù)較低，25%半自熔精粉，50%低鈦酸，25%自熔；有關(guān)精粉性能、進(jìn)口粉與精粉結(jié)構(gòu)搭配方面，后續(xù)需進(jìn)步深入研究。

4 經(jīng)濟粉的性能

目前，在燒結(jié)生產(chǎn)中已經(jīng)使用的經(jīng)濟粉有：蒙古粉、馬來西亞粉、南非粉。（如表2所示）

蒙古粉：化學(xué)成分適中，燒損??；粒度組成差，<3mm粒級僅為48%，>10mm約占20%，不利于粘附其它粒子；1280℃時流動性指數(shù)很高，極易生成液相。

馬來西亞粉：品位偏低，SiO2含量略高，Al2O3極高，燒損較高；粒度較細(xì)，不利于制粒；1280℃時流動性指數(shù)較好。該礦粉的使用量會因其SiO2含量過高而受到限制。

南非粉：品位較高，SiO2含量偏低，TiO2較高；粒度較細(xì)，不利于制粒；1280℃時流動性指數(shù)較低，屬高熔點物質(zhì)。該礦粉的使用量會因其SiO2和TiO2含量而受到限制。

近兩年，蒙古粉在36m2、86m2燒結(jié)機按4%配加，在360m2燒結(jié)機控制在2%以內(nèi)，馬來西亞粉由于水分大，進(jìn)廠后晾曬參與小混料平鋪，配比不超2%，南非粉在36m2、86m2燒結(jié)機按4%配加，在360m2燒結(jié)機控制在2%以內(nèi)。

5 結(jié)束語

宣鋼煉鐵廠在立足降低鐵前成本的基礎(chǔ)上，通過對原料基礎(chǔ)冶金性能的研究，利用原料基礎(chǔ)冶金性能互補的原則優(yōu)化入燒原料結(jié)構(gòu)，逐步降低高價位外粉，提高當(dāng)?shù)鼐塾昧浚诜€(wěn)定燒結(jié)外粉主結(jié)構(gòu)，保證燒結(jié)各項質(zhì)量指標(biāo)的前提下，合理配加經(jīng)濟粉，實現(xiàn)降低鐵前成本的目的。

作者簡介：王艷（1981，1-），工程師，冶金工程專業(yè)。