改善烧结矿质量 降低高炉炼铁燃耗

罗祥军

摘 要：通过研究唐山国丰钢铁有限公司使用的各种进口矿，并结合其他国家的进口矿进行了配矿试验和参数对比，以制订合理的改善烧结矿质量的方案。试验结果表明，在低温条件下烧结，并合理控制烧结矿中MgO、FeO的含量和碱度等，能够改善烧结矿质量，降低高炉炼铁燃耗。

关键词：烧结矿；高炉炼铁；燃耗；FeO含量

中图分类号：TF046.4 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.084

要想改善烧结矿质量，降低高炉炼铁燃耗，首先需要在进炉前对原料作一定的改变，使其进炉后的质量发生变化。以唐山国丰钢铁有限公司的高炉炼铁为例，进炉后，烧结矿所占的比例为70%左右。只有改善烧结矿的烧结温度和燃烧状态，提高煤气的利用率，并且进行间接性还原，才能提高烧结矿质量，降低高炉炼铁燃耗。与此同时，要想进一步提高煤气的利用率，还需要提高软化温度、降低软熔带高度。

1 合理配矿，提高烧结矿性能和品质

1.1 原矿特性

仍以唐山国丰钢铁有限公司为例，该公司的进口矿主要以澳大利亚矿、巴西矿、印度矿为主。不同的进口矿与CaO开始反应时的温度不同、酸碱环境不同，生成的铁酸钙的量也不同。

进口矿的地域不同，烧结性能也不同，致使烧结过程和烧结结果都不相同。唐山国丰钢铁有限公司主要选用磁铁精矿烧结，但是要想提高烧结矿品质，就应该选用一部分巴西矿。由于巴西矿的反应性能较差、价格相对较高，因此可以搭配一些扬迪矿。这种矿价格比较低，能够降低烧结成本，而且无论是黏结性，还是反应性都比较好；以液体状态出现时，能够改变烧结矿状态，提高烧结矿强度。

1.2 合理配矿

表1所示为澳大利亚矿的成分。

澳大利亚矿1为纽曼矿，配加比例在20%左右。配加澳大利亚矿有利于提高烧结矿产量，但同时也对烧结矿强度造成了影响；澳大利亚矿2为库里亚诺宾矿，由于该矿含有一部分镜铁矿，因此相比于纽曼矿来说，其烧结性能更差。相关负责人可以通过适当提高配加量、加强对制粒应用的重视来改善最终的烧结质量。此外，选用澳大利亚矿时需要顾及Al2O3的水平，将其配加量控制在30%左右。

根据烧结矿黏结相的成本和数量来估算，巴西矿的配加比例一般在25%左右。巴西矿的含铁度比较高，但是Al2O3、SiO2的含量比较低，且在烧结过程中，熔化和化合的温度相对较高。因此，在烧结过程中，可以选用一部分巴西矿来改善烧结矿强度，提高烧结矿品位。

与澳大利亚矿、巴西矿不同，印度矿中的白兰矿烧结性能比较好，果阿矿烧结性能比较差。配加印度矿时需要考虑Al2O3和SiO2的水平，一般这两者的配加比例在15%～20%之间。

2 优化烧结工艺参数

2.1 控制烧结矿温度

在逐步形成铁酸钙黏结相的过程中，在不同的温度范围内，铁酸钙的质量是不同的。当烧结温度为1 210 ℃时，SFCA迅速形成，形状为针状，且在高温条件下转化为柱状或者板状。磁铁矿原料的烧结温度在1 230～1 250 ℃之间；赤铁矿原料的烧结温度在1 250～1 270 ℃之间。如果烧结温度超过上述范围，SFCA分解，转化为C2S、Fe2O3和液相渣。因此，应该合理选择燃料的配加量，并在烧结过程中控制最高温度，以生成最优质的黏结相。

2.2 控制烧结矿碱度

当烧结矿碱度为1.5时，SFCA的生成量特别少；当碱度达到2.0时，SFCA的生成量会迅速增加；继续提高碱度，SFCA的生成量增加缓慢。烧结矿碱度会直接影响到SFCA的形态——当碱度相对较低时，SFCA呈柱状；当碱度相对较高时，SFCA呈针状。随着碱度的进一步加大，针状逐渐变细。当碱度达到一定值后，SFCA与FexO相互作用，机械强度达到最高。

2.3 强化氧化气氛

只有改善烧结混合料的制粒效果，才能强化氧化气氛，增加供氧量，提高料层的透气性。通常，我们可以从以下三方面来改善混合料的制粒效果：①在配加富矿粉时，增加核心颗粒。②通过提高生石灰的质量来改善制粒效果。③合理控制水分。在一定程度上，水分也影响着制粒效果——水分过低会导致制粒效果不好；水分太高又会形成干燥预热带或者过湿带的水分蒸发，增加气流阻力。

2.4 确保高温持续时间

在进行低温烧结并改变烧结状态的同时，应该确保高温的持续时间，以提供适当的过热度，确保液相黏结周围的物料。

烧结过程以磁矿为主，铁酸钙在燃烧带上形成。在高温持续的条件下，大量的铁酸钙生成，进而促进烧结矿的形成。此时，黏结性矿物以铁酸钙为主。

2.5 控制Al2O3的含量

由于烧结矿中Al2O3的含量与SiO2的含量有一定的关系，因此需要合理控制这两者的比例。试验证明，Al2O3含量与SiO2含量的最佳比例在0.1～0.2之间。当两者的比例在0.2～0.3之间时，针状铁酸钙的含量会增加；当两者比例大于0.3时，铁酸钙的形状为板状。Al2O3的形态直接决定了SFCA的形成状况。

2.6 控制MgO的含量

MgO属于高熔点矿物，在烧结过程中加入MgO，将会生成镁橄榄石、钙镁橄榄石等高熔点矿物。难熔化合物的生成会提升燃烧层的温度、增加烧结矿中FexO的含量，同时也会使复合铁酸钙矿物的形态发生变化，不利于形成满意的烧结矿结构，违背了高品位烧结矿的烧结原理。

2.7 控制FeO的含量

对于品质高、含硅量低的烧结矿，可以适当增加FeO的含量。在低硅状态下，一部分FeO以磁铁矿形式存在。磁铁矿具有良好的低温还原粉化性能和强度。一般情况下，FeO的含量与烧结矿的强度有一定的关系——FeO含量越高，强度越高，但是，FeO含量过高会影响到烧结矿质量。

2.8 控制低温还原粉化率

在Al2O3含量偏高或者含有TiO2的情况下，烧结矿会发生低温还原粉化，使进口矿粗颗粒比例过高。针对Al2O3含量高的问题，可以通过降低印度矿比例或减少TiO2含量比较高的矿的配加量予以解决。进口矿粗颗粒含量比较高时，需要按照相关标准控制进口矿的进厂比例。

3 结束语

综上所述，我们可以从以下几方面来改善烧结矿质量，降低高炉炼铁燃耗：合理配矿，生产高品位烧结矿；合理控制烧结燃料的配加量、混合料水分、制粒参数等，生产优质的烧结矿；控制FeO含量和烧结矿低温粉化率，提高烧结矿的还原性和透气性。

参考文献

[1]项钟庸，王筱留.高炉设计-炼铁工艺设计理论与实践[M].北京：冶金工业出版社，2007.

[2]于原浩，冯根生，苏东学，等.改善烧结矿质量降低高炉炼铁消耗[D].北京：北京科技大学，2008.

〔编辑：刘晓芳〕