汉钢公司优化烧结配矿的试验研究与生产实践

王 奎，惠宏智，徐号锋

（陕钢集团汉钢公司,陕西 勉县 724200）

汉钢公司未有自有矿山，铁矿粉全部依赖外部采购，经过建厂以来的摸索，目前烧结用铁矿粉稳定为巴西混合粉、PB粉、金布巴粉以及当地主流Ⅲ矿粉四种。本文主要针对汉钢公司烧结常用的这四种铁矿粉进行系统研究，并按照三因素四水平设计了八组烧结杯实验，筛选出质量指标及冶金性能最优的一组进行工业实践，满足工艺及生产要求，通过此种方式优化配矿，提高烧结矿的产量、质量。

1 含铁料特性

1.1 含铁料成分

汉钢公司烧结配料采取的是一种高品位、低Al2O3的赤铁矿即巴西混合粉和两种中等水化程度的褐铁矿即金布巴粉、PB粉并搭配少量的当地磁铁矿的配矿体系。其中巴西混合粉为高品位、低Al2O3矿，品位为62.5%以上，Al2O3含量仅为1.22%，有害元素含量较低；澳粉PB粉、金布巴粉的P、Al2O3含量较高，P含量分别为0.108%、0.118%，Al2O3含量分别为1.97%、2.82%；当地主流Ⅲ为除SiO2、MgO含量较高为6.55%、4.78%外，其余指标均在控制范围内，具体见表1：

表1 矿粉的化学成分（%）

1.2 粒级组成

四种矿粉的粒度见表2。从表中可以看出，三种进口矿的粒度适中，较为均匀，＞6.3m占比在13%～19%之间，占比55%～60%粒级均在0.5mm～6.3mm，有利于提升料层透气性及烧结过程矿化反应的进行，当地主流Ⅲ的粒度偏细，小于0.2mm的占比达到了86.5%，不利于改善透气性。

表2 矿粉的粒级组成（%）

1.3 微结构特性

高炉炼铁除对烧结矿性能的要求，除了化学成分、粒级组成等常温性能外，还对其在高炉内的高温性能有明显的要求。故铁矿石烧结方面，必须对铁矿粉的基础特性（同化性、流动性、黏结相强度）进行研究，分析如下：

（1）同化性温度。同化性能是铁矿石在烧结生产过程中与CaO的反应能力。它表征铁矿石在烧结过程中生成液相的难易程度[1]。图1为我公司烧结常用的4种铁矿石的同化性能试验结果。

图1 同化性温度（℃）

以上4种铁矿粉的同化性能一般，其中金布巴粉的同化性能最强，巴西混合粉、PB粉的同化温度偏高，同化能力较差；当地主流Ⅲ的同化温度最高，同化能力差。

（2）铁矿粉的流动性。铁矿粉流动特性指在烧结过程中铁矿石与CaO反应生成的液相的流动能力，它表征的是黏结相的“有效粘结范围”。汉钢用的4种铁矿粉稍微液相流动性由高到低的排列顺序为：当地主流Ⅲ、巴西混合粉、金布巴粉、PB粉。

（3）黏结相强度。黏结相强度性能是指铁矿石在烧结过程中形成的液相对其周围的核矿石进行固结的能力。对烧结矿的强度有着至关重要的影响。粘结相自身强度在很大程度上决定看烧结矿的强度。在1280℃、R=2时汉钢矿粉的粘结相强度如图所示。

图2 黏结相强度（N）

2 烧结杯试验情况

表3 烧结含铁料配比

（1）烧结配比设计。在高炉稳定顺行的前提下，稳定主体矿结构，在各项有害元素含量不超标的要求下，考虑到提高进口金布巴粉的比例，可以降低烧结矿成本，按照金布巴粉比例28%、32%、36%、40%的不断提高，设计正交试验八组，实验配比如表3。

（2）试验数据。根据以上设计的配比，进行烧结杯试验，试验后的主要指标及冶金性能情况如表4。

表4 烧结杯主要指标

通过以上数据可以得出，随着金布巴粉比例的增加，炉料透气性变差，烧结垂直燃烧速度降低；转鼓指数均在74%以上，抗磨指数维持在7%～8%之间，相对最优的指标为序号6、7、8；同时考虑低温还原粉化指数、还原度及熔滴试验结果，配比：32%巴西混合粉+40%金布巴粉+12%PB粉+16%主流Ⅲ的试验7冶金性能最优，其中低温还原粉化指数为75.20%，还原度为75.06%，软化开始温度1046℃，软化温度区间143℃，熔滴温度区间为92℃,能满足高炉生产要求。

3 工业生产论证情况

根据试验结果，汉钢公司从3月18日开始进行工业生产实践，试验开始后，

考虑到澳粉比例由原料的44%提高到52%，原料透气性变好，要求现场人员在工艺操作上适当提高烧结机机速，降低负压，主要体现在转鼓指数提高1.61%，大于≥16mm粒级比例的比例提高1.80%，低温粉化指数提高4.40%；同时因烧结矿质量的提升，高炉在此阶段炉况稳定顺行，产量及利用系数不断提升，达到了预期的效果。

表6 试验前后烧结主要指标对比

4 结论

通过对汉钢公司烧结常用的四种矿粉基础特性的研究表明：金布巴粉的同化性能最强，流动性、黏结相方面当地主流Ⅲ最好，建议在原料满足的条件下，烧结配矿可适当配加部分当地主流Ⅲ。结合烧结用铁矿粉基础特性的研究，采取烧结杯实验的方式，可以提前对烧结效果进行预判，从而优化配矿方案，指导烧结生产。烧结配比每次调整前，必须进行烧结杯实验，提前筛选好的方案，确保烧结矿的冶金性能及理化指标良好，为高炉稳定顺行做好服务。