（安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司）

摘要：鐵礦粉燒結(jié)過(guò)程中，礦石與 CaO發(fā)生同化反應(yīng)生成低熔點(diǎn)液相的能力是衡量燒結(jié)固結(jié)的重要指標(biāo)之一。通過(guò)對(duì)比、分析安鋼常用礦石的同化溫度，利用試驗(yàn)研究結(jié)果對(duì)安鋼500m²燒結(jié)機(jī)配礦結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，合理降低了同化性能較差礦石比例，改善了配合礦的同化性能，在維持燒結(jié)礦常態(tài)指標(biāo)穩(wěn)定的前提下，有效改善了燒結(jié)礦的高溫冶金性能，支撐了高爐的穩(wěn)定順行，達(dá)到了高爐長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、低成本的目標(biāo)，取得了良好的冶煉效果。

關(guān)鍵詞：鐵礦粉；燒結(jié)；同化性；配礦方法

0 前言

鐵礦粉的燒結(jié)基礎(chǔ)特性主要包括同化性能、液相流動(dòng)性、黏結(jié)相強(qiáng)度、鐵酸鈣生成能力和連晶固結(jié)能力等，而同化性能是燒結(jié)基礎(chǔ)特性的基礎(chǔ)，研究同化性能對(duì)配礦以及對(duì)燒結(jié)過(guò)程的影響尤為關(guān)鍵。鐵礦的同化性是指其在燒結(jié)過(guò)程中與 CaO的反應(yīng)能力，它表征的是鐵礦粉在燒結(jié)過(guò)程中生成液相的難易程度。一般而言，同化溫度越高說(shuō)明鐵礦粉在燒結(jié)過(guò)程中生成液相的溫度越高，與 CaO的反應(yīng)能力越弱；反之，則反應(yīng)能力越強(qiáng)^［1］。對(duì)于非均質(zhì)燒結(jié)礦而言，一方面要求鐵礦粉在一定溫度熔化產(chǎn)生液相粘結(jié)周圍礦粉顆粒，另一方面基于對(duì)燒結(jié)礦的固結(jié)和燒結(jié)料層透氣性的考慮，并不希望作為造球核的粗粒礦石過(guò)分熔化，以避免起骨架結(jié)構(gòu)作用的核礦石減少以及燒結(jié)料層透氣性惡化，從而影響燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量，因此要求鐵礦粉的同化性適宜^［2］。

傳統(tǒng)的配礦往往關(guān)注的是鐵礦石的成分和價(jià)格，忽略了鐵礦粉的基礎(chǔ)性能，有時(shí)會(huì)造成燒結(jié)礦高溫冶金性能變差，影響高爐爐況順行。2017年公司采購(gòu)了成套的鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)特性測(cè)定實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并組織專門的實(shí)驗(yàn)人員對(duì)鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)特性進(jìn)行系統(tǒng)研究，逐步建立安鋼常用鐵礦石冶金性能數(shù)據(jù)庫(kù)。配礦人員根據(jù)同化溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)近幾年安鋼配礦結(jié)構(gòu)的綜合同化性能與高爐實(shí)際爐況對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行分析總結(jié)，結(jié)合燒結(jié)過(guò)程中鐵酸鈣的適宜生成溫度（1250～1300℃）以及安鋼鐵礦粉粒度與實(shí)際實(shí)驗(yàn)礦粉粒度的差別，得出安鋼配礦條件下最佳綜合同化溫度區(qū)間（1250～1280℃），從而為安鋼配礦技術(shù)的進(jìn)步奠定了理論基礎(chǔ)。

1 鐵礦粉同化性測(cè)定

實(shí)驗(yàn)用鐵礦粉一部分來(lái)自原料現(xiàn)場(chǎng)，一部分由國(guó)貿(mào)公司提供； CaO為化學(xué)純?cè)噭?。將?shí)驗(yàn)所用的鐵礦粉在110℃的烘箱內(nèi)干燥 2h，冷卻后磨制成小于100目的粉狀及小于 100目的 CaO粉狀，皆放入干燥皿保存。小餅試樣的壓制采用“干粉壓制法”，壓制小餅的壓力為 10MPa，并在此壓力下保持 2min。

測(cè)定方法為：將鐵礦粉和  CaO粉分別制成不同直徑的小餅（鐵礦粉小餅直徑為 5mm， CaO粉小餅直徑為8mm），鐵礦粉小餅在上，氧化鈣小餅在下，放入實(shí)驗(yàn)爐內(nèi)燒結(jié)。燒結(jié)時(shí)，先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定一個(gè)適當(dāng)?shù)臏囟?，在此溫度下，若鐵礦粉未同化（即兩種小餅之間未發(fā)生反應(yīng)），則升高溫度；若鐵礦粉過(guò)熔，則降低溫度。具體礦石的檢出特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

2  安鋼 3＃燒結(jié)優(yōu)化前配礦常用結(jié)構(gòu)

2.1   500m²燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

安鋼 500m²燒結(jié)機(jī)于 2012年 4月 18日投產(chǎn)，與安鋼 3＃號(hào)高爐相匹配，設(shè)計(jì)面積 500m²，臺(tái)車寬度5.3m（含0.3m盲板），有效抽風(fēng)長(zhǎng)度100m，臺(tái)車欄板高度 800mm，共26個(gè)風(fēng)箱，主抽風(fēng)機(jī)為兩臺(tái)額定功率 9000kW的變頻電機(jī)。因場(chǎng)地原因，系統(tǒng)未配備二次堆料場(chǎng)，配料室為單品種直供料系統(tǒng)，共設(shè)置20個(gè)料倉(cāng)，其中鐵料倉(cāng)8個(gè)，燃料倉(cāng)2個(gè)，除塵灰倉(cāng)1個(gè)，生石灰倉(cāng)3個(gè)，白云石罐裝倉(cāng)2個(gè)，內(nèi)部返礦倉(cāng) 2個(gè)，后續(xù)增加建設(shè)1個(gè)高爐返礦倉(cāng)和1個(gè)青石粉倉(cāng)。除塵灰、生石灰、罐裝白云石實(shí)現(xiàn)氣力輸送入倉(cāng)。500m² 燒結(jié)機(jī)所生產(chǎn)的燒結(jié)礦供 3＃高爐使用，3＃高爐是安鋼容積最大的高爐，其對(duì)原燃料要求較高。

2.2  500m²燒結(jié)機(jī)優(yōu)化前的常用礦種及配礦結(jié)構(gòu)

由于燒結(jié)鐵料倉(cāng)及資源條件限制，安鋼 500m²燒結(jié)機(jī)配料系統(tǒng)只能同時(shí)配加5～6個(gè)鐵礦粉品種，常用鐵礦粉主要成分、同化溫度及優(yōu)化前配礦結(jié)構(gòu)見表2。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果，鐵礦粉的同化性能受礦物類型、礦粉水化程度、礦粉成分（如 CaO、SiO₂、MgO、Al₂O₃含量）及其賦存狀態(tài)、礦粉顯微結(jié)構(gòu)和致密度等多因素影響，一般情況下致密的赤鐵礦與磁鐵礦同化性能較差，疏松礦物和黏土礦物同化性能較好。

安鋼常用鐵礦粉中國(guó)內(nèi)精礦 OA屬于鏡鐵礦，同化性能較差，同化溫度1302℃，晶格呈片狀結(jié)構(gòu)，制粒效果較差；國(guó)外精礦OC屬于高鎂堿性礦，MgO含量達(dá)到 4.71％，由于 MgO在礦粉中以鈣鎂橄欖石狀態(tài)存在，該礦同化溫度高達(dá) 1360℃以上，屬于極難同化的礦種；國(guó)外粉礦 OE屬于褐鐵礦，同化性能好，但品位低，Al₂O₃ 含量高，配比過(guò)高難以滿足燒結(jié)礦成分及強(qiáng)度方面的要求，配比一般不超過(guò) 30％；而國(guó)外粉OD和國(guó)外粉 OF同屬致密度較高的赤鐵礦，同化性能較差，國(guó)外粉 OD同化溫度1296℃，國(guó)外粉 OF則高達(dá) 1319℃。從配礦結(jié)構(gòu)看，同化性較差的礦粉比例占礦粉總配比的65％以上，綜合同化溫度達(dá)到 1284℃，大比例同化性能較差的礦粉搭配勢(shì)必會(huì)造成混勻礦綜合同化性能差，燒結(jié)過(guò)程中需要采取多配加燃料，提高燒結(jié)終點(diǎn)溫度等措施，不利于低溫?zé)Y(jié)，造成燒結(jié)礦 FeO含量升高，鐵酸鈣相相應(yīng)減少，燒結(jié)礦還原度及高溫冶金性能變差。

3 優(yōu)化后配礦結(jié)構(gòu)及高爐運(yùn)行情況

3.1 配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化

由于原配礦結(jié)構(gòu)中的國(guó)內(nèi)精礦OB、國(guó)外精礦OC、國(guó)外粉 OD和國(guó)外粉 OF都屬于同化性能較差的礦種，混合礦綜合同化溫度超過(guò)適宜區(qū)間，影響燒結(jié)礦高溫冶金性能。在總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，配礦部門對(duì)整體資源情況進(jìn)行統(tǒng)籌再優(yōu)化，降低了同化性能最差的國(guó)外精礦OC的比例，并制定了嚴(yán)格的配比原則，要求其正常配加比例不超8％，同時(shí)用同化性能較好的國(guó)內(nèi)精礦 OB替代國(guó)內(nèi)鏡鐵礦 OA，用同化性能適宜的國(guó)外粉 OG替代國(guó)外粉 OD。通過(guò)調(diào)整，同化性較差的礦石配比降低到礦石總配比的 30％左右，混合礦綜合同化溫度降低到 1265℃，燒結(jié)礦高溫冶金性能得到明顯改善，為高爐的穩(wěn)定順行奠定了基礎(chǔ)。礦石成分、同化溫度及配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)配比見表3，配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后同化性較差礦比例及同化溫度的對(duì)比見表4。

3.2 優(yōu)化后的燒結(jié)礦成分變化及常溫質(zhì)量指標(biāo)

配比結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，由于國(guó)外粉OG品位較國(guó)外粉 OD低 5.36％，替代后燒結(jié)礦中的SiO₂ 含量升高了 0.08％，品位降低了0.19％，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)降低了0.23％，其他成分指標(biāo)變化不大，具體數(shù)據(jù)見表5。

3.3 優(yōu)化后燒結(jié)礦高溫性能指標(biāo)變化

高爐不僅要求燒結(jié)礦具有較好的常溫性能，還要求燒結(jié)礦具有良好的高溫性能，具體配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化后燒結(jié)礦高溫性能變化見表6。

配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，燒結(jié)礦還原度較前期提高2.2％，據(jù)統(tǒng)計(jì)，入爐礦的間接還原降低 10％，將影響高爐焦比和產(chǎn)量各 8％ ～9％，在當(dāng)前高爐燃料比條件下，燃料比升高 40kg／t以上；燒結(jié)礦熔滴區(qū)間從238℃降低到 204℃，由于燒結(jié)礦配比占入爐料配比70％以上，而高爐滴落帶的煤氣阻力占高爐總阻力損失的60％以上，因此，燒結(jié)礦熔滴區(qū)間的降低對(duì)降低爐內(nèi)壓差水平有至關(guān)重要的意義?？偺匦灾?S從1820kPa·℃降低到 1100kPa·℃，可以看出燒結(jié)礦整體高溫冶金性能大幅向好。

3.4 優(yōu)化配礦后的高爐爐況及技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)

3＃高爐自 6月底開始使用優(yōu)化配比結(jié)構(gòu)的燒結(jié)礦后，高爐中部三點(diǎn)靜壓差從 20kPa開始逐步降低，后長(zhǎng)期穩(wěn)定在10kPa左右；全爐熱負(fù)荷從20000×10MJ／h降低并穩(wěn)定在 12000×10MJ／h左右水平，高爐爐墻溫度穩(wěn)定適中，高爐操作爐型穩(wěn)定且合理；爐芯溫度從 280℃逐步上升到 426℃，爐缸活躍性得到有效改善。高爐壓差水平穩(wěn)定，透氣性指數(shù)在 40以上，煤氣利用率突破50％，渣鐵物理熱充足，流動(dòng) 性良好，生鐵質(zhì)量穩(wěn)定，一級(jí)品率達(dá)到100％。高爐抗波動(dòng)能力明顯增強(qiáng)，先后經(jīng)歷過(guò)幾次休風(fēng)檢修和外圍條件的大幅變化（如干濕焦轉(zhuǎn)換、鐵焦匹配變化等），高爐爐況的恢復(fù)速度和優(yōu)良性與配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化前期相比均有較大提升。

特別是進(jìn)入7月份以后，雖然高爐整體入爐品位較前期稍有降低，但高爐壓差降低，透氣性升高，爐況穩(wěn)定性增強(qiáng)。3＃高爐焦炭負(fù)荷從 5.0t／t逐步提高到 5.50t／t，最高提高到 5.64t／t，并長(zhǎng)期保5.50t／t左右，全月日均產(chǎn)量、焦比、焦炭負(fù)荷等指標(biāo)連續(xù)破 2013年開爐以來(lái)多項(xiàng)記錄，在整體礦石運(yùn)輸成本處于絕對(duì)劣勢(shì)條件下，安鋼生鐵成本連續(xù)破行業(yè)均線，10月份更是進(jìn)入行業(yè)前三分之一水平，取得行業(yè)第18名的好成績(jī)，具體見表7。

4 結(jié)語(yǔ)

鐵礦粉同化性能是鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)特性的基礎(chǔ)，對(duì)鐵礦粉液相流動(dòng)性、鐵酸鈣生成能力等性能有直接或間接的影響；在確保燒結(jié)礦成分體系滿足高爐造渣的基礎(chǔ)上，利用鐵礦粉同化性能互補(bǔ)性配礦原則對(duì)燒結(jié)礦高溫冶金性能改善具有至關(guān)重要的作用；高爐生產(chǎn)關(guān)注燒結(jié)礦品位、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度等常規(guī)指標(biāo)，更需要關(guān)注燒結(jié)礦高溫冶金性能對(duì)高爐順行狀態(tài)及指標(biāo)的影響。安鋼鐵前系統(tǒng)利用鐵礦基礎(chǔ)特性來(lái)優(yōu)化配礦，有效的地改善了燒結(jié)礦的高溫性能，促進(jìn)了高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定，降低了生鐵成本。

5 參考文獻(xiàn)

［1］ 吳勝利，王軍，杜建新，等．鐵礦石的燒結(jié)基礎(chǔ)特性之新概念［J］．北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（6）：24－255．

［2］ 趙艷霞，曹立剛．包鋼燒結(jié)優(yōu)化配礦的基礎(chǔ)研究［J］．內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（6）：26－102．