羅勝

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司制造部，山西太原O3OOO3）

摘要：對影響燒結礦FeO含量的主要因素進行了分析探討，并對如何檢測提前判斷燒結礦FeO的方法進行了介紹。

關鍵詞：燒結礦；FeO含量；影響因素；分析判斷；方法

FeO含量是燒結礦一個比較重要的指標，其對燒結礦性能有雙重影響，過高或過低均不利于提高燒結礦產(chǎn)質量和改善冶金性能。燒結礦FeO含量高,會使還原性變差,導致高爐焦比升高,不經(jīng)濟;燒結礦的FeO含量低，會使燒結礦強度降低，粉率升高，將影響高爐透氣性變差。因此,燒結礦FeO含量的適宜控制對高爐冶煉較為重要。而燒結礦的FeO含量受哪些因素影響，如何入手控制和判斷適宜FeO含量，是山西太鋼不銹鋼股份有限公司要關注和解決的問題。

1影響燒結礦FeO含量的因素

影響燒結礦FeO含量的因素諸多，適宜的FeO值主要取決于原料結構、配碳量、料層厚度、燒結料層透氣性、燒結礦成分和堿度等。

1.1宏觀燒結氣氛指數(shù)和原始燒結料氧化度的影響

原始燒結料氧化度，即原始燒結料中的FeO含量用D表示，成品燒結礦FeO含量用F表示，宏觀燒結氣氛指數(shù)用P表示,P=F/D,原始燒結料氧化度與燒結過程氣氛指數(shù)關系見表1。

P值是掌控F的重要參數(shù),D值是影響F的重要因素之一。P值一定，若D值低，則F低;P值低，則燒結過程氧位高,F就低。

P值和D值決定燒結過程化學反應方向和形式。

氧化度D高或燒結過程氧位高的條件下,Fe₂O₃較易保持原始形態(tài)并與CaO生成鐵酸鈣"低。氧化度D低或燒結過程氧位低的條件下,Fe₂O₃易被還原成Fe₃O₄或浮氏體，與SiO₂生成鐵橄欖石2FeO • SiO₂及類似復雜化合物，則F高。

D值決定于物料中鐵礦粉的種類，因此，鐵礦粉的種類對燒結礦的FeO含量也有一定的影響。赤鐵礦和褐鐵礦粉FeO含量低，磁鐵礦粉FeO含量高（一般26%左右）。以赤鐵礦粉為主的燒結高堿度，燒結過程氧位高，易生成鐵酸鈣，有利于降低燒結礦FeO。磁鐵礦粉配比高,氧化度D低,燒結過程更易形成含F(xiàn)eO的礦相，燒結礦FeO就會升高。原料結構中隨著磁鐵礦配比的減少，燒結礦FeO便會呈減小趨勢，當磁鐵礦配比降低到10%以下時，燒結礦FeO降低不明顯，因燒結氧化性氣氛下能把磁鐵礦帶入的大部分FeO氧化為Fe₂O₃,磁鐵礦粒度越細，F(xiàn)eO越易被氧化為Fe₂O₃。 

1.2工藝操作制度的影響

選擇適宜工藝參數(shù)并保持穩(wěn)定，對合理控制燒結礦FeO含量較為關鍵。

燒結過程的溫度水平和氣氛對FeO含量影響很大，一方面與配碳量、固體燃料粒度、燒結料水分相關，另一方面與燒結點火溫度、點火負壓、抽風負壓、燒結機速、冷卻速度、廢氣溫度等有關。選擇適宜的點火溫度和抽風負壓，適當放慢機速，延長高溫保持時間，物相結晶發(fā)育完善，燒結礦質量就能得到改善,FeO含量也會較低一些。

1.2.1配碳量的影響

合適的配碳量和水分是獲得優(yōu)質燒結礦的保證,低水低碳有利于降低燒結礦FeO含量,但并非水分和配碳量越低越好,需針對不同原料結構、不同料層厚度、燒結礦堿度、SiO₂和MgO含量，確定適宜的配碳量和水分。

燒結礦堿度和SiO₂含量基本一定的情況下,配碳量與FeO含量呈強正相關關系，配碳量增加，碳存在不完全燃燒現(xiàn)象，使得煙氣中CO含量增加，燒結過程中還原反應加劇，使Fe₂O₃不穩(wěn)定而分解為Fe₃O₄和FeO,燒結礦中FeO通常以鐵橄欖石和鈣鐵橄欖石黏結相礦物形態(tài)出現(xiàn)，燒結礦轉鼓強度較高但還原性會差。

在生產(chǎn)過程中，不能認為提高燒結礦轉鼓強度就必須提高配碳量和燒結礦的FeO含量。配碳量過多會帶來一系列負面影響，使燃燒帶溫度升高，燒結礦過熔，惡化燒結料層透氣性，不利于鐵酸鈣的生成,燒結過程均勻性變差,完全背離提高燒結礦轉鼓強度的宗旨,既浪費能源又惡化燒結狀況。配碳量過低時,會導致燒結過程液相量不足，主要黏結相為玻璃質，使得燒結礦強度變差,成品率下降。

1.2.2固體燃燒粒度的影響

固體燃料粒度對燒結礦FeO也有著重要的影響個體燃料粒度的適宜范圍為0.5~3.0 mm。在燃料配比一定的情況下，如果燃料粒度過粗，在燒結料中分散不均勻，布料時大顆粒容易偏析集中在料層下部，料層上部固定碳含量偏低，燒結氣氛不均勻，上部燒結礦強度差，下部燒結礦過熔，燒結礦FeO含量波動極差大。另外粒度粗造成燃燒時間長,燃燒帶變厚，還原反應加劇,燒結礦FeO含量增加。固體燃料粒度過細，一方面使料層透氣性變差,燒結速度減慢，另一方面細粒燃料燃燒速度過快,會使燒結過程液相發(fā)展不充分，燒結礦轉鼓強度變差。

因此，燒結生產(chǎn)中控制燒結礦FeO含量的關鍵是控制合理的配碳量，即能保證滿足燒結有足夠液相數(shù)量和固結強度，使燒結礦產(chǎn)質量指標優(yōu)良。

1.3燒結礦化學成分的影響

1）燒結礦堿度的影響

低碳低FeO燒結,可能會造成燒結液相量和固結強度不足,可通過適當提高堿度來彌補,尤其堿度提高到2.2后，有效液相量增加，黏結相強度升高的趨勢明顯，能確保燒結礦自身黏結相強度和冷態(tài)強度,因此低碳高堿度可以滿足低FeO燒結條件。

配碳量和燒結礦SiO₂、MgO含量基本相同的情況下，隨著堿度的提高，燒結料中白灰配比增加，有助于增強混合料制粒效果,改善燒結料層透氣性,提高料層氧位;CaCO₃在燒結過程中吸熱分解,燒結溫度降低并向氣相中析出CO₂,稀釋燒結料層中的還原性氣氛,減慢鐵氧化物的還原速度,促進鐵酸鈣的生成，抑制磁鐵礦和鐵橄欖石2FeO-SiO₂的發(fā)展；同時高堿度燒結礦易產(chǎn)生低熔點化合物，能夠降低固體燃耗,降低FeO含量,為厚料層燒結奠定基礎。

2） 燒結礦SiO₂含量的影響

燒結礦堿度不變的情況下,FeO含量隨SiO₂含量的升高而升高。900℃以上高溫條件下Fe₃O₄被還原，特別是SiO₂存在時加快Fe₃O₄還原，生成低熔點化合物鐵橄欖石2FeO-SiO₂,同時由于CaO的存在，形成鈣鐵橄欖石CaO-FeO-SiO₂,當配碳量較高時這兩種液相對熔劑性燒結礦的固結有較大的作用。

3） 燒結礦MgO含量的影響

燒結礦其他化學成分不變的情況下,FeO含量隨MgO含量的升高而升咼。因為FeO-MgO是一個連續(xù)固溶體，可以相互固溶而沒有任何限制;MgO可充填在Fe₃O₄的晶格中，以穩(wěn)定Fe₃O₄物相，抑制其在冷卻過程中再氧化生成Fe₂O₃,有穩(wěn)定Fe₃O₄的作用;燒結料中MgO含量高，生成高熔點化合物，燒結溫度提高，使燒結礦FeO含量升高。

1.4燒結料層厚度的影響

提高料層厚度，由于燒結自動蓄熱作用增強,在配碳量不變的條件下，料層下部熱量增加使得料層內(nèi)溫度升高,FeO含量升高。提高料層厚度，減少配碳量，既有利于降低燒結礦的FeO含量，又有利于增強料層內(nèi)部氧化性氣氛，促進鐵酸鈣的生成,提高燒結礦的質量。

2檢測、判斷燒結礦FeO含量的方法

2.1燒結礦FeO含量實時檢測法

1)在線圖像識別實時檢測法

根據(jù)燒結生產(chǎn)實際，將燒結礦FeO含量分為低、適中、高、過高四個等級，采集斷面圖像樣本判斷其對應FeO含量，計算FeO含量等級的隸屬度，用隸屬度加權平均距離法判斷FeO含量等級。

采用燒結機尾斷面圖像分析儀判斷燒結礦FeO含量的不足:機尾斷面紅層過亮而看不清細節(jié)，攝像機經(jīng)受高溫需反吹風和水冷保護裝置，需耐高溫和耐磨行程開關控制攝像時刻;機尾灰塵、煙霧帶來的噪聲和攝像過程中產(chǎn)生的隨機噪聲影響攝像效果，圖像背景區(qū)、紅層區(qū)、燒結氣孔區(qū)之間邊緣比較模糊,灰度變化平緩等影響檢測結果;分析儀的在線識別率70%左右。

2)在線磁導率實時檢測法

通過在線檢測燒結礦中鐵磁物質的磁導率，利用磁導率和FeO含量的相關關系計算燒結礦FeO含量，具有測速快、準確度高的特點。

3)在線廢氣溫度和廢氣成分實時檢測法

在線檢測廢氣溫度和廢氣成分(O₂,CO₂),通過關系式“燒結礦中w(FeO)=24.8-0.94x煙氣中w(O₂)- 0.18xw(CO₂)+0.013x廢氣溫度值”計算燒結礦FeO含量。

2.2分析法

重鋸酸鉀化學分析法、X射線光譜儀分析法。

2.3人工目測判斷法

從燒結礦熔化程度和氣孔率判斷，正常微熔燒結礦像海綿小氣孔發(fā)達，則FeO含量低或適中；過熔燒結礦組織為熔化大氣孔薄壁狀，氣孔率小，則FeO含量高。隨著熔化程度的加深,FeO含量升高。

從燒結礦色澤判斷,燒結礦金屬光澤部位較多，則FeO含量低;燒結礦瓦灰色部位較多，則FeO含量高。

從燒結礦摔打情況判斷，摔打聲音發(fā)脆、碎裂，則FeO含量高，轉鼓強度差。

從燒結機機尾紅層斷面厚薄和顏色判斷，在燒結終點位置控制合適情況下，機尾紅層斷面超過料層厚度的1/3,則配碳量大,燒結礦FeO含量高；機尾紅層顏色刺眼發(fā)亮且有火星，則固體燃料粒度偏大或配碳量較高,燒結礦FeO含量高;機尾紅層斷面薄約占料層厚度的1/5,則配碳量適中，燒結礦FeO含量適宜;機尾紅層呈暗紅色且沒有火星，則配碳量和固體燃料粒度適中,燒結礦FeO含量適宜。

3結論

1) 影響燒結礦FeO含量的因素較多，如化學成分、配碳量、燃料粒度、原始物料氧化度、宏觀氣氛等。要控制適宜的FeO含量,需從這些方面入手。

2) 為了便于調整控制燒結礦適宜FeO含量，提前進行判斷燒結礦FeO含量,提前進行預調整也有著重要的意義。