妥建德，付光軍

（酒鋼集團宏興股份公司鋼鐵研究院，甘肅　嘉峪關　７３５１００）

摘　要：根據燒結、球團兩種工藝對堿度（ＣａＯ ／ ＳｉＯ_２ ）的不同需求，將鐵精礦按ＳｉＯ_２、ＣａＯ 含量進行分類，用高ＳｉＯ_２精礦制取球團，研究其質量指標和冶金性能，并進行高、低ＳｉＯ_２ 精礦在燒結工藝和球團工藝使用的經濟性測算，提出了酒鋼現有條件下球團工藝和燒結工藝的精礦分類利用標準。

關 鍵 詞：鐵精礦； 燒結球團； 分類利用

１　引言

燒結、球團是鋼鐵行業(yè)應用最廣泛的高爐原料造塊方法，兩種工藝的最大區(qū)別是：燒結生產為滿足強度要求， 需配加ＣａＯ 達到較高的堿度（ ＣａＯ／ＳｉＯ_２），因此鐵精礦中ＳｉＯ_２ 越高，配入的ＣａＯ 就更多，造成燒結礦品位下降。對于球團礦生產來說，鐵精礦中ＳｉＯ_２升高后，不會造成球團礦品位的進一步降低，并且球團的ＳｉＯ_２ 含量增加， 在一定范圍內有利于球團內部形成較多的渣鍵，可以抑制球團膨脹和抵制晶須的成長^［１］ 。

目前國內外對于煉鐵、燒結、球團技術的研究，都立足于提高各自的技術質量指標，缺少以煉鐵為核心的燒結、球團工藝的經濟性研究。實際上，部分用于球團生產的低ＳｉＯ_２ 鐵精礦，如果改用于燒結生產效果可能更好。在此基礎上提出了鐵精礦優(yōu)化使用，提高燒結礦、球團礦的經濟性能，為降低生鐵成本開創(chuàng)新的思路。

酒鋼高爐使用的高堿度燒結礦ＳｉＯ_２ 含量較高（７．８％～８．５％），球團礦的ＳｉＯ_２ 含量在７％左右。為平衡爐渣堿度，需要配加較高比例的球團礦或塊礦。但球團礦比例增加后又造成生鐵成本上升，并影響高爐順行和護爐；同時酒鋼周邊為數不多的鐵塊礦資源大多為高硅低鐵，高有害元素（鉀、鈉、鋅、硫、磷等），限制了高爐使用比例，為此高爐配加一定比例的硅石來平衡爐渣堿度。因此，按照ＳｉＯ_２、ＣａＯ 含量對鐵精礦進行分類，進行高ＳｉＯ_２ 鐵精礦生產球團的質量指標及冶金性能試驗研究，以及高、低ＳｉＯ_２精礦在燒結工藝和球團工藝使用的經濟性測算，探索分類利用標準及可行性與經濟性，對降低生鐵成本有積極的意義。

２　鐵精礦ＳｉＯ_２ 含量對燒結工藝和球團工藝的不同影響

⑴精礦用于燒結生產過程中，需要配加ＣａＯ 來達到堿度要求。精礦中ＳｉＯ_２ 含量越高，需配加的ＣａＯ 就越多，造成燒結礦品位下降；同時燒結礦帶入高爐的ＣａＯ 增加，為平衡爐渣堿度需要，又需要增加ＳｉＯ_２的入爐量，導致高爐入爐品位下降，生鐵成本上升。

⑵同樣的精礦用于球團礦生產，則不需要額外配加ＣａＯ，精礦中ＳｉＯ_２ 含量的上升不會導致球團礦品位的進一步下降。

球團生產所用精礦一般以磁鐵精礦為主。由于磁鐵精礦粉在氧化氣氛中焙燒時能發(fā)生氧化、放熱和晶型轉變，而赤鐵礦沒有這種變化，因此磁鐵礦生球焙燒時所需的溫度和熱耗都較低，更易于焙燒固結，球團礦的質量也較好^［３］ 。酒鋼球團生產所用的精礦以磁鐵精礦為主，ＳｉＯ_２ 在３％ ～ １６％之間，變化幅度高達１３％。根據燒結球團兩種工藝的特點和不同需求，將精礦進行分類利用，對于降低煉鐵成本具有積極的意義。但由于國內外生產球團所用精礦ＳｉＯ_２絕大多數在６．５％ 左右，使用高ＳｉＯ_２含量（８％～１０％）的精礦生產球團，其冶金性能是否滿足高爐需要，還有待進一步試驗驗證。

３　酒鋼球團用鐵精礦ＳｉＯ_２、ＣａＯ 含量

我國精礦的特點是品位低，雜質高，ＳｉＯ_２絕大多數在６．５％ 以上，而國外鐵精礦ＳｉＯ_２ 一般在４％ 以下^［２］。

酒鋼自產的精礦，鐵品位在５３％左右，ＳｉＯ_２平均高達８％，屬于典型的低品高ＳｉＯ_２ 精礦。在酒鋼生產條件下測算，精礦在品位不變的情況下，精礦的ＳｉＯ_２、ＣａＯ 變化后，石灰石配比每上升１％，燒結礦品位下降０．４４％，燒結礦成本下降１．６ 元／ ｔ，生鐵成本上升５．３ 元／ ｔ。同樣的精礦用于球團，不需要配加ＣａＯ 平衡堿度，因此不會帶來熔劑變化的不利影響。

２０１５ 酒鋼年球團豎爐所用鐵精礦ＳｉＯ_２、ＣａＯ 含量和自然堿度情況見表１。２０１５ 年國內部分廠家高爐用料數據見表２。

由表１、表２ 可見，２０１５ 年灑鋼球團用鐵精礦ＣａＯ 含量超過１．５％部分占總量的１８．８８％；自然堿度≥０． ２ 部分平均自然堿度為０． ２８， 占總量的２５．６７％。

國內生產的酸性氧化性球團的自然堿度一般都控制在０．１５ 左右。

結合上述數據，初步確定酒鋼球團所用精礦的ＣａＯ 含量不應超過１．５％，自然堿度應控制在０．２以內。

４　鐵精礦用于球團、燒結的經濟性對比

４．１　鐵精礦用于球團的經濟性

以自產精礦為基準，根據２０１５ 年所用１３ 家低硅精礦、１０ 種高硅精礦的平均ＳｉＯ_２、ＣａＯ 含量，及同期價格成本進行球團礦的經濟性測算，結果見表３。

由表３ 可以看出，低硅精礦平均ＳｉＯ_２ 含量６．２５％，ＣａＯ 含量１．５％。以此為原料生產球團礦進入高爐后，在高堿度燒結礦配比超過一定數量時，需要增加硅石平衡爐渣堿度，造成入爐品位下降，焦比上升，造成生鐵成本上升３．５７ 元／ （ｔ·球團礦）。

高硅精礦平均ＳｉＯ_２ 含量１０． ０６％，ＣａＯ 含量０．９％，以此為原料生產球團礦入爐后，在高堿度燒結礦配比等同條件下，可減少甚至取消硅石配入，相應入爐品位上升，焦比下降，可降低生鐵成本７．１１元／ （ｔ·球團礦）。

４．２　鐵精礦用于燒結的經濟性

以自產精礦為基準，根據２０１５ 年所用１３ 家低硅精礦、１０ 種高硅精礦的平均ＳｉＯ_２、ＣａＯ 含量，測算生產１．８ 倍堿度的燒結礦在高爐使用的生鐵成本變化，結果見表４。

由表４ 可見，將ＳｉＯ_２低于７．８％、ＣａＯ 含量超過１．３％，自然堿度０．１７ 以上的鐵精礦用于燒結，較自產精礦平均降低生鐵成本２９ 元／ ｔ；ＳｉＯ_２ 高于７．８％、自然堿度低于０．１７ 的高硅鐵精礦用于燒結生產，生鐵成本較使用自產精礦平均增加４３．６ 元／ ｔ。

４．３　小結

綜合來看，在酒鋼目前條件下，將低硅精礦（ＳｉＯ_２平均６．３％、ＣａＯ 平均１．５％，自然堿度０．２４）的鐵精礦用于燒結生產，高硅鐵精礦（ＳｉＯ_２ 平均１０％、自然堿度平均０．９）用于球團礦生產，其經濟性相對最優(yōu)。

５　高ＳｉＯ_２球團質量及冶金性能研究

５．１　生球性能

在實驗室制?。樱椋?sub>２含量分別為９．５％和１０．０％的兩組球團，每組５ 個樣，生球性能平均數據見表５。

由表５ 可見，兩組生球質量落下強度均大于２次／ 個，爆裂溫度均在５００ ℃以上。

５．２　成品球團化學成分

成品球化學成分及抗壓強度見表６。

從表６ 來看，成品球抗壓強度ＳｉＯ_２含量為９．５％時平均為１ ７２３ Ｎ／ 個，ＳｉＯ_２ 含量為１０％時平均為１ ８１１ Ｎ／ 個，整體差異不明顯，基本滿足高爐要求。

５．３　成品球冶金性能

成品球冶金性能見表７。

從表７ 可見：

球團ＳｉＯ_２含量在９．５％～１０％之間，其軟化開始溫度、軟化區(qū)間、最大壓差基本一致，分別為１ ０５０℃、６３ ℃、１３．８ ℃，均處于較好水平；還原度指數：ＳｉＯ_２含量９．５％的球團較１０％的略高，但差別不大。熔融區(qū)間、ＳｉＯ_２含量９．５％的球團熔融區(qū)間、膨脹指數較１０％的球團高，但都滿足高爐需求；膨脹指數：ＳｉＯ_２含量９．５％的球團膨脹指數平均９．３２％，ＳｉＯ_２ 含量１０％的球團膨脹指數平均５．２６％，遠低于國內普遍規(guī)定的球團礦的膨脹率不大于２０％的要求^［３］ ，滿足高爐需要。

６　不同ＳｉＯ_２ 含量的球團礦綜合爐料冶金性能試驗

利用不同ＳｉＯ_２ 含量的球團礦與堿度１．８０ 倍的燒結礦組成的綜合爐料方案如下：

方案１：３６％球團礦（ＳｉＯ_２ ９．０％）＋６４％燒結礦。

方案２：３５％球團礦（ＳｉＯ_２ ９．５％）＋６５％燒結礦。

方案３：３４％球團礦（ＳｉＯ_２ １０％） ＋６６％燒結礦。

冶金性能測試結果見表８。

表８ 試驗結果表明：

ＳｉＯ_２含量在９％～１０％的三組球團礦：

軟化開始溫度、軟化區(qū)間整體差異不大；熔融開始溫度相差不大，但隨著ＳｉＯ_２ 含量升高，熔融區(qū)間變寬，分別為３４ ℃、１２９ ℃、１４０ ℃；最高壓差隨著ＳｉＯ_２含量升高，分別為１１．８ Ｐａ、１０．３ Ｐａ、９．１ Ｐａ；ＳｉＯ_２含量在９．０％時，熔滴特性值最大，為１ ０３２，ＳｉＯ_２ 含量為９．５％和１０％時，均為９６０。

總體來看，冶金性能均滿足高爐生產需求。

７　不同抗壓強度下球團冶金性能試驗

制取抗壓強度不同的高硅球團礦（ＳｉＯ_２ 含量１０％），其冶金性能試驗結果見表９。

試驗結果表明，ＳｉＯ_２含量１０％、不同抗壓強度的球團礦冶金性能變化不大。

８　高硅球團礦（ ＳｉＯ_２ 含量９％～ １０％）在高爐使用情況

２０１６ 年１－５ 月份，酒鋼進行了高ＳｉＯ_２球團礦的生產及高爐配用的工業(yè)試驗，高ＳｉＯ_２質量情況見表１０。２０１６ 年１ －５ 月份，酒鋼球團礦ＳｉＯ_２ 含量由６．６６％逐步提高９％以上，其中４ 月份月平均最高達到９．４２％，單日平均ＳｉＯ_２含量最高達１０．０８％。在此期間，球團生產正常，高爐爐況順行、各項指標穩(wěn)定，生產成本降低。由此說明高爐部分配加ＳｉＯ_２ 含量９％～１０％的球團礦是完全可行的。

９　結語

試驗及生產實踐均表明，使用高硅精礦（ＳｉＯ_２含量９％～１０％）生產球團，技術上可行，理化指標、冶金性能均滿足高爐需要。

在酒鋼目前條件下，按精礦的ＳｉＯ_２、ＣａＯ 含量進行分類，將ＳｉＯ_２ ＜６．５％、含量＞１．５％，自然堿度＞０．２的鐵精礦用于燒結，ＳｉＯ_２ ＞８．５％、自然堿度＜０．１５ 的鐵精礦生產球團，有利于降低生鐵成本。

參 考 文 獻：

［１］　劉竹林．煉鐵原料［Ｍ］．北京：化學工業(yè)出版社，２００９（８）：２４７．

［２］　張一敏．球團礦生產技術［Ｍ］． 北京：冶金工業(yè)出版社，２００５（８）：１２．

［３］　王悅祥． 燒結礦與球團礦生產［Ｍ］．北京：冶金工業(yè)出版社，２００６（７）：１０１．

［４］　劉竹林．煉鐵原料［Ｍ］．北京：化學工業(yè)出版社，２００９（８）：２４７．

［５］　張玉柱，胡長慶． 鐵礦粉造塊理論與實踐［Ｍ］．北京：冶金工業(yè)出版社，２０１２．