李 杰，華旗年
(河鋼集團石鋼公司技術中心?河北石家莊０５００３１)
摘要：利用基于Microsoft-Excel的鐵前優化程序對市場上的礦粉進行了系統的性價比比較，確定了燒結礦中高比例添加FMG礦的方案。采用全自動熔點測定儀、差熱－ 熱重分析儀、礦相顯微鏡等對FMG礦的礦物組成、熔點、同化性能、熱重性能等進行了詳細地分析，并通過配比試驗研究了FMG 礦對燒結礦質量及性能的影響，結果認為：FMG 礦的熔點較低，僅1473 ℃ ，礦物以褐鐵礦為主，結構致密、晶格缺陷少，同化性能好，有利于燒結過程中液相粘結相的生成，吸水性較好，有利于提高燒結混合料的水分含量，燒結料中FMG 礦的最高配比可達47％ 以上， 通過對河鋼石鋼燒結大比例地添加FMG 礦，可達到滿意的結構優化效果，有利于降低鐵前成本。
關鍵詞：FMG 礦；性價比；燒結；同化性能；熱重性能；吸水率
0 引言
FMG 礦是澳大利亞礦山新貴FMG公司2003年以后開始向國內市場推銷的新礦種，因其品位低、硅含量高、燒結性能較大礦紐曼粉、楊迪粉、PB 粉稍差，所以市場上長期保持較高折扣力度[1]。 河鋼石鋼技術部應用自主開發的優化測算程序，對市場上礦種進行測算發現FMG 礦性價比長期保持前列，所以通過技術創新提高燒結中FMG 礦的應用比例，將創造可觀的經濟效益。
1 性價比測算程序
為綜合考慮爐渣堿度平衡、爐渣鎂鋁比、鐵水中磷的含量、入爐堿金屬、ZnO、TiO2 等有害元素負荷[2] 。并能夠依據入爐熔劑量變化修正入爐綜合品位，動態計算噸鐵冶煉燃料費用變化，研發了基于Microsoft-Excel 的鐵前優化程序，該程序立足于生鐵成本最低的目標，顯示不同的入燒、入爐配比變化甚至生鐵成本的變化，將每種礦帶入測算程序，并將堿度和鎂鋁比等調整成相同口徑，比較計算出生鐵成本，此評價各礦種的性價比。
該程序共分兩部分，分別為基礎測算和預測兩個模塊，每個模塊分別存放在三個Excel表格中：數據輸入及輸出表、燒結優化表、煉鐵優化表，基礎計算模塊是以基期數據為依據進行的優化測算，預測模塊主要預測不同礦種、不同配比條件下的成本。
本測算程序不同于現行的經典脈石系數測算程序，為生產全過程模擬，最終可測算出礦石對鐵水成本的影響，進而評價各鐵礦石的性價比[3-4] 。
由性價比結果可以看出，FNG 超特粉性價比排在前列，若生產中高比例配加這些礦石將創造可觀的經濟效益。
2 FNG礦的性能研究
為確定澳大利亞FNG 礦在河鋼石鋼燒結配礦中的適宜配比，對FNG礦的各種物理化學性能以及其對燒結過程和燒結礦冶金性能的影響規律開展了系統研究，以便找出提高河鋼石鋼燒結礦產量和質量的技術途徑，本研究采用的設備有RD-04 型全自動熔點測定儀、德國NESZCH(耐馳)公司生產的STA449c 差熱－ 熱重分析儀、礦相顯微鏡等[4]。
2.1 礦物組成
利用環氧樹酯粘結技術和磨片技術將鐵礦石磨粉制成薄片，借助于光學顯微鏡測定河鋼石鋼燒結所用FNG 礦的礦物組成。
如圖1、2 所示，FNG 礦中的鐵礦物主要為褐鐵礦，同時含有少量的赤鐵礦、磁赤鐵礦以及微量的黃鐵礦， 其中，褐鐵礦顆粒在顯微鏡下呈灰褐色，結構較疏松，氣孔較多，赤鐵礦結構較致密，孔隙較少，FNG 礦中的脈石主要為石英(見圖3)，還有少量的硅酸鹽。其中，石英的粒徑大多為0. 02 ~0.10mm。結構比較致密，孔隙很少，孔隙度多數為1％ ~3％。
2.2 熔點
鐵礦石的熔點是鐵礦石由固體熔化成液體的最低溫度，影響其熔點的因素主要有兩個：①鐵礦石的含鐵品位，含鐵品位高則鐵礦石的熔點高；②鐵礦石中的礦物結構，礦物結構致密則鐵礦石的熔點高[5]。河鋼石鋼燒結用FNG 礦的熔點比較低，只有1473℃。主要原因是這種鐵礦石的含鐵品位比較低、鐵礦物的結構比較疏松、氣孔多。
2.3 同化性能
FNG礦的同化性能比較好，最低同化溫度只有1215 ℃，因其組織內含有大量的褐鐵礦，礦物結構疏松、氣孔較多，脈石數量也比較多且其中堿性氧化物的數量較少，熔點都比較低，從而導致這FNG 超特粉的最低同化溫度都比較低，燒結配料中使用FNG 礦可以增加燒結礦中液相粘結相的數量，提高燒結礦的強度，但過高的配比也將會惡化燒結料層的熱態透氣性，并降低垂直燒結速度， 為防止燒結料層過度熔化給燒結料層的透氣性帶來不利影響，在燒結配料中FNG 礦應與同化性能較差的鐵礦粉搭配使用。
2.4 熱重性能
FNG礦的差熱曲線和熱重曲線分別如圖4 和圖5 所示，可以看出：FNG 礦的差熱曲線中有2 個吸熱谷和1 個微弱的放熱峰， 其中72.6℃ 的吸熱谷是由礦粉的吸附水脫水吸熱引起的，在這個升溫階段FNG礦的失重為0.56％ ，即FNG 礦的吸附水含量應該是0.56％ ， 356. 4 ℃ 的吸熱谷是由針鐵礦Fe2O3·H2O 或者α － FeO(OH)分解吸熱造成的，在這個升溫階段FNG 礦的失重為6.84％ ，即FNG礦結晶水含量應為6.84％ ， 針鐵礦α － FeO(OH)在自然界中是最常見的含水氧化鐵礦物，加熱時所進行的分解反應為：
475. 1℃ 的微弱放熱峰是由針鐵礦脫水后的殘留物結晶為赤鐵礦時的放熱造成的。
綜上分析，FNG 礦具有以下特點：①含鐵品位比較低，結晶水含量為6.84％；②鐵礦物以褐鐵礦為主，含有少量的赤鐵礦和磁赤鐵礦，其中褐鐵礦晶體結構比較致密，晶格缺陷比較少，脈石礦物比較多，主要以石英為主；③粒度組成粗大，大于3mm的比例和平均粒度都比較高；④熔點低，同化性能好，最低同化溫度只有1215 ℃，有利于燒結過程中液相粘結相的生成；⑤吸水性比較好，有利于提高燒結混合料的水分含量。
3 FNG礦在河鋼石鋼的應用
針對ＦＭＧ 礦同化性高、結晶水含量高等特點，燒結生產上采取的主要措施為：
(1)通過提高燒結料層厚度、加強壓料措施、適當降低垂直燒結速度、控制燒結時間，促進燒結過程粘結相的生成和發展，提高燒結礦的成品率。
(2)通過適當降低配碳量，增強燒結過程的氧化性氣氛，改善燒結礦礦物的生成環境，促進鐵酸鈣的生成，提高燒結礦的強度。
(3)根據其它礦種結構的變化，及時調整混合料水分，改善混合料的粒度組成，減少過濕層，降低燃料消耗。
(4)合理控制燒結礦的堿度和MgO 含量，促進鐵酸鈣的生成，改善燒結礦的粒度組成。
結合近幾年河鋼石鋼原料條件，通過對其含鐵原料的物理化學性能分析，研究了FNG 礦對燒結過程及燒結礦性能的影響。
在一定范圍內增加燒結混合料中FNG 礦的配比，可使垂直燒結速度升高，燒結成品率和利用系數也都有所提高，燒結礦中的赤鐵礦和鐵酸鈣含量增加，鈣鐵橄欖石含量降低，燒結礦的還原性能、荷重軟化性能和熔滴性能都得到一定程度地改善，而冷態強度和低溫還原粉化性能卻沒有明顯變化。當FNG 礦配比太高時，燒結成品率和利用系數都有所降低，燒結礦的冷態強度和低溫還原粉化性能明顯惡化， 綜合考慮，實際燒結生產中FNG 礦的配加比例定為40％ ~47％。在此基礎上適當增加小料種的比例，表2 所示為2018 年1 ~5 月河鋼石鋼燒結生產中FNG 礦的配比及其對燒結的影響。
以上燒結生產實踐證明，通過性價比測算及生產技術研究摸索，河鋼石鋼對FNG 礦的使用達到了預期效果。
4 結論
(1)河鋼石鋼針對燒結用FNG 礦展開了大量試驗研究，確立了以FNG 礦為主體的配礦結構，燒結最高使用比例可達47％ 以上。
(2)利用鐵前室開發的優化配礦程序軟件，對鐵礦石性價比進行測算及排序，同時從技術角度考慮，根據燒結原料結構特點，提出燒結配料添加FNG 礦的生產試驗方案，并將成果用于生產實踐，可達到滿意的結構優化效果，從而降低鐵前成本。
(3)河鋼石鋼大比例地使用FNG，是市場資源信息、性價比測算與生產技術相結合的成功實踐，具有較好地推廣、借鑒意義。
參考文獻
[1]劉永順. 世界鐵礦石資源情況及中國鐵礦石供需態勢[C]. 全國煉鐵生產技術會議暨煉鐵年會論文集，2003.
[2]黃希祜. 鋼鐵冶金原理[M]. 北京:冶金工業出版社，2005.
[3]呂慶，李福民，王文山，等. MgO 對含釩、鈦燒結礦強度和燒結過程的影響[J]. 鋼鐵研究，2007，01):5 ~8.
[4]曹雄超，崔曉冬，司新國，等. 基于主成分分析的高爐指標評價方法[J]. 河北冶金，2018，8):11 ~12.
[5] 邢新田. 中國鐵礦資源概論[C]. 北京:中國冶金礦山企業協會，2004.