（安陽鋼鐵股份有限公司）

摘要：鐵礦粉燒結過程中，礦石與 CaO發生同化反應生成低熔點液相的能力是衡量燒結固結的重要指標之一。通過對比、分析安鋼常用礦石的同化溫度，利用試驗研究結果對安鋼500m²燒結機配礦結構進行了優化，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，在維持燒結礦常態指標穩定的前提下，有效改善了燒結礦的高溫冶金性能，支撐了高爐的穩定順行，達到了高爐長期穩產高產、低成本的目標，取得了良好的冶煉效果。

關鍵詞：鐵礦粉；燒結；同化性；配礦方法

0 前言

鐵礦粉的燒結基礎特性主要包括同化性能、液相流動性、黏結相強度、鐵酸鈣生成能力和連晶固結能力等，而同化性能是燒結基礎特性的基礎，研究同化性能對配礦以及對燒結過程的影響尤為關鍵。鐵礦的同化性是指其在燒結過程中與 CaO的反應能力，它表征的是鐵礦粉在燒結過程中生成液相的難易程度。一般而言，同化溫度越高說明鐵礦粉在燒結過程中生成液相的溫度越高，與 CaO的反應能力越弱；反之，則反應能力越強^［1］。對于非均質燒結礦而言，一方面要求鐵礦粉在一定溫度熔化產生液相粘結周圍礦粉顆粒，另一方面基于對燒結礦的固結和燒結料層透氣性的考慮，并不希望作為造球核的粗粒礦石過分熔化，以避免起骨架結構作用的核礦石減少以及燒結料層透氣性惡化，從而影響燒結礦的產質量，因此要求鐵礦粉的同化性適宜^［2］。

傳統的配礦往往關注的是鐵礦石的成分和價格，忽略了鐵礦粉的基礎性能，有時會造成燒結礦高溫冶金性能變差，影響高爐爐況順行。2017年公司采購了成套的鐵礦粉燒結基礎特性測定實驗設備，并組織專門的實驗人員對鐵礦粉燒結基礎特性進行系統研究，逐步建立安鋼常用鐵礦石冶金性能數據庫。配礦人員根據同化溫度實測數據對近幾年安鋼配礦結構的綜合同化性能與高爐實際爐況對應關系進行分析總結，結合燒結過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際實驗礦粉粒度的差別，得出安鋼配礦條件下最佳綜合同化溫度區間（1250～1280℃），從而為安鋼配礦技術的進步奠定了理論基礎。

1 鐵礦粉同化性測定

實驗用鐵礦粉一部分來自原料現場，一部分由國貿公司提供； CaO為化學純試劑。將實驗所用的鐵礦粉在110℃的烘箱內干燥 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，放入實驗爐內燒結。燒結時，先根據經驗確定一個適當的溫度，在此溫度下，若鐵礦粉未同化（即兩種小餅之間未發生反應），則升高溫度；若鐵礦粉過熔，則降低溫度。具體礦石的檢出特性實驗結果見表1。

2  安鋼 3＃燒結優化前配礦常用結構

2.1   500m²燒結機系統簡介

安鋼 500m²燒結機于 2012年 4月 18日投產，與安鋼 3＃號高爐相匹配，設計面積 500m²，臺車寬度5.3m（含0.3m盲板），有效抽風長度100m，臺車欄板高度 800mm，共26個風箱，主抽風機為兩臺額定功率 9000kW的變頻電機。因場地原因，系統未配備二次堆料場，配料室為單品種直供料系統，共設置20個料倉，其中鐵料倉8個，燃料倉2個，除塵灰倉1個，生石灰倉3個，白云石罐裝倉2個，內部返礦倉 2個，后續增加建設1個高爐返礦倉和1個青石粉倉。除塵灰、生石灰、罐裝白云石實現氣力輸送入倉。500m² 燒結機所生產的燒結礦供 3＃高爐使用，3＃高爐是安鋼容積最大的高爐，其對原燃料要求較高。

2.2  500m²燒結機優化前的常用礦種及配礦結構

由于燒結鐵料倉及資源條件限制，安鋼 500m²燒結機配料系統只能同時配加5～6個鐵礦粉品種，常用鐵礦粉主要成分、同化溫度及優化前配礦結構見表2。

根據實驗測定結果，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、礦粉顯微結構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內精礦 OA屬于鏡鐵礦，同化性能較差，同化溫度1302℃，晶格呈片狀結構，制粒效果較差；國外精礦OC屬于高鎂堿性礦，MgO含量達到 4.71％，由于 MgO在礦粉中以鈣鎂橄欖石狀態存在，該礦同化溫度高達 1360℃以上，屬于極難同化的礦種；國外粉礦 OE屬于褐鐵礦，同化性能好，但品位低，Al₂O₃ 含量高，配比過高難以滿足燒結礦成分及強度方面的要求，配比一般不超過 30％；而國外粉OD和國外粉 OF同屬致密度較高的赤鐵礦，同化性能較差，國外粉 OD同化溫度1296℃，國外粉 OF則高達 1319℃。從配礦結構看，同化性較差的礦粉比例占礦粉總配比的65％以上，綜合同化溫度達到 1284℃，大比例同化性能較差的礦粉搭配勢必會造成混勻礦綜合同化性能差，燒結過程中需要采取多配加燃料，提高燒結終點溫度等措施，不利于低溫燒結，造成燒結礦 FeO含量升高，鐵酸鈣相相應減少，燒結礦還原度及高溫冶金性能變差。

3 優化后配礦結構及高爐運行情況

3.1 配礦結構優化

由于原配礦結構中的國內精礦OB、國外精礦OC、國外粉 OD和國外粉 OF都屬于同化性能較差的礦種，混合礦綜合同化溫度超過適宜區間，影響燒結礦高溫冶金性能。在總結以往經驗及實驗結果的基礎上，配礦部門對整體資源情況進行統籌再優化，降低了同化性能最差的國外精礦OC的比例，并制定了嚴格的配比原則，要求其正常配加比例不超8％，同時用同化性能較好的國內精礦 OB替代國內鏡鐵礦 OA，用同化性能適宜的國外粉 OG替代國外粉 OD。通過調整，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℃，燒結礦高溫冶金性能得到明顯改善，為高爐的穩定順行奠定了基礎。礦石成分、同化溫度及配礦結構優化后的結構配比見表3，配礦結構優化前后同化性較差礦比例及同化溫度的對比見表4。

3.2 優化后的燒結礦成分變化及常溫質量指標

配比結構優化后，由于國外粉OG品位較國外粉 OD低 5.36％，替代后燒結礦中的SiO₂ 含量升高了 0.08％，品位降低了0.19％，轉鼓指數降低了0.23％，其他成分指標變化不大，具體數據見表5。

3.3 優化后燒結礦高溫性能指標變化

高爐不僅要求燒結礦具有較好的常溫性能，還要求燒結礦具有良好的高溫性能，具體配礦結構優化后燒結礦高溫性能變化見表6。

配礦結構優化后，燒結礦還原度較前期提高2.2％，據統計，入爐礦的間接還原降低 10％，將影響高爐焦比和產量各 8％ ～9％，在當前高爐燃料比條件下，燃料比升高 40kg／t以上；燒結礦熔滴區間從238℃降低到 204℃，由于燒結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，燒結礦熔滴區間的降低對降低爐內壓差水平有至關重要的意義。總特性值 S從1820kPa·℃降低到 1100kPa·℃，可以看出燒結礦整體高溫冶金性能大幅向好。

3.4 優化配礦后的高爐爐況及技術質量指標

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

特別是進入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，爐況穩定性增強。3＃高爐焦炭負荷從 5.0t／t逐步提高到 5.50t／t，最高提高到 5.64t／t，并長期保5.50t／t左右，全月日均產量、焦比、焦炭負荷等指標連續破 2013年開爐以來多項記錄，在整體礦石運輸成本處于絕對劣勢條件下，安鋼生鐵成本連續破行業均線，10月份更是進入行業前三分之一水平，取得行業第18名的好成績，具體見表7。

4 結語

鐵礦粉同化性能是鐵礦粉燒結基礎特性的基礎，對鐵礦粉液相流動性、鐵酸鈣生成能力等性能有直接或間接的影響；在確保燒結礦成分體系滿足高爐造渣的基礎上，利用鐵礦粉同化性能互補性配礦原則對燒結礦高溫冶金性能改善具有至關重要的作用；高爐生產關注燒結礦品位、轉鼓強度等常規指標，更需要關注燒結礦高溫冶金性能對高爐順行狀態及指標的影響。安鋼鐵前系統利用鐵礦基礎特性來優化配礦，有效的地改善了燒結礦的高溫性能，促進了高爐生產的穩定，降低了生鐵成本。

5 參考文獻

［1］ 吳勝利，王軍，杜建新，等．鐵礦石的燒結基礎特性之新概念［J］．北京科技大學學報，2002（6）：24－255．

［2］ 趙艷霞，曹立剛．包鋼燒結優化配礦的基礎研究［J］．內蒙古科技大學學報，2007（6）：26－102．