李向榮 馬銀剛

（唐山天茂實業有限公司）

我們知道，高爐要煉好鐵，首先要煉好渣。為了減小渣量，都希望用低硅低鋁的原料，但是隨著鐵礦資源的開發利用，鐵原料中的氧化鋁含量不斷上升。為了保證渣的流動性，確保高爐的穩定順行，就必須保證合理的鎂鋁比，業內一般控制在0.5-0.7之間。在無法降低熱氧化鋁的前提下，就必須尋求提高氧化鎂的途徑。那么氧化鎂從哪里來呢？獲得途徑只有兩個：燒結礦和球團礦。過去高爐的爐料結構一般是以高堿度、高鎂的燒結礦配酸性球團礦作為主要模式，但是高品質的燒結礦崇尚自然鎂，燒結礦中添加鎂屬于負能量，高鎂燒結不僅會明顯降低品位、降低還原性能，還會降低強度，提升焦比。所以鋼鐵工業發展指南中提出，要增加高爐料中球團礦的配比并大力發展復合添加劑在球團礦中的普及應用。提高球團礦中的氧化鎂含量，減輕燒結礦壓力，從燒結礦中向球團礦中轉移一部分鎂，成了業內的共識。球團礦中增加鎂含量是正能量，球團礦中鎂含量增加到1.9%以后，對改善冶金性能有以下幾點好處：

1、球團礦在高爐中的還原膨脹率是重要的冶金性能指標，主要是Fe₂O₃轉化成Fe₃O₄ 過程中會發生從六方晶到立方晶的轉變，晶格常數變化會使球團礦體積變大。球團礦的還原膨脹率國際標準是小于20%，大于30%為災難性膨脹，高爐不能用，會使高爐透氣性變差，爐況惡化。而鎂的加入，則Fe₂O₃不轉化為Fe₃O₄，而是直接轉化成FeO與MgO的共融體，有效抑制球團礦的異常膨脹。

2、因球團礦中氧化鎂的加入，形成的鐵酸鎂的熔點是1713度，硅酸鎂的熔點是1890度，斜頑輝石熔點是1557度，斜頑輝石與二氧化硅的化合物熔點是1543度。均比鐵酸鈣的熔點1216度要高，所以鎂質球團礦可以提高軟熔溫度80-160度，并且使軟熔區間變得狹窄，能有效改善高爐的透氣性。

1、鎂質球團礦可以提高還原度60-120%，使高爐還原受抑制減少，提高爐內間接還原率，使高爐爐況順行、穩定，并提產、降焦比。

2、改善爐渣的穩定性：大量研究和生產實踐證明，高爐爐渣的穩定性與鎂鋁比直接相關。隨著鐵礦資源的開發利用，氧化鋁含量不斷上升。而氧化鋁的升高會影響爐渣的流動性，即渣黏度增加。而爐渣黏度對高爐冶煉進程有很大影響。黏稠的初渣和中渣會阻礙料柱中焦炭孔隙的氣流通道，妨礙高爐下部順行和強化冶煉，容易引起高爐難行和下部懸料，黏稠的終渣容易造成爐缸堆積，燒壞風口和渣鐵不分，影響高爐正常生產。要解決爐渣黏稠的問題，改善爐渣的流動性，煉鐵工作者的經驗往往是提高氧化鎂的含量。

基于以上幾點，業內很早就開始了對鎂質球球礦的研究工作，從遷安地區的發展過程看，大體經歷了以下幾個階段；

1  單獨用輕燒鎂粉替代膨潤土來生產鎂質球團礦

2005年，燕鋼最早試用輕燒鎂粉代替膨潤土，來生產鎂質球團礦，該實驗進行了大概一個月，球團中的氧化鎂含量明顯上升，但是一系列的瓶頸也突顯了出來：因輕燒鎂粉雖然細度很高，負200目達到了97%，但是它不具有膨脹性、分散性和黏結性，即使配加量達到了6%，生球強度也只有兩次，成球差，主體含粉量高，燃燒室壓力達到了18千帕，同時也極大的加大了皂土崗位和主體崗位的勞動強度，提高了輔料成本，因此在實驗一個月以后就停止使用，生新用膨潤土生產普通的酸性球團礦。

2  輕燒鎂粉和膨潤土配合使用

為了生產鎂質球團礦，2014年6月，鑫達鋼鐵組織技術人員去松鋼參觀考察，學習輕燒鎂粉與膨潤土配全使用的技術。同年的7月開始進行生產實踐，現將本次實踐活動總結如下：

1）原料情況：

鐵精粉成分如下表：

膨潤土成分如下表：

輕燒鎂粉成分如下：

2）實驗過程：

膨潤土還是原來的2.5%配比，輕燒鎂粉按2%配加，主體焙燒溫度按原來的1040度不變。經過為期一周的實驗，發現有利于成球，而且能增加生球的抗壓強度，從9.7N增加到了10.5N。但是爐內含粉量較大，成品球的轉鼓指數從91.33下降到89.66，經分析認為鐵酸鎂熔點高，應適當增加焙燒溫度，于是提升了25度，按1065度進行焙燒，經4個小時以后，爐內含粉量明顯下降，經12小時以后，轉鼓強度從89.66提升到92，生產能夠穩定連續，現將單用膨潤土與配全使用的成品情況總結成下表：

從球團生產方面看，用膨潤土配合輕燒鎂粉使用以后，會有以下幾方面的好處：

1.有效防止結塊和結圈：我們知道，球團生產最大的生產事故就是結塊（豎爐）或結圈（回轉窯），主要原因就是溫度控制不準確。而鎂加入以后，因為鐵酸鎂的熔點是1713度，所以擴大了焙燒溫度的區間，極大的減少了生產事故及由此衍生的安全事故。并且焙燒溫度增加以后，球團礦結構致密，抗壓強度增加。

2.增加造球性能和減少生篩的返料量。實踐證明，加入適量的鎂粉以后，成球更快，粒度也更趨于均勻。生篩返料量減少，而且球盤流料板及篦條粘料現象也得到明顯改善。

缺點如下：

1）因焙燒鎂質球團礦的溫度提高了25度，噸礦的煤氣消耗由原來的233立提高到233立，增加了3立的煤氣消耗。

2）因原設計的膨潤土下料倉是一用一備，用輕燒鎂粉以后，一個用于膨潤土，一個用于輕燒鎂粉，一旦出現配料小皮帶故障，就會導致停產或者成分的波動。

3）小包輕燒鎂粉增加了工人的勞動強度。

3  使用鎂質復合添加劑取代膨潤土和輕燒鎂粉

基于用輕燒鎂粉和膨潤土合用有以上缺陷，一種新型的球團專用鎂質復合添加劑應運而生，該種添加劑是由優質的膨潤土與輕燒鎂粉按一定比例混勻，再加入一定比例的抗爆劑及高分子粘結劑配制而成的一種專利產品。2017年曾在鑫達鋼鐵進行實驗，后來在天茂獲得了成功，在生產鎂質球團礦領域走在了同行業的前列，不僅減輕了工人的勞動強度，成功將成品球團的鎂含量提升到了2.1%。同時還有以下優勢：

1）從配加量看，相同物料直接加鎂質添加劑，配加量在4.5%，而配加皂土和輕燒鎂粉，配加量分別為2.8%和2.5%，總配加量5.3%，鎂質添加劑比用兩種配合的總配加量減少了0.8個百分比，理論上全鐵會增加約0.5%。

2）從配加方式看，鎂質添加劑只用一個料倉下料，而輕燒鎂粉加皂土必須用兩個倉下料，一個倉下料可以有備用倉，配料設備發生故障不用停產，而兩個倉下料一旦發生故障就必須停產處理。同時一個倉下料每個時也會節約一度電。

3）從成本看，輕燒鎂粉價格每噸1040元，皂土地每噸355元，鎂質添加劑每噸455元，那么用皂土加輕燒鎂粉的噸礦輔料成本就是35.94元，用鎂質添加劑的噸礦輔料成本就是20.48元，噸礦成本下降15.46元。

從球團角度看，配加鎂質添加劑具有明顯優勢，這一新生事物的有繼續研究和推廣的價值。

附  鎂質復合添加劑的成分表