張衛華，劉懷路，沈洪流，魏瑞瑞，陳那港

內容導讀：燒結配礦技術是在全面掌握鐵礦粉的常溫特性和高溫特性的基礎上，應用互補性原理和方法進行合理的配礦設計。本文在工業試驗中通過增加進口加拿大精粉的配比，迅速提高燒結轉鼓強度，改善燒結礦質量。同時對降低高爐渣中氧化鎂進行技術攻關，獲得了顯著效果。

自世界上第一座高爐建立以來，高爐煉鐵始終是冶煉生鐵所使用的主要的工藝，占據著絕對的主導地位。近些年來，世界各地的學者雖然已經開發出眾多非高爐煉鐵工藝，但在生產成本的經濟性上，仍然無法與傳統的高爐生產工藝抗衡。在我國，受歷史因素及生產成本的影響，非高爐煉鐵工藝發展緩慢，95% 以上的生鐵仍然由高爐生產。在高爐生產中，入爐原料主要為燒結礦、球團礦及塊礦，其中燒結礦的占比普遍在 80% 以上。因此，燒結礦質量的好壞對高爐的生產及順行起著決定性的作用，提高燒結礦質量對降低生產成本、保障高爐順行具有重要的現實意義。

蕪湖新興鑄管配置兩座 1280 m₃ 高爐和兩臺265 m² 燒結機，2018 年燒結配礦結構主要采用地方精粉+進口富粉的配礦方式，各項燒結指標一直低于行業平均水平，2019 年針對燒結礦的配礦結構進行了優化攻關，增加了進口精粉 (加拿大精粉) 的使用，在進行了多次工藝調整后，燒結各項指標獲得了大幅提升。同時，針對燒結礦質量指標的改變，迅速對高爐布料制度、熱制度等采取相應的措施，使得高爐生產指標也得到快速提升。

燒結的配礦優化

由于鐵礦粉物理化學特性及冶金性能的不同，使其在燒結特性方面存在較大的差異，燒結配礦技術就是在全面掌握鐵礦粉的常溫特性和高溫特性的基礎上，應用互補性原理和方法進行合理配礦設計^[1-4]。而鐵礦粉的燒結性能，不僅體現在同化性^[5-7]、液相流動性^[7-12]、粘結相強度、還原性和復合鐵酸鈣產生能力等方面，還要綜合考慮其常溫性能：包括化學成分、物理特性 (粒度組成等)。

燒結配礦結構

2018 年蕪湖新興鑄管燒結的配礦結構為 22% 地方精粉+73% 的進口富粉+5% 內部循環料，其中地方精粉主要使用五礦精粉，富粉主要使用 22% 的羅布河+超特、30% 的巴粗、6% 的羅伊山和 15% 左右的小料種，內部循環料主要是鋼渣精粉和紅粉等，綜合品位平均在 56.46% 左右，但是從總體燒結效果看，轉鼓強度、固體燃耗、利用系數這三項指標都不是很理想，如表 1 及表 2 所示，毛礦的利用系數僅有 1.13 t/(m2 ·h)，轉鼓強度為 75.86%，固體燃耗凈礦達到 65.85 kg/t。

造成生產指標不理想的原因主要有：(1) 當時環保限產造成開停機較頻繁，影響了各項指標。(2) 進口富粉粒度偏大，鐵礦粉的成球性能較差。一般要求礦粉粒度組成呈雙峰分布，即 1.25~8 mm 及≤200 目部分越多越好，而 200 目~1.25 mm 及﹥8 mm粒級部分越少越好。在使用的鐵礦粉中 (表 3)，羅布河、巴西粗粉粒度>10 mm 的比例大 (羅布河達到8.5%，巴西粗粉達到 12%)，羅布河雖然燒損較高，但可提高燒結透氣性，并且其同化溫度較低，液相生成能力較好，有利于提高燒結透氣性，提高燒結產量，巴粗雖然燒損相對低，但粒度過大，大于10 mm 的達到 12 %，對成球不利。(3) 國內精粉同化溫度高，一般在 1320 ℃，液相流動性指數、粘結性指數等指標不如進口富粉，雖然化學成分 (品位等) 能夠得到保證，但是在燒結礦物理指標 (轉鼓強度等) 方面助力不大^[13-14]，如表 3 所示。

燒結配礦結構優化

通過表 3 對比進口精粉和國內精粉的燒結基礎特性，可以看到，進口精粉燒結性能優于國內精粉。因此通過增加進口精粉配比，減少進口富粉配比，以達到配礦結構互補的目的。其中進口精粉選定了加拿大精粉，這是因為加拿大精粉^[12-13] 的同化溫度要低于其他精粉，如表 4 所示。同時，加拿大精粉中的 SiO₂ 含量也較高 (4.4% 左右)，容易產生液相復合鐵酸鈣，增加液相量，提高流動性。另外，由于 Fe²⁺的存在，容易產生低熔點物質鈣鐵橄欖石，進一步增加流動性。與其他鐵礦粉相比，加拿大精粉的粒度更大，可以彌補因減少富粉導致的透氣性降低的問題，有利于生產。

2019 年的工業試驗按月進行，主要調整了國內精粉和進口精粉及進口富粉的比例。進口富粉主要增減巴西粗粉的配比，進口精粉為加拿大精粉，后期增加了伊朗精粉，國內精粉為五礦精粉，試驗數據如表 5 所示。

圖 1~圖 3 為使用加拿大精粉后燒結礦轉鼓強度、燒結機利用系數及燒結固體燃耗的變化。可以看出，轉鼓強度在加拿大精粉配加到 9.19% 時達到最高值 77.62%，利用系數在加拿大精粉配加到2.23% 時達到最高值 1.33 t/(m² ·h)，固體燃耗在加拿大精粉配加到 7.71% 時達到最低值 59.2 kg/t。這主要得益于加拿大精粉的特性，相對于富粉，加拿大精粉透氣性差，但對提高燒結轉鼓強度有利。從此次工業試驗綜合來看，加拿大精粉配加到 7%~9%，進口富粉配加到 65%~70%，可以得到較為合適的燒結礦技術指標。

高爐應對攻關

攻關原因

因燒結配礦提高了加拿大精粉比例，使得燒結礦中的 SiO₂ 含量降低，平均 SiO₂ 含量在 5.15% 左右，促使高爐的渣量相對減少；同時燒結礦的轉鼓強度提高，高爐爐料的透氣性獲得改善，使得高爐的指標提升，這為降低高爐渣中的鎂鋁比創造了有利條件。

高爐爐渣中 MgO 含量的控制，是一個重要的工藝控制點。MgO 的作用主要有兩點：(1) 降低爐渣熔化溫度，改善流動性，提高脫硫效率；(2) 當爐渣中Al₂O₃ 增加時，增加 MgO 含量，可以降低爐渣的黏度。其機理是 MgO 與 Al₂O₃、SiO₂ 及硅酸鹽反應產生一系列的低熔點化合物，降低了高爐渣的黏度。但是 MgO 過高，會造成如下影響：(1) 隨著渣中 MgO 含量增加，爐渣成分向鈣鎂橄欖石方向轉變，使爐渣熔點升高，黏度增大，流動性變差。同時增加 MgO 含量會增加渣量，造成燃料消耗升高，噸鐵耗風增加，產量下降。(2)MgO 的價格高于氧化鈣，通過提高氧化鎂的含量，來保證四元堿度和二元堿度，成本較高。

因此，降低 MgO 的含量并使其達到合適的控制點，不但可以降低燃料消耗，也可以降低燒結礦的成本，同時結合原料質量的改善，還可以提高高爐產量等經濟指標。

攻關主要措施

(1) 裝料制度：提高礦批量，因燒結礦性能改善，燒結礦硅含量下降，渣量減少，透氣增強，可壓制邊緣，布料上增大礦角并增加外環圈數，以提高煤氣利用率。

(2) 渣制度：改變過去以二元堿度為主的控制方法，改以四元堿度控制為準，四元堿度由過去的1.03 調整到 1.0；同時下調鎂鋁比，直接降低燒結原料中的 MgO，此次目標鎂鋁比為 0.58。

(3) 熱制度：要求鐵水中 Si 含量在 0.4% 左右，以此來控制爐溫，保證高爐充沛的物理熱，防止工業試驗中爐溫過低對高爐造成影響。

攻關成果

(1) 主要控制參數如表 6 所示。

此次高爐攻關工業試驗較為理想，礦批由初期的 39.0 t 提高到 41.5 t，焦炭負荷由 4.5 提高到 4.8，鎂鋁比由 0.62 降低到 0.58，高爐運行穩定，未發生爐溫大幅度下滑、懸料等工藝性事故。

(2) 主要指標如表 7 所示。

主要指標在此次攻關中獲得重大進步，在品位由 57.69% 下降到 57.35% 的情況下，燃料比下降了12 kg/t，利用系數上升了 0.21 t/m³，綜合比較，在燒結強度指標大幅度提升的情況下，高爐的礦批、布料角度隨之調整，同時降低了鎂鋁比，對高爐的經濟指標提升非常有利。

結束語

(1) 加拿大精粉的配加量在 7%~9% 時，燒結礦的綜合性能最佳，但要注意加拿大精粉的粒度不能過小，200 目粒度的礦粉占比 7%~8% 最為合適。

(2) 在提高燒結經濟指標、增加精粉比例時，推薦增加進口精粉配比，從同化溫度來看，進口精粉的性能要好于國產精粉，同時在實際生產中可以發現，進口精粉的指標比較穩定。

(3) 在原料質量得到改善時，要快速增加礦批量，加強邊緣的壓制，在高爐透氣性改善后，使高爐的煤氣利用率達到最佳。

(4) 渣制度控制方面，將四元堿度控制到 1.0，鎂鋁比降低到 0.58，此時，爐況的穩定性較好，經濟指標較佳。

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