烧结矿高温性能分析与控制

原波  唐晓东  吴战林

（陕西龙门钢铁有限责任公司炼铁厂，陕西·韩城，715405）

摘  要：烧结矿是高炉冶炼的原料之一，烧结矿产量的高低，质量的好坏直接影响高炉的生产顺行与否。高炉对烧结矿的质量越来越高，不仅要求含铁品位高，强度好，小于5mm烧结矿的含量少，化学成分稳定，还要有良好的冶金性能。目前公司五座高炉烧结矿的入炉率可达到78%，为了更进一步提高入炉率，减少块矿和球团的配加比例，本文结合冶金性能实验室对烧结杯和生产做出的数据，对影响烧结矿质量的因素进行分析。

关键词：烧结矿质量；冶金性能；低温还原粉化指数；高温还原性

1 前言

烧结矿的质量由化学成分，物理性能，冶金性能组成，其中化学成分是基础，物理性能是保证，冶金性能是关键。影响烧结矿质量的因素很多，本文结合烧结杯和实际生产样的数据整理重点对亚铁、碱度、氧化硅、氧化镁对烧结矿质量的影响进行分析。

2 燃料及亚铁对烧结矿的影响

表1  烧结杯结果对比

（1）由表1可以看出，1号与2号两个烧结杯在燃料配比分别为4.0%和4.5%，带来的结果是亚铁由7.02升高到8.14，转鼓指数也由60.67%升到70.33%。

（2）在3号与4号两个烧结杯中，燃料的配比都加到了4.8%，但是烧结矿的强度却没有提升的迹象，反而还停留在70%左右的水平。再从表1中看四个烧结杯的成矿率和固燃单耗看，2号烧结杯的成矿率最高，为76.6%。而在转鼓基本相同的结果中，2号烧结杯的固燃单耗也是最低的。这说明亚铁偏低对烧结矿的强度不利。亚铁偏高对烧结矿的强度也起不到提升的作用。

（3）在一定的燃料配比范围内，随着配碳量的增加，亚铁含量也随着升高, RDI+3.5指数同样也随着提高，但是由于高亚铁烧结矿在高炉内部的还原性较差，会带来DI指数的降低。降低亚铁可以改善烧结矿的高温还原性，但是太低的亚铁又会恶化低温粉化指数。因此生产中应尽量减少亚铁的波动区间。稳定高炉的生产顺行。

（4）事实证明，烧结矿的强度不是亚铁越高越好，生产应兼顾烧结矿的强度和冶金性能。只有合适的亚铁既能满足烧结矿的质量要求，还能降低烧结成本。这才是我们寻求的烧结之路。

3 碱度对烧结矿质量的影响

表2 烧结矿的强度与碱度的关系

表3 烧结矿R与冶金性能关系

（1）由表2、表3可以看出烧结矿质量与碱度密切相关，必须坚持高碱度烧结。

（2）MgO含量对烧结矿的质量中起到负能量的作用，MgO在烧结过程中生成MgO·Fe₃O₄，阻碍了Fe₃O₄转变为Fe₂O₃，减少了铁酸钙的生成，对烧结矿的强度和还原性起阻碍作用。

表4 烧结矿MgO、R与烧结矿物理性能关系

烧结生产配加MgO，主要是因为烧结矿进入高炉后其中一定量MgO的含量使炉渣有一定的流动性，并满足脱硫脱碱的需求。

4 二氧化硅对烧结矿质量的影响

表5  烧结杯实验数据的对比

（1）上表中，两个烧结杯的原料配比基本一致，从表中可以看出，SiO2从5.09升为5.48时，其转股指数下降了1%，成品率也下降了0.28%，低温粉化指数及高温还原指数都有下降趋势。

表6  近期生产实验数据的对比

（2）由上表可知，在实际生产中，SiO2含量的增加也会导致低温粉化指数的降低。结合表5、表6， SiO2含量控左右制在5%较为合适。

（3）SiO2是影响烧结矿质量的重要成分，在烧结生产中，二氧化硅是烧结生成渣相的主要组分，也是烧结生产铁酸钙粘结相的重要组分。在烧结矿生产中，SiO2含量不能过高或过低，4.6%-5.3%为最佳，低于最低值会渣相不足影响烧结矿的强度，高于最高值则会随着硅酸盐渣相增大，影响烧结矿的强度和冶金性能。

5 烧结矿冶金性能

烧结矿的冶金性能包括500℃低温还原粉化RDI，900℃高温还原DI，荷重还原软化性能，熔融滴落性能。这些性能是反映烧结矿在高炉内部形态。高炉内部从上往下依次分为块矿带，软熔带，滴落带。其中高炉上部的块矿带占真个高炉压力损耗的15%，处于炉身下部的和炉腰的软熔带阻力损失占总高炉总压损的25%，处于炉腹部位的滴落带阻力损失占高炉总压损的60%。因此影响高炉顺行的主要部位是熔滴带。其次兼顾影响高炉上部的低温还原粉化指数，和影响高炉炉腰的高温还原性能。可见烧结矿冶金性能的重要性。

（1）烧结矿还原性分析

900℃还原性，是烧结矿的还原性指标，即RI，生产过程中，烧结矿的还原性好，可以改善炉料在高炉内的间接还原，降低燃料消耗，但是烧结矿得还原度并不是越高越好，在一定的碱度条件下，随着烧结矿还原性的提高，其低温还原粉化指数会降低，从而影响高炉上部的透气性。因此生产实践中我们通常要求烧结矿既要有良好的还原性，又要有良好的强度。所有一般采用高碱度烧结矿以增加烧结过程中的铁酸钙改善烧结矿的强度同时也也保障还原性。

表7  生产烧结矿冶金性能测定

上表为近期生产样烧结矿冶金性能的试验结果。从表中看，序号4的低温还原粉化指数与高温还原性均表现良好。序号为1、2、3、的生产样原料配比在基本相同的情况下，高温还原性明显偏低。序号4、5生产样原料配比基本相同，但是5在高碱度低亚铁的配比中还原性仍然偏低，可判定为数据异常。在生产实践中，我们就是要从不断的优化配比的过程中寻求更加合理的原料配比。使其满足高炉的生产需要。

（2）荷重软熔滴落性能的分析

表8  荷重软熔滴落性能测定数据

表8为四个烧结杯的荷重软熔滴落数据。其中△T1=T10-T40，△T2=Td-T10，△T3=Td-Ts。

软化温度区间值越低，说明越有利于改善高炉的透气性，相反，软化温度区间值越高，会增加软熔带的厚度，影响高炉的顺行。其中软化开始的温度的升高会有利于整个软化温度区间的降低。

表中序号4的软化区间最窄为121℃。在碱度为1.99时，3号烧结杯开始熔化温度最高，为1080℃。而在碱度为2.10的3号烧结杯开始熔化温度为1053℃，说明并不是碱度越高，越有利于软化开始温度的提升。

表中1号烧结杯的滴落温度最低为183℃。说明在高炉内部的阻力也是最小的。但是其软化温度区间最宽，在它在软熔带的阻力最大。

6 结论

影响烧结矿质量的因素非常多，因此，应从优化原料配比精心备料抓起，结合烧结矿杯的的实验结果，不断进行优化。

烧结矿优良的冶金性能是烧结矿质量的关键因素。近期分别对三台烧结机的生产样做了两次跟踪样，从总体上低温还原粉化性能良好，高温还原性能普遍很低，远远达不到公司要求的DI≥75%，因此可适当降低亚铁含量，以期望得到更好的高温还原度。继续坚持高碱度烧结矿路线。

参考文献：

[1] 高丙寅;金德刚;臧国军;邢建民;低硅高MgO烧结矿试验及生产[J];河南冶金;2009年01期.

[2] 姜鑫;吴钢生;魏国;李小钢;沈峰满;MgO对烧结工艺及烧结矿冶金性能的影响[J];钢铁;2006年03期 [3].

[3] 程小利;改善低硅烧结矿低温还原粉化性能的研究[D];重庆大学;2009年