燒結礦組成和結構對燒結礦質量的影響

趙峰博

摘 要：燒結礦是我國高爐煉鐵生產最主要的原料之一。影響燒結礦質量的因素相對較多，其中，燒結礦的組成和結構是影響其質量的最主要因素。經查閱相關文獻資料，簡要介紹了燒結礦的質量指標，分析了在不同條件下燒結礦的組成和結構對其質量的影響，以供參考。

關鍵詞：燒結礦；質量指標；軟熔性能；機械強度

中圖分類號：TF046.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.085

進入21世紀后，我國鋼鐵工業得到了前所未有的發展，而鋼材是現代建筑工程最主要的結構材料和工程材料，其質量直接關系到工程的結構質量和安全。燒結礦是高爐煉鐵的主要原料之一，其質量直接影響到鋼鐵的質量。燒結原料、燒結性能不同，燒結礦中礦物的組成和結構也不同，而燒結礦的組成和結構是影響其質量的最主要因素。因此，研究燒結礦的組成和結構對其質量的影響具有非常重要的現實意義。

1 燒結礦的質量指標

1.1 軟熔性能

軟熔性能包括以下兩個方面：①軟化性能。燒結礦并不是純物質，沒有固定的熔點，其軟熔范圍是一個區間。對于軟熔范圍，我國并沒有統一的標準，通常為0.5×105～1.0×105 Pa。②熔滴性能。燒結礦軟化之后，爐料在高爐內被繼續加熱與還原，礦石逐漸熔融。此時，軟熔層的透氣性非常差，出現了較大的壓力降。壓力降是評定礦石熔滴性能的主要指標。我國對于礦石熔滴性能指標及其測定方法并沒有統一的標準，通常將溫度升高至1 500 ℃進行測定。

1.2 低溫還原粉化性能

低溫還原粉化率是評定燒結礦質量的重要指標之一。該指標數值的升高或者下降都會影響高爐爐頂粉塵的吹出量和料柱的透氣性，導致焦比升高、產量降低。要想有效解決低溫還原粉化問題，就需要采取以下三種措施：①在燒結礦混合料中添加適量的氯化鈣添加劑或者在燒結礦表面涂抹氯化鈣溶液；②提高燒結礦中FeO的含量；③降低燒結礦中Na2O、K2O和TiO2的含量。

1.3 還原性能

還原性能是反映高溫冶金性能的重要指標之一，是指還原氣體從鐵礦石中排除與鐵相結合的氧的難易程度。燒結礦的還原性越強，越容易將鐵料中的氧排除。通常情況下，Fe3O4難以被還原，Fe2O3容易被還原，天然鐵礦石中褐鐵礦的還原性最好，赤鐵礦次之。

1.4 冷態機械強度

冷態機械強度是指爐料在運輸、倒翻過程中，進入冶煉之前的階段所具有的強度，冷態機械強度越高。爐料的技術經濟指標越好。

2 燒結礦質量指標的影響因素

以水分、燃耗、堿度和鐵料搭配為條件，采用燒結杯實驗，通過運用正交試驗極差分析法，光學顯微鏡、Χ射線衍射等測試方法，研究在不同條件下，燒結礦的組成和結構對其質量指標的影響。

2.1 水分

燒結混合料中水分的含量對燒結礦質量具有至關重要的影響。如果燒結混合料表面水分充足，則能夠有效降低空氣摩擦阻力，同時借助水的表面張力，保證燒結混合料具有足夠的強度。水分含量對返礦率、垂直燒結速度具有一定的影響，燒結混合料水分含量的增加，能夠提高混合料的透氣性和平均垂直燒結速度。當水分含量為7.2%時，平均返礦率最低，為25%.另外，水分含量對成品率和燒成率也有一定的影響。當水分含量為7.2%時，燒結礦的成品率高達78%，燒成率變化不明顯，且隨著水分含量的增加，成品率和燒結率都逐漸降低。

2.2 燃耗

燒結礦依靠燃料燃燒產生的高溫進行固相反應和液相反應，并形成凝塊狀物體。為了保證燒結礦的質量和產量，應合理選擇燃料用量，不僅要保證燒結料具有良好的透氣性，還要保證燃料充分燃燒。燃耗對返礦率和垂直燒結速度的影響主要表現為：增加燃料含量，燒結溫度隨之升高，混合料的透氣性降低，垂直燒結速度降低，未燒塊成塊混合料含量降低，燒結礦的返礦率降低；燃耗對燒成率和成品率的影響主要表現為：燃料消耗量對平均燒成率和平均成品率的影響相對較小，隨著燃耗的降低，燒成率上升，成品率下降。

2.3 堿度

堿度是影響燒結礦質量的主要因素之一。燒結礦的堿度越高，其冶金性能和物理性能越好。堿度對于改善高爐燒結礦的組成和結構具有非常重要的作用。堿度對燒結礦成品率和返礦率的影響表現為：當堿度在2.0左右，且存在熔劑與鐵礦石的偏析時，燒結礦的成品率降低，返礦率增加；當堿度介于1.8～2.2之間時，在混合料中添加適當的石灰石，石灰石在高溫條件下分解，降低了燃燒帶的移動速度，提高了燃料的利用率，并且水與石灰石結合之后，會形成泥狀物。該泥狀物具有很高的黏度，能夠加快燃燒帶的移動速度，保證燒結順利進行。堿度對燒結礦強度的影響主要表現為：適當提高燒結堿度，能夠提高燒結礦的強度。

2.4 鐵料搭配

我國鐵礦石品質較低，國內鋼鐵制造廠通常采購國外品質較高的鐵礦石燒結，這樣可以改變燒結原料結構，優化鐵礦石資源配比，從而有效提高燒結礦的質量。鐵料搭配對返礦率和垂直燒結速度的影響：鐵料搭配水平低于4時，返礦率相對較低；當鐵料搭配水平為5時，垂直燒結速度相對較高；當鐵料搭配水平介于1～4之間時，返礦率相對較低。鐵料搭配對燒成率和成品率的影響：隨著鐵料搭配水平的提高，燒成率逐漸降低。當搭配水平介于1～4之間時，燒成率下降速度緩慢；當搭配水平介于4～6之間時，燒成率下降速度顯著提高。而隨著鐵料搭配水平的提高，成品率先上升后下降。

3 結論

通過燒結杯實驗，借助抗壓測定儀、光學顯微鏡等測試手段，研究了在不同條件下，燒結礦的組成和結構對其質量的影響。實驗得出以下結論：隨著水分含量的增加，返礦率和垂直燒結速度上升；隨著燃耗的增加，燒成率上升，成品率下降；隨著堿度的升高，垂直燒結速度變化不明顯，平均強度先上升后下降；隨著鐵料搭配水平的升高，返礦率先下降后升高，成品率先上升后下降。

參考文獻

[1]董相華.燒結礦組成和結構對燒結礦質量影響的相關研究[D].貴陽：貴州大學，2008.

〔編輯：劉曉芳〕