燒結礦中FeO含量的工藝控制措施及分析

孫艷紅

（山東鋼鐵集團濟南分公司煉鐵廠， 山東　濟南　250101）

燒結礦中FeO含量的工藝控制措施及分析

孫艷紅

（山東鋼鐵集團濟南分公司煉鐵廠， 山東濟南250101）

從燒結礦強度指標和還原性指標兩方面分析燒結礦中FeO含量對燒結礦質量的影響機理，探討影響燒結礦中FeO含量的因素，包括燒結料層厚度、燃料配比和水分、燒結礦化學成分、焦粉粒度。認為：減少燒結礦FeO含量能增強燒結礦還原性能，但過低的FeO含量易造成燒結還原性能惡化。

燒結礦FeO含量熱態性能還原性

在實際生產中，經常將燒結礦中FeO含量作為評價燒結生產的一項綜合指標，因為它不僅反映燒結過程中的熱量控制狀態和燒結生產水平的高低，同時也是影響燒結礦質量的主要因素之一，尤其是關系到燒結礦熱態性能的一個重要因素[1]。減少燒結礦中FeO含量，可提升燒結礦還原性，但若FeO含量過低，反而會惡化燒結礦部分理化性能指標。

在具體實踐中我們發現，燒結礦中FeO的含量除了受混合料水分、配碳量、返礦比例等因素的影響，還與MgO含量、原料結構、SiO2含量等因素關系緊密，為多個變量相互作用的結果。因此，探究發現影響燒結礦中FeO含量的因素，對在穩定燒結生產、確保高爐高產低耗及穩定順行方面意義重大。

1　燒結礦中FeO含量對燒結礦質量的影響

燒結生產的主要目的就是，通過高溫焙燒，使多種鐵礦粉混合后黏結成塊。在這個人造塊礦的過程中，主要黏結相有鐵酸鈣（CaO·Fe2O3）、鐵橄欖石（2FeO·SiO2）、鈣鐵橄欖石（CaO·FeO·SiO2）、鈣鎂橄欖石（CaO·MgO·SiO2）、浮氏體（Fe3O4·FeOx）等種類。由此可見，FeO在燒結礦里多以鐵橄欖石、鈣鐵橄欖石與少量浮氏體等狀態賦存。

另外，燒結礦中FeO含量的高低及穩定程度直接反映了燒結礦的生產水平。主要原因有：一方面，在燒結生產過程中，FeO的生成與焙燒過程的溫度、氣氛及時間等因素息息相關；另一方面，FeO含量的高低與燒結礦的強度指標與冶金性能直接關聯。

1.1燒結礦中FeO含量對強度指標的影響

一般認為，提高FeO含量，有利于改善燒結礦強度，但二者之間卻不是簡單的正相關關系，而是拋物線的關系，即當燒結礦中的w（FeO）達到某一價值（8%）時，燒結礦強度達到最大值。因此燒結礦中合適的FeO含量應為w（FeO）=7%～9%。這樣一來，可以使燒結礦既具有一定強度，又具有良好的還原性。但在實際生產中對FeO含量的控制，應該具體問題具體分析。

1.1.1燒結礦中FeO含量與SiO2含量的關系

當低硅燒結時，對燒結礦中FeO含量的控制水平與燒結礦中SiO2含量有直接的關系。如果燒結礦中w（SiO2）＜4.5%，則要降低FeO含量幾乎不可能。在此情況下，為了確保燒結礦具有足夠的強度，應該適當提高FeO含量；當燒結礦中w（SiO2）＞5%時，可以使FeO含量適當降低，原因是在此種條件下，其他黏結相的數量足以保證燒結礦具有一定的強度滿足高爐需求。

1.1.2燒結礦中FeO含量與堿度R的關系

燒結礦中FeO含量與堿度的高低密切相關。當R=1.6～1.7時，要控制低含量的FeO不可能，原因是在這種情況下，燒結礦中的黏結相不足以保證強度，因此，必須適當提高FeO含量，以保證燒結礦具有足夠的強度；當R＞1.8時，則可以適當降低FeO含量。

1.2燒結礦中FeO含量對還原性指標的影響

從提高高爐產量和降低焦比的角度考慮，希望在確保燒結礦強度的前提下，盡量降低FeO含量。在巴西等國家，一般控制w（FeO）為3%～4%，而在北歐等一些國家，則控制w（FeO）在10%～12%，應根據各自的實際條件進行合理的選擇。

燒結礦中的FeO含量對燒結礦強度與還原性指標具有不同的影響。因此，在實際生產中，應根據各自的生產條件合理選擇合FeO含量。

2　影響燒結礦FeO含量的主要因素

2.1燒結料層厚度

厚料層燒結前提為低鐵、低碳、高還原性。燒結時，一方面，隨著料層厚度的增加，自動蓄熱能力變強，配碳量則降低，料層氧化性氣氛變強[2]；另一方面，隨著料層厚度的提升，料層中高溫保持時間逐漸延長，有利于鐵酸鈣黏結相的形成，從而抑制燒結時Fe2O3轉變為Fe3O4，減少燒結礦中FeO含量。

2.2燃料配比

大量實踐性研究指出：當配碳量增加后，CO生成量變多，提升了FeO含量。當配碳量在一定范圍內，燒結礦中FeO含量增長緩慢，在該區間內混合料中的碳主要作為發熱劑處于充分燃燒階段，料層中CO濃度隨配碳量的提高增加不明顯，料層中還原性氣氛增強不明顯。當配碳量超過3.9%時，透過料層的風量不能滿足碳充分燃燒所需要的氧氣量，且燃燒帶內溫度高，碳的燃燒進入不完全階段，因此會生成大量的CO，料層的還原性氣氛明顯增強，FeO含量急劇上升。由此看見，合理匹配碳量和風量的關系，是穩定燒結礦中FeO含量以及保證燒結質量的重要措施。

2.3水分

合適的水分與碳、風量等各因素的合理匹配是生產高質量燒結礦的條件。水分對FeO含量的影響，主要是在改變燒結料層透氣性的基礎上達到改變燒結氣氛來實現的。在保證燒好、燒透的條件下，改善料層透氣性，提高傳熱前沿移動速度，加之受高溫下水分解產生的H+與OH-的助燃作用，縮短還原性氣氛時間，減少了FeO含量。

2.4燒結礦化學成分與堿度

2.4.1堿度R

在燃料用量與SiO2含量一定的基礎上，燒結礦最終礦物化學組成從某方面取決于R的高低。R升高后，為鐵酸鈣（CaO·Fe2O3）形成提供了CaO，從而降低了鐵橄欖石（2FeO·SiO2）生成量，使燒結礦中的FeO含量降低。同時，R升高后，會提高生石灰用量，增強混合料制粒效果，提升料層內氧位，增加鐵酸鈣（CaO·Fe2O3）的生成量，抑制鐵橄欖石（2FeO·SiO2）的生成。可見，提升燒結礦堿度可降低FeO含量。

2.4.2SiO2含量

若溫度超過900℃，磁鐵礦能被還原，尤其是在有SiO2的環境下，更易出現如下還原反應：

2Fe3O4+3SiO2+2CO=3（2FeO·SiO2）+2CO2.

此反應的最終產物鐵橄欖石（2FeO·SiO2）提升了FeO含量。研究發現：隨著配碳量的增加，SiO2對FeO含量的影響逐步減弱，燒結過程中液相生成量逐漸增加，逐步趨向于勻相；燒結礦最終的礦物組成更大程度上決定于燒結過程的溫度水平。

2.5焦粉粒度

從宏觀視角分析，整個燒結流程即為一個氧化流程，不過在料層內部，固體燃料顆粒臨近范圍內，仍屬于還原性氣氛。此種局部還原性氣氛范圍大小與固體燃料粒度關系緊密，受氧氣傳質的影響。若燃料粒度過大，局部燃燒不充分，還原性氣氛強，保留時間久；若燃料粒度小，還原性氣氛則弱。若配碳量不變，此類局部還原性氣氛強弱均會影響燒結礦中FeO含量。

3　結論

1）減少燒結礦FeO含量能增加燒結礦還原性能，但過低的FeO含量易造成燒結還原性能惡化。

2）燒結礦生產中的燒結料層厚度、燃料配比、水分、R、焦粉粒度、SiO2含量等，都是影響燒結礦中FeO含量的重要因素。

3）在實際生產中，應該根據各自的生產條件，合理控制FeO含量，以確保在燒結礦強度足夠的前提下，盡量降低FeO含量，提高燒結礦的還原性能。

[1]唐賢容，王篤陽，張清岑.燒結理論與工藝[M].長沙：中南工業大學出版社，1992.

[2]薛俊虎.燒結生產技能知識問答[M].北京：冶金工業出版社，2005.

（編輯：胡玉香）

Measures and Analysis on Control Technology of FeO Content in Sinter

SUN Yanhong
（Iron Works of Jinan Branch，Shandong Iron and Steel Group，Jinan Shandong 250101）

From two aspects of intensity index and reducibility，this paper analyzes the affecting of FeO content in sinter quality，and discusses the factors of FeO content，including sintering thickness，the ratio of fuel and water，chemical composition and particle size of coke powder.It is thought that reducing the FeO content can strengthen the reducibility of sinter and the lower FeO content can deteriorate the reducibility.

sinter，FeO content，hot performance，reducibility

TF046

A

1672-1152（2016）04-0112-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.04.38

經驗交流

2016-06-15

孫艷紅（1972—），女，燒結球團工程師，研究方向：燒結工藝。