漢鋼公司優化燒結配礦的試驗研究與生產實踐

王 奎，惠宏智，徐號鋒

（陜鋼集團漢鋼公司,陜西 勉縣 724200）

漢鋼公司未有自有礦山，鐵礦粉全部依賴外部采購，經過建廠以來的摸索，目前燒結用鐵礦粉穩定為巴西混合粉、PB粉、金布巴粉以及當地主流Ⅲ礦粉四種。本文主要針對漢鋼公司燒結常用的這四種鐵礦粉進行系統研究，并按照三因素四水平設計了八組燒結杯實驗，篩選出質量指標及冶金性能最優的一組進行工業實踐，滿足工藝及生產要求，通過此種方式優化配礦，提高燒結礦的產量、質量。

1 含鐵料特性

1.1 含鐵料成分

漢鋼公司燒結配料采取的是一種高品位、低Al2O3的赤鐵礦即巴西混合粉和兩種中等水化程度的褐鐵礦即金布巴粉、PB粉并搭配少量的當地磁鐵礦的配礦體系。其中巴西混合粉為高品位、低Al2O3礦，品位為62.5%以上，Al2O3含量僅為1.22%，有害元素含量較低；澳粉PB粉、金布巴粉的P、Al2O3含量較高，P含量分別為0.108%、0.118%，Al2O3含量分別為1.97%、2.82%；當地主流Ⅲ為除SiO2、MgO含量較高為6.55%、4.78%外，其余指標均在控制范圍內，具體見表1：

表1 礦粉的化學成分（%）

1.2 粒級組成

四種礦粉的粒度見表2。從表中可以看出，三種進口礦的粒度適中，較為均勻，＞6.3m占比在13%～19%之間，占比55%～60%粒級均在0.5mm～6.3mm，有利于提升料層透氣性及燒結過程礦化反應的進行，當地主流Ⅲ的粒度偏細，小于0.2mm的占比達到了86.5%，不利于改善透氣性。

表2 礦粉的粒級組成（%）

1.3 微結構特性

高爐煉鐵除對燒結礦性能的要求，除了化學成分、粒級組成等常溫性能外，還對其在高爐內的高溫性能有明顯的要求。故鐵礦石燒結方面，必須對鐵礦粉的基礎特性（同化性、流動性、黏結相強度）進行研究，分析如下：

（1）同化性溫度。同化性能是鐵礦石在燒結生產過程中與CaO的反應能力。它表征鐵礦石在燒結過程中生成液相的難易程度[1]。圖1為我公司燒結常用的4種鐵礦石的同化性能試驗結果。

圖1 同化性溫度（℃）

以上4種鐵礦粉的同化性能一般，其中金布巴粉的同化性能最強，巴西混合粉、PB粉的同化溫度偏高，同化能力較差；當地主流Ⅲ的同化溫度最高，同化能力差。

（2）鐵礦粉的流動性。鐵礦粉流動特性指在燒結過程中鐵礦石與CaO反應生成的液相的流動能力，它表征的是黏結相的“有效粘結范圍”。漢鋼用的4種鐵礦粉稍微液相流動性由高到低的排列順序為：當地主流Ⅲ、巴西混合粉、金布巴粉、PB粉。

（3）黏結相強度。黏結相強度性能是指鐵礦石在燒結過程中形成的液相對其周圍的核礦石進行固結的能力。對燒結礦的強度有著至關重要的影響。粘結相自身強度在很大程度上決定看燒結礦的強度。在1280℃、R=2時漢鋼礦粉的粘結相強度如圖所示。

圖2 黏結相強度（N）

2 燒結杯試驗情況

表3 燒結含鐵料配比

（1）燒結配比設計。在高爐穩定順行的前提下，穩定主體礦結構，在各項有害元素含量不超標的要求下，考慮到提高進口金布巴粉的比例，可以降低燒結礦成本，按照金布巴粉比例28%、32%、36%、40%的不斷提高，設計正交試驗八組，實驗配比如表3。

（2）試驗數據。根據以上設計的配比，進行燒結杯試驗，試驗后的主要指標及冶金性能情況如表4。

表4 燒結杯主要指標

通過以上數據可以得出，隨著金布巴粉比例的增加，爐料透氣性變差，燒結垂直燃燒速度降低；轉鼓指數均在74%以上，抗磨指數維持在7%～8%之間，相對最優的指標為序號6、7、8；同時考慮低溫還原粉化指數、還原度及熔滴試驗結果，配比：32%巴西混合粉+40%金布巴粉+12%PB粉+16%主流Ⅲ的試驗7冶金性能最優，其中低溫還原粉化指數為75.20%，還原度為75.06%，軟化開始溫度1046℃，軟化溫度區間143℃，熔滴溫度區間為92℃,能滿足高爐生產要求。

3 工業生產論證情況

根據試驗結果，漢鋼公司從3月18日開始進行工業生產實踐，試驗開始后，

考慮到澳粉比例由原料的44%提高到52%，原料透氣性變好，要求現場人員在工藝操作上適當提高燒結機機速，降低負壓，主要體現在轉鼓指數提高1.61%，大于≥16mm粒級比例的比例提高1.80%，低溫粉化指數提高4.40%；同時因燒結礦質量的提升，高爐在此階段爐況穩定順行，產量及利用系數不斷提升，達到了預期的效果。

表6 試驗前后燒結主要指標對比

4 結論

通過對漢鋼公司燒結常用的四種礦粉基礎特性的研究表明：金布巴粉的同化性能最強，流動性、黏結相方面當地主流Ⅲ最好，建議在原料滿足的條件下，燒結配礦可適當配加部分當地主流Ⅲ。結合燒結用鐵礦粉基礎特性的研究，采取燒結杯實驗的方式，可以提前對燒結效果進行預判，從而優化配礦方案，指導燒結生產。燒結配比每次調整前，必須進行燒結杯實驗，提前篩選好的方案，確保燒結礦的冶金性能及理化指標良好，為高爐穩定順行做好服務。