塊礦配比對爐料結構的影響

馬常文

（河北鑫達鋼鐵集團有限公司，河北 遷安064401）

目前國內的鋼鐵公司一直使用的爐料結構是典型的日本爐料結構（燒結礦+酸性球團礦+塊礦），但隨著鋼鐵企業(yè)產能過剩及利潤空間的日益壓縮，鐵水的生產成本逐漸降低，而高爐爐料結構又是影響鐵前降本的一個重要因素[1-2]，因此降低爐料結構中球團礦配比，增加性價比較高的塊礦比例，有利于改善資源利用率及降低成本。

目前，寶鋼、首鋼等大型企業(yè)的爐料結構中塊礦的使用比例均達到了15%~20%，且在該模式下爐況運行良好[3]；彭文明等人[4]研究了高比例塊礦對高爐爐料冶金性能的影響，得出南非塊礦和伊朗塊礦搭配使用時效果較好，且當兩種塊礦的配比為25%時也能滿足高爐冶煉。因此，如何在滿足高爐良好的冶煉效果下，盡量提高爐料結構中塊礦的配比是鐵前系統(tǒng)降低成本的關鍵，同時也是煉鐵工作者急需解決的問題。

1 實驗原料及方法

1.1 試驗原料

試驗原料采用鋼鐵公司常用的生產原料，燒結礦、球團礦及塊礦的主要化學成分見表1所示。

表1 原料化學成分 %

1.2 試驗方法

首先將含鐵原料按照比例混合后放入石墨坩堝（Φ60 mm×215 mm）中，接著稱量44 g焦炭放入坩堝的底部和含鐵原料的上部；實驗過程中荷重為9.8 kg/cm2。

將裝好原料的石墨坩堝放入熔滴爐中，按照設定溫度進行升溫至1 550℃；反應爐料在500℃之前通氮氣保護，之后立即切換成由一氧化碳和氮氣組成的反應氣體。

1.3 試驗方案

以目前鋼鐵公司的爐料結構組成，通過增加塊礦的配比，逐漸替代球團礦，并在滿足高爐順行的前提下找到塊礦配比的最大值。試驗方案如表2所示。

表2 試驗方案 %

2 試驗結果與分析（見表3）

表3 熔滴實驗結果

2.1 塊礦配比對軟化性能的影響

由下頁圖1可知，隨著塊礦配比的增加，軟化開始溫度先降低后增加，而軟化開始溫度越高，說明軟熔帶的位置越低，高爐的透氣性越好；塊礦配比在15%時，爐料結構的軟熔區(qū)間最窄，但繼續(xù)增加塊礦配比，軟化區(qū)間增加，當塊礦配比達到25%時，兩者相差69℃，料柱的軟熔帶變厚，致使透氣性惡化，不利于高爐內煤氣的運動。總體而言，當塊礦配比大于15%時，料柱的軟熔特性逐漸變差，實驗方案的化學成分見表4。

表4 實驗方案的化學成分

圖1 塊礦對軟化性能的影響

2.2 塊礦配比對熔化性能的影響

圖2 塊礦對熔化性能的影響

由圖2可知，隨著塊礦配比的增加，料柱的壓差陡升溫度及滴落溫度先升高后降低。當塊礦配比超過15%時，料柱的壓差陡升溫度及滴落溫度逐漸降低，但熔滴區(qū)間開始略有變寬的趨勢，根據(jù)現(xiàn)代高爐煉鐵要求，一般熔滴區(qū)間的范圍小于100℃，顯然增加塊礦至25%時，熔滴區(qū)間滿足高爐煉鐵需求。

當塊礦配比為10%時，料柱的壓差陡升溫度及滴落溫度升高，主要是因為初渣黏度較高，且流動性較差；而當塊礦配比超過15%時，料柱的壓差陡升溫度及滴落溫度逐漸降低，但熔滴區(qū)間開始略有變寬的趨勢；主要是因為鐵品位降低，爐渣含量升高，且難以滴落，從而造成熔滴區(qū)間變寬。

就熔化性能而言，塊礦配比能夠提高至25%。

2.3 塊礦配比對爐料的最大壓差及總特性值的影響

S值是爐料結構的一個綜合評價指標，整體上看，隨著塊礦配比的增加，S值是逐漸變大，說明熔滴性能逐漸變差（見圖3）。

圖3 塊礦配比對最大壓差及特征值的影響

隨著塊礦配比的增加，料柱的最大壓差是先降低后增加，并在塊礦配比為10%達到了最低值；主要是因為塊礦配比為10%時，熔滴區(qū)間較窄，改善了料柱的透氣性，從而降低了料柱的壓差。但塊礦配比超過10%后，料柱的壓差逐漸升高，主要是因為軟熔區(qū)間變化較大，造成透氣性惡化，致使料柱壓差增大。另外，爐料的二元堿度的升高，爐渣中開始有硅酸二鈣等高熔點礦相析出，加速了爐渣粘度的升高[5]，使爐渣流動性變差，從而惡化了爐渣的透氣性，使料柱壓差進一步升高。因此，塊礦配比為15%~20%時，料柱的壓差和特征值變化不大，能夠滿足高爐順行。

3 結論

1）就軟化性能而言，塊礦配比為15%時，高爐軟化開始溫度較高，軟化區(qū)間最窄，有利于高爐透氣性的改善，降低了由于壓差升高造成的管道及懸料等異常現(xiàn)象。

2）就熔化性能而言，塊礦配比在15%~25%之間時，熔化性能變化不大，且能夠滿足高爐生產。

3）整體而言，爐料結構中塊礦的配比可以提高至15%~20%，在該爐料結構模式下高爐能夠實現(xiàn)順行。