日鋼高MgO燒結礦生產實踐及應用

王玉會 孫七順 于小波

（日照鋼鐵控股集團有限公司）

0 前言

2019年以來，日鋼高堿度燒結礦氧化鎂按照不高于2.3%控制（見表1）。高爐通過配加蛇紋石來調節渣相（見表2）。由于蛇紋石的SiO2含量在30%以上且含有約13%的結晶水，一方面會造成熔劑浪費，降低實際入爐品位；另一方面蛇紋石結晶水分解吸收熱量，降低爐頂溫度，從而影響布袋運行，不利于高爐富氧。

表1 日鋼2019年以來高堿度燒結礦成分

表2 日鋼2019年以來高爐渣相概況

日鋼高爐爐料結構中球團配比僅占3%左右（2021年上半年高爐爐料結構見表3），不具備通過提高球團氧化鎂的方法來提高爐渣鎂鋁比的條件。為了解決高爐配加蛇紋石帶來的負面影響，日鋼從2021年7月停止了高爐蛇紋石的配加，進行了高氧化鎂燒結礦生產探索。

表3 日鋼2021年上半年爐料結構

1 高氧化鎂燒結礦生產

1.1 燒結礦質量概況

2021年7月6日高堿度燒結礦氧化鎂含量由2.2%上調至3.0%，后期陸續提高到3.4%，最高月平均值達到3.44%。燒結礦氧化鎂含量提高后，日鋼燒結機生產穩定，其中360 m2燒結機的化學成分、轉鼓指數和粒級見表4。

表4 日鋼360燒結機1～9月燒結礦成分及冷態指標

從表4可以看出，燒結礦FeO含量由8.99%降低到了7.59%，R2由1.95下調到了1.89，Al2O3由2.43%上升到了2.83%的條件下，高氧化鎂燒結礦質量指標均有改善，其中7～9月轉鼓強度對比上半年上升了0.23%， 5～10 mm粒級降低2.68%，達到17.47%。

統計2021年1～9月所檢測的共計74組高堿度燒結礦還原性、196組低溫還原粉化率樣品，氧化鎂含量調整前后的指標變化分別見表5、表6。

表5 燒結礦氧化鎂調整前后低溫還原粉化指數的變化

表6 燒結礦氧化鎂調整前后還原度指數變化

從表5、表6可以看出，冶金性能方面，低溫還原粉化性能指標有一定改善，其中RDI+6.3提高了1.01%，RDI+3.15提高了0.99%，RDI-0.5降低了0.85%。還原度指標RI降低了0.86%。

1.2 燒結礦質量保障措施

降低燒結配料中的MgO含量，可以提高燒結生產效率和燒結礦的冷態強度，并減小軟熔帶溫度區間[1]。日鋼生產條件下，將燒結礦氧化鎂含量提高到3.4%，燒結礦質量并沒有出現惡化，反而得到了較大改善，除了日常持續控制燒結機漏風率以外，主要得益于以下幾方面。

（1）使用高SiO2含鐵原料。SiO2含量的提高雖然不利于提高燒結礦品位，但是在燒結過程中易于與其他氧化物化合生成低熔點的液相，在未熔礦石間形成“連接橋”最終生成“立體網狀交織結構”，從而有利于提高燒結礦強度[2]。高鎂燒結前后SiO2含量由5.24%上升到6.30%，保障了燒結過程中的充足液相量。

（2）改善制粒提高料層透氣性。除塵灰具有強疏水性，影響混合料造球。通過在配料室除塵灰倉下安裝加濕機，對除塵灰提前加水潤濕，使除塵灰具有一定的初始粒度后再進入一混，從而起到改善制粒效果。

制粒滾筒由一段加水改為兩段加水，并使用霧化效果好的噴頭。第一組噴頭安裝在滾筒進料端1/3處，促進小球長大；第二組噴頭安裝在距出料口1/3處，促進小球壓實，增加強度，減少轉運過程中的小球破碎。

在制粒滾筒出料端設置擋板，阻擋偏析于底部的細顆粒物料進入下道工序，以改善制粒效果。

（3）提高機前料溫。提高混合料料溫，可以有效減少甚至消除燒結過程中的“過濕層”，從而避免了過濕現象對燒結料層下部小球的破壞，保障了燒結料層的透氣性。混合料料溫的提高，一方面通過提高一混水不低于80 ℃來提高混合料料溫；另一方面對小礦槽使用蒸汽均勻加熱，綜合保障混合料料溫。2021年三季度混合料料溫較上半年平均提高了1.3 ℃，具體見表7。

表7 混合料料溫

（4）適當生熔劑比例提高。日鋼360 m2燒結機生熔劑比例月均最高達到75.5%。生熔劑在燒結過程中分解產生CO2，有利于增加料層的透氣性。生熔劑的使用與高 SiO2含量相輔相成，既保障了燒結料層的透氣性又穩定了燒結礦強度。日鋼360 m2燒結熔劑結構變化見表8。

表8 日鋼360 m2燒結熔劑結構變化

（5）工藝操作。采取改善制粒、提高料溫、適當提高生熔劑比例等措施為厚料層燒結創造了條件，在燒結礦產量過剩的條件下，從操作上提高料層厚度，降低燒結機機速及垂直燃燒速度，參數變化見表9。

表9 日鋼360 m2燒結熔劑結構變化

厚料層燒結的實現，能夠充分利用自動蓄熱作用，降低燒結固體燃料消耗。同時燒結機機速、垂直燒結速度的降低，使得燒結過程的高溫保持時間延長，礦物結晶更加充分，有利于鐵酸鈣和赤鐵礦晶體的形成[3]，為燒結礦物質量的提升創造了條件。

2 高爐運行

2021年7月上旬，提高高堿度燒結礦中的氧化鎂比例后，停止向高爐中配加蛇紋石，同時調整熱制度、裝料制度，并優化渣相，在低品位冶煉條件下，取得了較好的經濟技術指標。

2.1 熱制度

在熱制度調整上，考慮提高入爐鈦負荷，采取低硅冶煉，[Si]由二季度的0.344%降低到三季度0.279%，[Si]+[Ti]由二季度的0.439%降低到三季度0.370%，同時保持物理熱不低于1 480 ℃。日鋼高爐熱制度控制概況見表10。

表10 日鋼高爐熱制度控制概況

2.2 造渣制度

日鋼在造渣制度上，通過提高燒結礦中的氧化鎂含量，停止蛇紋石配加，鎂鋁比由0.65提高到0.75左右，保持四元堿度1.0±0.05，在實際生產中獲得了較好的爐渣流動性。日鋼造渣制度的調整見表11。

2.3 裝料制度

采用“2+4”雙裝礦批的JJ↓KK↓KK↓超大礦批模式，高爐礦批見表12。超大礦批在以下四個方面具有積極意義：（1）提高高爐布料制度在布料環數、布料角度等參數選擇上的靈活性，以有效控制高爐邊緣與 中心兩股氣流，改善高爐煤氣利用率，降低燃料消耗；（2）提高軟熔帶焦層的厚度，實現大噴煤條件下軟熔帶焦層厚度＞200 mm，改善軟熔帶料柱透氣性，提高爐況的穩定性；（3）提高爐內截面布料的均勻性，以提高高爐高壓差的接受能力；（4）減少高爐料柱礦焦界面，弱化礦焦界面效應對高爐操作的影響。

在布料制度方面，采用大角度多環布料，礦石一般按照5～6 環控制，焦按照6環控制。在日常料制調劑中，穩定焦炭平臺，微調礦石，目標實現發展中心、穩定邊緣的氣流分布，提高煤氣利用率。典型料制見表13。

表12 高爐礦批及爐腰干焦層厚度

2.4 高爐冶煉效果

通過優化調劑，高爐經濟技術指標取得較好的效果，2021年9月份在入爐品位不足53%的條件下，燃料比達到534.42 kg/t，具體指標變化見表14。

表14 高爐指標變化

3 結論

（1） 在高SiO2原料條件下，燒結礦氧化鎂2.3%～3.4%范圍質量可以得到保障。

（2）高爐通過取消蛇紋石使用高氧化鎂含量燒結礦，在爐渣R4穩定條件下，提高鎂鋁比到0.75，經濟技術指標得到改善。