燒結生產高比例低品質料配礦技術應用

張玉鋒，唐 斌

（石橫特鋼集團有限公司，山東肥城 271612）

1 前 言

長期以來石橫特鋼集團有限公司（簡稱石橫特鋼）堅持低成本發展戰略，在注重產品結構調整、品種優化升級的同時，始終以控制鐵前成本、提升經濟指標、狠抓原料結構優化增效等工作為核心。2021 年至今，以煉鐵廠為主責單位的性價比工作組在優化燒結配礦結構，大比例提升低品質優勢經濟料等方面，開展了大量成效卓著的技術研究及生產實踐，提出多項管理及技術應對措施，解決了增加低品質料使用后燒結礦質量下滑的生產瓶頸問題，燒結工序生產操作及質量控制平穩過渡，各項指標穩定并達到高爐入爐控制標準，在確保成品礦產質量及經濟技術指標水平的前提下，鐵水生產成本大幅降低。

2 低品質料的概念及范疇

燒結低品質料主要是指與傳統意義上的燒結主流粉或標準粉比較，成分質量、理化性能、燒結性能、冶金性能相對較差的礦粉。在主流礦粉市場價格較高時，低品質料因價格優勢就轉變為經濟料，配用并增加低品質料使用比例成為降本增效的重要手段。低品質料多為有害元素含量高、鐵品位低、硅鋁含量高、燒結性能差的含鐵料，常用的品種包括高鋅高堿雜料、硫酸渣、印度粉、塞拉利昂粉、高硅巴粗、毛里塔尼亞粉等，見表1。

表1 常用低品質礦粉成分及粒度組成 %

3 工藝控制標準

3.1 有害元素控制

在燒結生產中穩定使用低品質料，并使燒結礦質量滿足高爐實現長期穩定順行、高效經濟、長壽化冶煉的工作目標，就必須制定使用規范，細化工藝控制標準，守住生產、質量穩定的紅線。為最大量消化高鋅高堿雜料，石橫特鋼煉鐵廠依據實際原燃料質量、高爐爐型及行業鋼企控制經驗等，制定了入爐有害元素控制標準：鋅負荷不超0.40 kg/t、堿負荷不超3.8 kg/t，尤其重點控制鉀元素入爐負荷。日常配礦中燒結礦、球團礦K2O 含量分別不超0.06%、0.07%，每周對入爐鋅及堿金屬收支作平衡計算。優化高爐排堿、排鋅管理制度，2022 年為提高污泥等高鋅雜料回收量，在脫鋅項目投產前，實現固棄物最大程度資源化利用，提高入爐鋅負荷至0.45 kg/t，高爐生產操控上按照收邊適當抑制邊緣氣流，疏引發展活躍有力中心氣流的操作思路，提高高爐排鋅能力。

3.2 燒結礦質量控制

燒結生產提高使用低品質料最大的工藝難點是如何克服并解決燒結料性能變差對燒結礦質量和技術指標的負面影響，同時高爐持續高冶強生產模式也對燒結礦質量提出更為嚴格的控制要求。為確保高爐穩定順行，對燒結礦低溫還原粉化指數按不低于68%控制。同時為強化燒結主要操控及管理人員質量服務意識，根據燒結礦質量標準，對影響燒結礦質量的關鍵控制點進行梳理和完善，明確關鍵控制點責任人，制定燒結礦粒度質量評價標準及考核辦法，改善燒結礦粒級組成，其中燒結礦＞40 mm 粒級、5～10 mm 粒級標準分別按≤10%和≤25%控制。

4 優化配礦結構

4.1 理順配礦思路

近年來大宗原料市場因經濟下滑持續承壓，外礦價格震蕩運行，石橫特鋼煉鐵廠積極研究開發使用新品種礦粉，重點提升性價比優勢明顯的低品質經濟料消耗，相應大幅壓縮燒結性能較好的主流礦比例。為穩定燒結生產過程及燒結礦質量，在參考各品種原料性價比排序的同時，根據行業實際生產應用效果，對配礦結構進行優化。以成分、強度及粒度組成受控為前提，在低品質料具備較大經濟優勢時及時跟進原料市場，將品質優良、燒結性能較好且長期配用的紐曼粉、卡粉、巴混等主流礦停用，并確保燒結料的制粒效果及冶金性能滿足燒結過程控制要求。

4.2 礦粉燒結性能指標及配礦方案

常用礦粉燒結性能參數見表2。近兩年低品位的印度粉、塞拉利昂粉、高硅巴粗等高鋁高硅料因成本優勢大幅領先于澳礦、巴西礦等主流礦山燒結料，石橫特鋼煉鐵廠集中力量消化此類經濟料。為確保生產穩定及配礦結構的最大程度優化，依據各品種礦粉性能指標及實際應用效果，技術管理人員對常用礦粉的燒結性能進行整理分析并評價，因印度粉同化性能較差、鐵酸鈣生成能力一般，高硅巴粗及塞拉利昂粉液相流動性一般，為平衡低品質礦提量后混合料的整體性能，選擇少量配用同化性、高溫液相流動性及冷卻過程中黏結強度均較好的PB粉、超特粉這兩種礦粉，搭配印度粉、高硅巴粗、塞拉利昂粉使用，并在配礦結構中適當約束液相流動性及強度不高的RTGF粉、羅伊山粉配比。

表2 常用礦粉燒結性能參數

周邊礦山精粉性價比介于低品質經濟料和主流外礦之間，其高溫下燒結性能尚可、品位高、鋁磷等含量低，有利于提高低品質料消耗。但需綜合考量原料整體燒結性能趨差后，其粒度對燒結產能及加工成本的影響。實際生產中結合高爐冶強及生產模式，有選擇性地配用精粉，可有效提高燒結礦強度，改善冶金性能特別是燒結礦低溫還原粉化指數。按照成分及基礎性能互補的原則，燒結集中配用低硅的堿性精粉，有利于控制燒結生熔劑消耗及輔料成本，對提升燒結礦質量有促進作用，綜合效益最佳；同化性稍差、粒度更細的高硅酸性精粉由球團消耗，可使球團礦SiO2含量長期穩定在7.5%～8%，有利于穩定爐渣堿度及入爐結構。

根據以上配礦結構調整控制原則，石橫特鋼煉鐵廠每周制定低品質料使用方案、按月推進優化遞進，低品質料比例逐步提升，2021—2022 年上半年期間，燒結低品質料最大比例提升至61%，其中高鋁低品位印度粉最高配比達到27%，燒結配礦結構見表3。

表3 配礦結構 %

5 生產操控及管理優化

低品質原料燒結、低品位冶煉對于燒結和煉鐵而言，都是富有挑戰的重大課題，用礦結構的重大調整對已有的燒結生產工藝會不同程度上形成沖擊，高硅高鋁礦種大量配用也會打破燒結礦綜合質量平衡受控的狀態，生產操作及質量控制難度增加。為應對以上問題，需研究實施工藝創新措施，全方位提升鐵前管理技術水平。

5.1 優化配料制程

加強污泥摻混料預處理及高爐灰在線使用過程的管理，針對污泥摻混料因庫存降低、濕黏料因中和時間短造成配料間下料困難的情況，安排塊篩粉、少量鋼渣與污泥提前預混處理，以減輕入倉后粘倉而影響配料生產穩定性。高爐灰在線使用后，值班調度負責平衡高爐及料場11#倉庫存，及時微調在線配比，確保含碳鐵料的穩定使用。

優化燒結配料品種，針對高硅巴粗硅含量波動大的情況，將高硅巴粗用量分流至原料場混勻料20%～30%，以穩定燒結礦堿度，剩余量由燒結單配，在燒結礦硅含量及堿度出現波動時，使用高硅巴粗調劑燒結礦成分，以提高燒結礦堿度調整效率，實現成分的快速精準糾偏。

5.2 改進混合料加水工藝

石橫特鋼燒結一混圓筒進料端長期存在結圈倒料現象，直接影響燒結料的混勻和燒結礦質量均勻性。一混結圈與粘倉情況相似，各種水分不一的物料呈層狀鋪在配料皮帶上，進入一混筒體進料端開始堆積，在一混進料端物料沖擊力作用下，以一層“干”、一層“濕”的方式堆積，板結成圈。針對這一問題，一是對燒結配混系統加水位置及水量進行分段布控優化，使用新型螺旋式噴頭，霧化加水以改善混合料加水混勻效果；二是為處理頭部結圈，重新規劃布置一混圓筒加水位置，取消原有的配料間石灰粉消化用水、皮帶打水、二混補水的加水工方式，將配混系統加水位置改為距一混圓筒頭部5 m 位置、加水量不低于總加水量的90%；三是加強燒結料水分、熔劑質量的在線監督力度，崗位間加強信息溝通協作，及時掌握各品種物料的原始水分及石灰粉活性度變化，確保燒結加水量的準確調整。

5.3 優化二次配料調整

高硅高鋁料用量增加后，為穩定燒結礦質量，根據混勻礦SiO2、A12O3含量，及時優化調整熔劑結構及燒結礦成分。一是停用菱鎂石粉，鎂系熔劑以白云石粉為主，以降低石灰石粉等生熔劑用量，維持燒結過程充足的高溫保持時間；二是提高燒結礦MgO 含量及MgO/A12O3比值，MgO 控制2.5%～2.8%，使液相中硅酸鹽的熔化溫度降低，在燒結溫度下，其低熔點化合物可以完全熔融或部分熔融，可增加燒結料層中的液相數量，在冷卻時成為液相結晶核心，減少玻璃質生成，同時MgO 有穩定正硅酸鈣結構的作用，可抑制正硅酸鈣晶型轉變，提高燒結礦機械強度，減少粉化率，改善還原性。

5.4 燒結工藝參數控制改進

配礦結構大幅度調整后，為改善燒結礦粒度組成、提高入爐原料質量水平，燒結積極摸索現有工藝條件下適宜的焦粉粒度。重點監督進廠焦粉質量，提高燃料利用效率，其中焦粉小于1 mm比例控制不超45%。為確保焦粉破碎質量及燒結過程均勻性，嚴格控制焦粉中大顆粒燃料比例，焦粉進廠＜10 mm比例控制≤7%。定期車削四輥輥皮，提高四輥破碎機破碎質量和效率，焦粉加工后小于3 mm比例≥78%。轉變燒結礦質量管理理念，鐵前及高爐聯動優化工藝參數，燒結礦亞鐵含量按7.0%～9.0%控制，并適當下控，以改善燒結礦還原性能。

6 結 語

（1）高比例低品質料燒結配礦技術，技術方案制定、配礦調整、工藝優化、生產組織等始終本著降本增效和保障煉鐵的原則，力求不因原料條件的劣化而影響燒結礦質量，實施以來取得了顯著的經濟效益。

（2）因低品質料成分波動大、燒結性能差，造成原料整體質量穩定性下滑，不利于煉鐵技術指標的提升優化，鐵前及高爐需繼續加強生產管理及技術研究以應對。

（3）對部分品種經濟料的燒結性能、冶金性能及在生產中的應用缺乏深入研究，需進一步總結配礦結構調整對工藝參數、技術指標及質量變化的影響。