烧结矿质量如何影响高炉冶炼指标？-凯时尊龙

烧结矿的质量好坏，要看化学性能、物理性能和冶金性能三方面的内容。化学性能是基础，物理性能是保证，冶金性能是关键。烧结矿质量的好坏，对于高炉冶炼的主要操作指标是如何发生作用的？这也要从化学性能、物理性能和冶金性能三方面来详细分析。

烧结矿化学性能对高炉冶炼指标的影响

2016年我国几家企业烧结生产主要技术质量指标列于表1。

品位和sio2含量对高炉冶炼主要操作指标的影响。在常态下，入炉矿品位变动1%，高炉燃料比会变动1%~1.5%，产量变动2%~2.5%。确认了炉料结构烧结矿的比例，即可计算出烧结矿品位变动1%对高炉燃料比和产量的影响。入炉矿sio2含量变动1%，影响渣铁比30kg/t~35kg/t，100kg渣量将影响燃料和产量各3.0%~3.5%，有了烧结矿的入炉比例，乘以比例即是烧结矿sio2含量变动对高炉主要操作指标的影响。

值得指出的是，近年来一些企业还受着“低品质矿冶炼新技术”的影响，片面追求低成本，入炉矿品位低至53%~54%，造成渣铁比接近500kg/t，燃料比高于560kg/t。这样的指标根本不是低成本和高效益，这样的结果值得企业经营者考虑。

烧结矿碱度对高炉冶炼主要操作指标的影响。碱度是烧结矿质量的基础，生产实践证明，烧结矿的最佳碱度范围是1.9~2.3。当碱度低于1.85，每降低0.1的碱度，将影响燃料比和产量各3.0%~3.5%。据了解，在实践生产中，降低碱度对高炉燃料比的影响远高于3.5%的比例。要注意的是，在近年生产中，还有一些企业的烧结矿碱度低于1.80甚至低于1.70。应该认识到碱度对烧结矿质量和高炉主要操作指标的影响，几家企业不同烧结矿碱度的高炉主要操作指标列于表2。

烧结矿的mgo和al2o3含量对高炉冶炼主要操作指标的影响。mgo和al2o3都是高炉炉渣的重要成分，一定量的mgo含量有利于改善炉渣的流动性，并有利于脱硫和脱碱。考虑到mgo对烧结矿质量主要是负面影响，而烧结矿提高mgo含量会明显增加烧结矿成本，当然也增加了生铁成本，故近年来不少高炉提倡低mgo/al2o3冶炼。据不完全统计，全国已有40多座高炉将mgo/al2o3从0.6降低到0.4的水平，在常态下，烧结矿mgo含量应控制在1.6%~1.8%，不要高于2.0%；在高炉渣al2o3不高于17%的条件下，mgo不高于9%是合理的。正常情况下，烧结矿的al2o3含量不高于2%。近几年，随着进口铁矿资源al2o3含量不断升高，我国烧结矿和高炉渣的al2o3含量都有升高的趋势，但为了降低成本去采购高al2o3矿，实行高铝、高镁、大渣量、高燃料比的做法是不科学不合理的。它不仅与高炉炼铁的精料方针背道而驰，也达不到低成本高效益的目的。

一般情况下，炉渣的al2o3含量保持在13%~15%的水平，高于15%后，会降低炉渣的流动性和脱硫效果。已有的实验研究发现，高炉渣的al2o3含量不高于17%，能保持高炉的稳定和顺行。

烧结矿的feo含量对高炉冶炼主要操作指标的影响。烧结矿的feo含量应≤9%，适当的feo有利于烧结矿的强度，但不是feo含量越高烧结矿强度越好。有些企业炼铁厂厂长提出，feo含量不得低于9.5%，甚至不得低于10.5%。从烧结矿的质量出发，feo含量高就意味着高配碳和高温烧结，高温烧结生产不出优质烧结矿，不利于改善高炉冶炼指标。高feo烧结矿影响烧结矿的还原性，不利于提高产量和降低燃料比，烧结矿的feo每提高1%，会影响高炉产量和燃料比各1.0%~1.5%。

s、p、ka2o、zno、cl等有害化学成分对高炉冶炼主要指标的影响。s和p对高炉过程的影响早已进入常态化，当前炼铁工作者应重视ka2o、zno、cl对高炉炼铁过程的危害和破坏。多年来的高炉炼铁实践证明，低碱度（炉渣碱度低于1.05）能有效排碱（ka2o、na2o），高顶温（炉喉温度大于550℃）能有效排zno。但cl的危害和破坏往往被忽视，现在尚有几家大钢企还在对烧结矿喷洒cacl2溶液。cacl2进入高炉后，炉料中的ka、na将cacl2的ca置换出来，生成kcl和nacl蒸汽，在高炉内循环富集，破坏炉料运动和焦炭质量，腐蚀和破坏风口。因此，必须对cl元素进入高炉后的危害和破坏作用引起重视。

烧结矿物理性能

对高炉冶炼指标的影响

不同容积的高炉对烧结矿的强度和粒度都有一定的要求，烧结矿的强度不够就会产生粉末。经验数据证明，小于5mm的粉末每增加1%，燃料比会升高0.5%，产量降低0.5%~1%。

粒度是影响煤气利用率和燃料比的一个重要因素，高炉炼铁不是原料的粒度越大透气性越好，也不是粒度越小越好，总的来说应该是小而匀，中小高炉粒度以10mm~25mm为宜，大于3000m3的大高炉粒度以25mm~40mm为主。适当缩小烧结矿粒度，改善高炉上部块状带的还原性值得炼铁工作者关注。法国索里梅公司2813m3高炉，入炉烧结矿的粒度从15mm缩小到13mm，粒度5mm~10mm的比例从30%增加到34%，粒度大于25mm的比例从23%降低到17%。该高炉渣铁比为305kg/t，风温1250℃，由于缩小烧结矿的粒度，该高炉创造了燃料比439kg/t的世界纪录。

烧结矿冶金性能

对高炉冶炼指标的影响

烧结矿还原性对高炉冶炼主要操作指标的影响。烧结矿还原性取决于其矿物组成和气孔结构，还原性不好的烧结矿装入高炉后，首先会影响高炉上部块状带的煤气利用率，造成高炉内上部间接还原减少、直接还原增加，影响高炉的燃料比和产量。经验数据显示，入炉矿的直接还原变动10%，影响高炉燃料比和产量各10%。多数高碱度烧结矿的900℃还原性应≥85%，烧结矿的氧化镁和亚铁含量高均会明显降低烧结矿的还原性。

烧结矿低温还原粉化性能对高炉主要操作指标的影响。烧结矿在低温下还原产生粉化的原因主要是骸晶状赤铁矿（又称再生赤铁矿）在低温还原过程中发生晶格转变产生的极大内应力，导致烧结矿碎裂。除此之外，矿种、配碳、tio2和al2o3含量过高等因素也会导致烧结矿产生低温还原粉化，这是影响高炉上部块状带透气性的限制性环节。已有的生产实践数据证明，烧结矿的rdi-3.15每增加10%，影响高炉产量3%以上，燃料比升高1.5%。

烧结矿荷重还原软化性能对高炉冶炼主要操作指标的影响。烧结矿的荷重还原软化性能取决于其矿物组成和气孔结构强度。开始软化温度的高低往往是其气孔结构强度起主导作用的结果，软化终了温度往往是矿物组成起主导作用。关于荷重软化性能对高炉主要操作指标的影响，国内外仅有意大利的皮昂比诺公司在其4号高炉上做过统计，含铁原料的开始软化温度（tbs）由1285℃提高到1335℃，高炉的透气性δp由5.2kpa降低到4.75kpa，产量提高了16%，这可说明烧结矿的荷重还原软化性能对高炉操作指标的影响不容忽视。

烧结矿的熔滴性能对高炉主要操作指标的影响。熔融滴落性能简称熔滴性能，是烧结矿最重要的冶金性能，因为熔融滴落带的阻力损失占高炉总压损的60%，这也是近年来高炉操作由过去长期以高炉上部操作为主转变为下部操作为主，形成新的高炉操作理念的原因所在。美国学者l.a.hass等提出，对高炉炉料来说，熔滴性能总特性值（s）≤40kpa·℃是适宜的。

为了掌握和改善烧结矿的熔滴性能，炼铁工作者认识和理解ts（开始熔融温度）、td（开始滴落温度）和δpm（最大压差值）的取决条件是十分必要的。

开始熔融温度（ts）也即压差开始陡升温度（δps）取决于feo低熔点渣的熔点。含feo高的炉料，会较早地造成压差开始陡升。而渣相中的feo取决于炉料被还原的程度。

开始滴落温度（td）取决于渣相熔点和金属渗碳反应。高碱度烧结矿由于含feo低和还原性优良，渣熔点高，滴落温度也就高。

烧结矿在高炉内熔滴带最大压差值（δpm）取决于渣相量和渣相黏度的高低。一般品位低、渣铁比高、al2o3或tio2含量高的烧结矿δpm值高。

对改善烧结矿质量的认识

综上所述，笔者认为，烧结矿的质量由化学性能、物理性能和冶金性能组成，它们三者之间的关系为：化学性能是基础，物理性能是保证，冶金性能是关键。烧结矿的化学性能主要考虑品位、sio2含量、碱度和mgo、al2o3、feo含量，以及s、p、ka2o、zno、cl等有害化学成分的含量。含铁品位是烧结矿质量的核心，高碱度是烧结矿质量的基础，烧结矿生产追求高料层、高碱度、高还原性和低碳、低亚铁的三高两低目标。高mgo、高al2o3、高feo和大粒度的高温型烧结不是烧结生产的方向，低碳厚料层的低温烧结才是烧结生产的方向，优良的烧结矿质量有利于实现高炉低燃料比炼铁。优良的冶金性能是烧结矿质量的关键，炼铁工作者为改善高炉操作指标，应重视和关注烧结矿冶金性能的改善。