邓涛¹，刘川川¹，郝良元²

( 1． 河钢集团邯钢公司生产制造部，河北邯郸056015; 2． 河钢集团钢研总院，河北石家庄050023)

摘要:为了改善烧结矿质量、降低炼铁成本，河钢邯钢对8 种常用铁矿粉高温特性进行了研究。在此基础上，根据铁矿粉高温特性互补原理，设计了7 组配矿方案并进行了烧结杯实验，获得了较好的烧结效果。验证了基于铁矿粉高温特性的烧结优化配矿方法是科学可行性的，为改善烧结矿质量及冶金性能提供了技术依据。

关键词:铁矿粉; 高温特性; 烧结杯试验; 配矿

0 引言

河钢邯钢高炉炉料结构主要以高碱度烧结矿、酸性球团矿和块矿为主，其中烧结矿占70% 以上。长期以来，烧结配矿时，主要依据铁矿粉的化学成分和物理性能来选择铁矿粉种类，随后通过烧结杯试验来验证配矿结构搭配是否合理，这种方法对指导烧结生产起到了一定作用，但对于烧结矿成矿特性、质量指标深度研究和预测作用却十分有限。

不同铁矿粉具有不同的烧结特性，即使化学成分相近的，其烧结特性也可能有很大差别，其中铁矿粉的同化性、液相流动性、黏结相强度、铁酸钙生成特性亦是影响烧结矿成矿、质量指标的重要因素^［1］。为了改善烧结矿质量、降低炼铁成本，通过对8 种常用铁矿粉高温特性的研究来指导并优化配矿方案^［2］，为改善烧结矿质量及冶金性能提供了技术依据。

1 常用铁矿粉化学成分

河钢邯钢烧结常用铁矿粉化学成分见表1。具体分析如下:

( 1) 国内精粉中除了高碱度精粉外，其他精粉的品位均大于60%，其中本地精粉品位高达66%。国内3 种矿粉铝硅比较低，均在0． 20 以下，对于控制高炉渣Al₂O₃含量有益。

( 2) 澳洲矿粉为赤铁矿、褐铁矿混合类型，其烧损较高，为4% ～ 11． 5%。PB 粉、纽曼粉铝硅比较高，在0． 50 ～ 0． 60 之间; 扬迪粉的品位稍低，SiO₂含量较高。

( 3) 巴西卡粉品位高，但铝硅比较高，为0． 53，烧损低，为2． 3%。

( 4) 南非粉品位较高，铝硅比较适宜，烧损低于1%。

2 常用铁矿粉烧结高温特性

对河钢邯钢烧结的常用8 种铁矿粉进行了烧结高温特性实验测定，并依据铁矿粉高温特性互补原理，指导烧结配矿优化。

2． 1 同化特性

铁矿粉的同化特性反映其在烧结过程中与钙质溶剂反应生成液相的能力，实验中根据同化温度( 即铁矿粉与CaO 接触面上发生反应而开始熔化的最低温度) 的高低来评价铁矿粉同化性能强弱。同化温度越低，则表明这种铁矿粉的同化性越强，液相生成越容易，反之亦然。而过高的同化性因生成液相量较多，会影响烧结料层透气性，故要求铁矿粉的同化性适宜。河钢邯钢烧结常用铁矿粉同化温度见表2。

由表2 可以看出，高碱度精粉、PB 粉、南非粉、扬迪粉的最低同化温度均低于1 250 ℃，同化性较强; 巴西卡粉和纽曼粉的最低同化温度介于1260 ～1 280 ℃之间，同化性适中; 本地精粉1 和本地精粉2 的最低同化温度大于1 290 ℃，同化性较差。在烧结配矿时应根据铁矿粉同化性的差异，互补搭配使用，确保烧结液相生成量和透气性合适，从而提高烧结矿产率和强度^［3］。

2． 2 液相流动性

铁矿粉液相流动特性指铁矿粉在烧结过程中与CaO生成的液相的流动能力，它表征了铁矿粉烧结过程生成黏结相的“有效黏结范围”。一般来说，液相流动性较高时，其黏结周围的物料的范围较大，因此可以提高烧结矿的强度; 反之，液相流动性过低时，黏结周围物料的能力下降，导致烧结矿的气孔增加，使烧结矿的强度下降^［4］。但是，黏结相的流动能力不能过大，否则对周围物料的黏结层厚度会变薄，烧结矿易形成薄壁大孔结构，使烧结矿整体变脆，强度降低，也使烧结矿的还原性变差。由此可见，适宜的液相流动性是保证烧结矿有效固结的基础。实验中一般用液相流动性指数来衡量铁矿石的液相流动性。河钢邯钢烧结常用铁矿粉液相流动性见表3。

由表3 可以看出，本地精粉1、本地精粉2、PB粉、巴西卡粉、纽曼粉的液相流动性指数较低，均小于0． 7; 高碱度精粉、南非粉、扬迪粉的液相流动性指数适中，处于0． 7 ～ 1． 6 范围内。

烧结配矿时，要考虑将不同液相流动性的矿粉搭配使用，保证混合料的液相流动性适宜，这对提高烧结成品率和强度具有积极意义。

2． 3 黏结相自身强度

黏结相自身强度指铁矿石在烧结生产过程中形成的液相对其周围的核矿石进行固结的能力，它在很大程度上决定了烧结矿的强度。足够的黏结相虽然是烧结矿的固结基础，但黏结相的自身强度也是非常重要的因素^［5］。实验中以小饼抗压强度值作为该矿粉的黏结相强度，河钢邯钢烧结常用铁矿粉黏结相强度见表4。

烧结一般要求铁矿粉的黏结相强度＞ 2 000 N较合适。从检测结果看，高碱度精粉、扬迪粉黏结相强度在2 000 N 以下，高碱度精粉最低为182． 0 N，其他矿粉黏结相强度均大于2 000 N，本地精粉1 和巴西卡粉都在4 000 N 以上。因此，在烧结配矿时，要根据互补原则，将不同黏结相矿粉搭配使用，从而提高烧结矿强度。

2． 4 铁酸钙(SFCA)生成特性

铁酸钙生成特性指在烧结生产过程中铁矿石生成复合铁酸钙的能力。在烧结黏结相中，复合铁酸钙黏结相是最优的，增加其含量既有利于提高烧结矿强度，又能改善烧结矿还原性^［6］。河钢邯钢烧结常用铁矿粉矿物组成见表5。

由表5 可以看出，本地精粉1 和扬迪粉生成铁酸钙的能力较强，高碱度精粉和本地精粉2 生成铁酸钙的量较少，其黏结相强度最差。

3 烧结优化配矿研究

3． 1 配矿原则及方案设计

通过以上研究可知，每种铁矿粉都有独特的烧结高温特性。配矿结构优化中应运用铁矿粉互补特性，进行不同品种、比例铁矿粉的搭配和组织，使混合矿各项高温特性指标处于适宜水平，最终确保烧结矿质量及冶金性能满足高炉强化需求^［7］。按照以上原则，并结合各品种含铁料资源情况，对烧结常用8 种铁矿粉设计了7 组烧结优化配矿方案，见表6。

3． 2 烧结杯实验结果

3． 2． 1 烧结技术指标

配矿试验烧结过程技术指标见表7。由表7 可知，各组方案的成品率、烧结利用系数相差不大，其中方案2 和方案7 利用系数最高，达2． 16 t·m ^－2·h ^－1。

配矿试验烧结矿的粒度组成及转鼓指数见表8。由表8 可知，各组方案的烧结矿小粒级的比例较高，5～ 10 mm 粒级在20%左右; 各方案的转鼓指数差别不大，平均在66，方案7 转鼓指数最高，达到70%。

3． 2． 2 烧结矿的冶金性能

配矿试验烧结矿的低温还原粉化率及中温还原性见表9。

由表9 可知，各方案低温还原粉化率及中温还原性相差不大，其中方案7 低温还原粉化性能最好，还原度平均80． 31%，方案6 还原度最高，达84． 24%。

综合以上分析，7 组烧结优化配矿方案绝大多数获得了较好的烧结矿产量、质量及冶金性能指标。实验结果表明: 基于铁矿粉高温特性互补原理的烧结优化配矿方案具有科学性和可行性^［8］; 合理运用铁矿粉高温特性进行烧结配矿，可以提高烧结配矿的针对性和有效性，起到“事半功倍”的效果，对提高铁矿粉利用水平，改善烧结矿产质量指标，强化高炉冶炼，降低铁成本等有着重要的意义^［9］。

4 生产效果

近年来，按照上述配矿互补原则及实验结果，河钢邯钢配矿结构中同化性较好的澳系矿粉占比45% ～ 50%，黏结相强度较强的致密巴卡粉和南非粉配比在25% 左右，同时考虑到烧结透气性和产量，国内精粉配比控制在5% ～ 10%，以此为框架调整并优化配矿结构，在烧结和高炉生产上取得了效果良好。435 m² 烧结机生产指标情况见表10，烧结矿质量指标情况见表11，3200 m³ 高炉生产指标情况见表12。

5 结论

( 1) 河钢邯钢烧结常用铁矿粉在化学成分上存在差异，同时在同化性、液相流动性、黏结相自身强度、铁酸钙生成特性等高温性能方面也存在明显差异。

( 2) 基于铁矿粉高温特性互补原理的烧结优化配矿，是在全面掌握铁矿粉常温特性和高温特性的基础上，在满足烧结矿化学成分要求的同时，实现铁矿粉在高温特性上互补搭配，提高烧结配矿针对性和有效性^［10］。对改善烧结矿质量指标、降低铁成本有着重要意义。

( 3) 针对实际生产情况，基于铁矿粉高温特性互补原则设计的配矿方案，通过烧结杯实验验证了这一烧结优化配矿技术的科学性和可行性，并有效地指导了实际生产，使烧结矿质量指标能够满足高炉强化需求，对高炉顺行、降低燃耗有着积极意义。

参考文献

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