李向荣 马银刚

（唐山天茂实业有限公司）

我们知道，高炉要炼好铁，首先要炼好渣。为了减小渣量，都希望用低硅低铝的原料，但是随着铁矿资源的开发利用，铁原料中的氧化铝含量不断上升。为了保证渣的流动性，确保高炉的稳定顺行，就必须保证合理的镁铝比，业内一般控制在0.5-0.7之间。在无法降低热氧化铝的前提下，就必须寻求提高氧化镁的途径。那么氧化镁从哪里来呢？获得途径只有两个：烧结矿和球团矿。过去高炉的炉料结构一般是以高碱度、高镁的烧结矿配酸性球团矿作为主要模式，但是高品质的烧结矿崇尚自然镁，烧结矿中添加镁属于负能量，高镁烧结不仅会明显降低品位、降低还原性能，还会降低强度，提升焦比。所以钢铁工业发展指南中提出，要增加高炉料中球团矿的配比并大力发展复合添加剂在球团矿中的普及应用。提高球团矿中的氧化镁含量，减轻烧结矿压力，从烧结矿中向球团矿中转移一部分镁，成了业内的共识。球团矿中增加镁含量是正能量，球团矿中镁含量增加到1.9%以后，对改善冶金性能有以下几点好处：

1、球团矿在高炉中的还原膨胀率是重要的冶金性能指标，主要是Fe₂O₃转化成Fe₃O₄ 过程中会发生从六方晶到立方晶的转变，晶格常数变化会使球团矿体积变大。球团矿的还原膨胀率国际标准是小于20%，大于30%为灾难性膨胀，高炉不能用，会使高炉透气性变差，炉况恶化。而镁的加入，则Fe₂O₃不转化为Fe₃O₄，而是直接转化成FeO与MgO的共融体，有效抑制球团矿的异常膨胀。

2、因球团矿中氧化镁的加入，形成的铁酸镁的熔点是1713度，硅酸镁的熔点是1890度，斜顽辉石熔点是1557度，斜顽辉石与二氧化硅的化合物熔点是1543度。均比铁酸钙的熔点1216度要高，所以镁质球团矿可以提高软熔温度80-160度，并且使软熔区间变得狭窄，能有效改善高炉的透气性。

1、镁质球团矿可以提高还原度60-120%，使高炉还原受抑制减少，提高炉内间接还原率，使高炉炉况顺行、稳定，并提产、降焦比。

2、改善炉渣的稳定性：大量研究和生产实践证明，高炉炉渣的稳定性与镁铝比直接相关。随着铁矿资源的开发利用，氧化铝含量不断上升。而氧化铝的升高会影响炉渣的流动性，即渣黏度增加。而炉渣黏度对高炉冶炼进程有很大影响。黏稠的初渣和中渣会阻碍料柱中焦炭孔隙的气流通道，妨碍高炉下部顺行和强化冶炼，容易引起高炉难行和下部悬料，黏稠的终渣容易造成炉缸堆积，烧坏风口和渣铁不分，影响高炉正常生产。要解决炉渣黏稠的问题，改善炉渣的流动性，炼铁工作者的经验往往是提高氧化镁的含量。

基于以上几点，业内很早就开始了对镁质球球矿的研究工作，从迁安地区的发展过程看，大体经历了以下几个阶段；

1  单独用轻烧镁粉替代膨润土来生产镁质球团矿

2005年，燕钢最早试用轻烧镁粉代替膨润土，来生产镁质球团矿，该实验进行了大概一个月，球团中的氧化镁含量明显上升，但是一系列的瓶颈也突显了出来：因轻烧镁粉虽然细度很高，负200目达到了97%，但是它不具有膨胀性、分散性和黏结性，即使配加量达到了6%，生球强度也只有两次，成球差，主体含粉量高，燃烧室压力达到了18千帕，同时也极大的加大了皂土岗位和主体岗位的劳动强度，提高了辅料成本，因此在实验一个月以后就停止使用，生新用膨润土生产普通的酸性球团矿。

2  轻烧镁粉和膨润土配合使用

为了生产镁质球团矿，2014年6月，鑫达钢铁组织技术人员去松钢参观考察，学习轻烧镁粉与膨润土配全使用的技术。同年的7月开始进行生产实践，现将本次实践活动总结如下：

1）原料情况：

铁精粉成分如下表：

膨润土成分如下表：

轻烧镁粉成分如下：

2）实验过程：

膨润土还是原来的2.5%配比，轻烧镁粉按2%配加，主体焙烧温度按原来的1040度不变。经过为期一周的实验，发现有利于成球，而且能增加生球的抗压强度，从9.7N增加到了10.5N。但是炉内含粉量较大，成品球的转鼓指数从91.33下降到89.66，经分析认为铁酸镁熔点高，应适当增加焙烧温度，于是提升了25度，按1065度进行焙烧，经4个小时以后，炉内含粉量明显下降，经12小时以后，转鼓强度从89.66提升到92，生产能够稳定连续，现将单用膨润土与配全使用的成品情况总结成下表：

从球团生产方面看，用膨润土配合轻烧镁粉使用以后，会有以下几方面的好处：

1.有效防止结块和结圈：我们知道，球团生产最大的生产事故就是结块（竖炉）或结圈（回转窑），主要原因就是温度控制不准确。而镁加入以后，因为铁酸镁的熔点是1713度，所以扩大了焙烧温度的区间，极大的减少了生产事故及由此衍生的安全事故。并且焙烧温度增加以后，球团矿结构致密，抗压强度增加。

2.增加造球性能和减少生筛的返料量。实践证明，加入适量的镁粉以后，成球更快，粒度也更趋于均匀。生筛返料量减少，而且球盘流料板及篦条粘料现象也得到明显改善。

缺点如下：

1）因焙烧镁质球团矿的温度提高了25度，吨矿的煤气消耗由原来的233立提高到233立，增加了3立的煤气消耗。

2）因原设计的膨润土下料仓是一用一备，用轻烧镁粉以后，一个用于膨润土，一个用于轻烧镁粉，一旦出现配料小皮带故障，就会导致停产或者成分的波动。

3）小包轻烧镁粉增加了工人的劳动强度。

3  使用镁质复合添加剂取代膨润土和轻烧镁粉

基于用轻烧镁粉和膨润土合用有以上缺陷，一种新型的球团专用镁质复合添加剂应运而生，该种添加剂是由优质的膨润土与轻烧镁粉按一定比例混匀，再加入一定比例的抗爆剂及高分子粘结剂配制而成的一种专利产品。2017年曾在鑫达钢铁进行实验，后来在天茂获得了成功，在生产镁质球团矿领域走在了同行业的前列，不仅减轻了工人的劳动强度，成功将成品球团的镁含量提升到了2.1%。同时还有以下优势：

1）从配加量看，相同物料直接加镁质添加剂，配加量在4.5%，而配加皂土和轻烧镁粉，配加量分别为2.8%和2.5%，总配加量5.3%，镁质添加剂比用两种配合的总配加量减少了0.8个百分比，理论上全铁会增加约0.5%。

2）从配加方式看，镁质添加剂只用一个料仓下料，而轻烧镁粉加皂土必须用两个仓下料，一个仓下料可以有备用仓，配料设备发生故障不用停产，而两个仓下料一旦发生故障就必须停产处理。同时一个仓下料每个时也会节约一度电。

3）从成本看，轻烧镁粉价格每吨1040元，皂土地每吨355元，镁质添加剂每吨455元，那么用皂土加轻烧镁粉的吨矿辅料成本就是35.94元，用镁质添加剂的吨矿辅料成本就是20.48元，吨矿成本下降15.46元。

从球团角度看，配加镁质添加剂具有明显优势，这一新生事物的有继续研究和推广的价值。

附  镁质复合添加剂的成分表