康学军 原波 路东锋
（陕钢集团龙钢公司）
摘要：针对龙钢公司现有原料的条件，调整烧结原料配比，设计多组烧结杯试验，烧结矿MgO含量从1.7%-2.5%之间变化。根据烧结杯试验过程及结果数据和其冶金性性能试验结果，综合考量MgO含量变化时对烧结矿质量的影响。
关键词：烧结矿MgO 冶金性能
1 烧结杯试验条件及方案
1.1 烧结杯试验条件
本次烧结杯试验结合考量烧结原料SiO2、Al2O3%、FeO等的基本稳定状态，对烧结原料进行调整，对燃料、返矿配比保持不变，而在改变烧结矿MgO含量时需要调整高镁石粉的变化，同时为了保证烧结矿碱度的稳定，生灰配比也需调整。烧结矿MgO含量过高或者过低，都对烧结矿质量产生不良影响。
烧结试验的MgO含量分别为1.7%、1.9%、2.0%、2.2%、2.3%、2.5%6个水平，固定烧结矿碱度和燃料配比。烧结杯试验在龙钢公司冶金实验室进行，烧结杯直径300mm，高1000mm。
1.2烧结杯实验方案如下
|
配比单 |
混匀矿% |
燃料% |
生石灰% |
返矿% |
高镁石粉 |
|
实验1 |
60.45 |
3.4 |
6.15 |
30 |
/ |
|
实验2 |
61.3 |
3.4 |
5.3 |
30 |
2.2 |
|
实验3 |
61.8 |
3.40 |
4.80 |
30 |
3.48 |
|
实验4 |
62.5 |
3.40 |
4.10 |
30 |
5.5 |
|
实验5 |
63 |
3.4 |
3.6 |
30 |
6.8 |
|
实验6 |
63.6 |
3.4 |
3 |
30 |
8 |
2 试验主要技术指标如下：
2.1 转鼓强度
图1
图1中，根据龙钢公司现有矿种及配料结构，不加配高镁石粉，烧结矿MgO含量为1.72%，转鼓强度表现较好。随着高镁石粉的配加与生灰的平衡调整，烧结矿MgO含量的不断提高，烧结矿转鼓基本呈先升后降的趋势，MgO含量在2.22%时转鼓强度最高，随后则逐步下降。MgO含量在2.53%时有明显的下降。
2.2成矿率
图2
图2中，烧结矿MgO含量在1.89%时，烧结矿的成矿率最高，随后随着MgO含量不断升高，则成矿率在逐步降低。MgO含量在1.72%为不配加高镁石粉，仅靠生灰调整碱度，其成矿率有较好的表现。
龙钢公司高镁石粉中MgO含量仅为18%左右，因此在提高烧结矿MgO含量时，高镁石粉必然会有较大幅度的配加比例，因而在烧结过程中会分解产生二氧化碳，对整体烧结矿成矿率有一定的影响。
2.3垂直燃烧速度
图3
从图3看，随着烧结矿MgO含量的提高，垂直烧结速度减慢。分析原因如下：配加更多的高镁石粉需要消耗较多的热量，在烧结燃料配比保持不变的情况下，烧结温度降低，烧结速度减缓。
2.4固燃单耗
图4
烧结矿MgO含量对燃料的影响如图，MgO含量在1.72%-2.53%的范围内，其含量增加对固燃单耗有较为明显的正线性关系。
2.5烧结矿冶金性能
针对不同MgO含量的烧结矿进行低温还原粉化性能、高温还原性能和荷重软熔滴落性能。
图5
由上图可知，随着MgO含量的逐步升高， MgO含量在1.72%增加到1.89%，低温还原粉化指数升高了10.89%，有明显的增加，随后低温还原粉化指数则呈缓慢增长态势。归其原因是由于烧结料中配加适量的 Mgo能提高酸盐体的结能力减少玻璃质含量。但增加量过多，则对烧结矿无有利作用，反而增加煤耗，降低烧结矿品位。
图6
图中看出，随着MgO配加量增加，烧结矿的还原性能略有下降，MgO是高熔点物质，在烧结过程中很难杯熔化，且与磁铁矿接触中容易与Fe3O4生成镁磁铁矿（Fe3O4·MgO）阻碍Fe3O4被氧化成Fe2O3，使烧结矿中生成的铁酸钙减少，从而影响烧结矿还原指数。
|
烧结矿MgO% |
T10 |
T40 |
TS |
Td |
△H |
最大压差∆Pmax(Pa) |
△T1 |
△T2 |
△T3 |
|
1.72 |
1233 |
1305 |
1332 |
1539 |
41.2 |
33370 |
72 |
306 |
207 |
|
1.89 |
1220 |
1299 |
1330 |
1549 |
42.3 |
40130 |
79 |
329 |
219 |
|
2.04 |
1248 |
1327 |
1345 |
1551 |
44.6 |
30198 |
79 |
303 |
206 |
|
2.22 |
1248 |
1319 |
1340 |
1565 |
42.6 |
37501 |
71 |
317 |
225 |
|
2.28 |
1240 |
1327 |
1355 |
1527 |
43.4 |
30329 |
87 |
332 |
217 |
|
2.53 |
1255 |
1333 |
1353 |
1576 |
41.7 |
34034 |
78 |
321 |
223 |
上表中6组实验软化开始温度有稳重上升的趋势，软化区间均相对较窄，在烧结矿MgO逐步增加中，MgO在1.89%时软化开始温度最低，为1220℃。在2.53%时软化开始温度最高，达到1255℃。6组实验啊中，MgO含量在2.04%时，最大压差最小，对高炉顺行最为有利。整个软熔区间和熔滴区间也最窄，对高炉顺行最为有利。因此在龙钢公司目前的配矿结构中烧结矿MgO含量在2.0左右为最佳。
3 结论
本次试验主要研究了烧结矿MgO含量对烧结过程及冶金性能的影响。由试验数据及分析得出以下结论：
（1）不加配高镁石粉，烧结矿MgO含量为1.72%，转鼓强度表现较好。烧结矿转鼓指数基本呈先升后降的趋势，MgO含量在2.22%时转鼓强度最高，随后则逐步下降。MgO含量在2.53%时有明显的下降。
（2）烧结矿MgO含量在2.04时成矿率达到最高，随后随着MgO含量的升高成矿率下降，MgO含量在2.53%时成矿率有明显的下降。
（3）随着烧结矿MgO含量的提高，生灰配比明显降低，垂直烧结速度减慢，烧结时间延长，烧结矿固燃单耗呈增加趋势。
（4）随着MgO含量的逐步升高， MgO含量在1.72%增加到1.89%，低温还原粉化指数升高了10.89%，有明显的增加，随后低温还原粉化指数则呈缓慢增长态势。高温还原指数呈缓慢下降趋势。因此增加MgO含量，并没有带来明显的冶金性能指标提升，反而降低烧结矿品位，从而影响高炉入炉品位。
提高烧结矿MgO含量有利于提高软化开始温度，有利于整个软熔区间下移。但是滴落温度也有明显升高的趋势。烧结矿MgO含量在2.04%时，最大压差最小，对高炉顺行最为有利。整个软熔区间和熔滴区间也最窄，对高炉顺行较为有利。
根据上述几点综合考量，在龙钢公司现行的原料结构条件下，为平衡烧结过程、高、低温冶金性能，烧结矿合理的MgO含量宜控制在2.04%左右时其冶金性能、烧结矿理化性能可达到较好的平衡状态。
注：以上观点及结论，全部基于实验数据分析所得， 生产过程中根据不同工况会有不同变化。