高炉配加经济矿料生产实践*

魏太林 张晓亮 牛卫军，2 余丽娜

(1.安阳钢铁股份有限公司;2.武汉科技大学)

高炉配加经济矿料生产实践*

魏太林1张晓亮1牛卫军1，2余丽娜1

(1.安阳钢铁股份有限公司;2.武汉科技大学)

经济矿料通常由褐铁矿或半褐铁矿组成，含铁品位低、杂质多，在烧结中配加它是钢铁行业应对资源危机、降低生产成本的有效措施之一。安钢通过生产试验与理论探索，烧结经济矿料的使用量占到了铁矿粉消耗总量的50.1%，成本下降10%左右，完全适应了大配比经济矿料烧结生产。同时，高炉操作为适应低品位经济矿料采取了各种措施，实现了较好的技术经济指标。

经济矿料 褐铁矿 烧结 高炉

0 引言

随着我国钢铁产能的不断扩张，战略性资源的争夺日趋激烈，品质优良的铁矿石价格居高不下，采购变得日趋困难。从国内外矿石资源分布和烧结技术发展趋势来看，在烧结中配加低品位大比例廉价的经济矿料是钢铁行业应对危机、降低烧结成本、优化资源配置的有效措施之一［1－3］。显然，安钢作为一个中原钢铁企业，对低品位经济矿料在烧结和高炉中的生产研究是十分必要的。

大多数经济矿料都由褐铁矿或半褐铁矿组成，同时存在大量的对高炉有害的微量元素，如锌、钾、钠等，而且品位较低、杂质较多。褐铁矿是含水氧化铁矿石，是一种含结晶水约10%的赤铁矿，其化学式nFe2O3·mH2O，与高品质矿石的含铁品位和市场价格相比，两类铁矿石价格差别很大，在300～350元/t之间，但扣除SiO2后的含铁品位相差并不大。褐铁矿在国内外许多烧结厂已广泛使用，配比一般为10%～35%，以宝钢为首，褐铁矿的比例从15%逐步提高到2010年的35%;日本和韩国钢铁公司褐铁矿使用比例在30%以上，最高达到50%［4－8］。

1 配加经济矿料烧结实验研究

1.1 经济矿烧结特点

经济矿料中的褐铁矿结构疏松、吸水性强，还原性好，同化性好，而且SiO2含量偏高、烧损高。在生产烧结矿时，会有以下几方面问题产生:

1)由于密度小、填充率低和结晶水分解，又会造成烧结矿气孔率高、烧成率低等问题，影响烧结产量和质量;

2)吸水性强使烧结过程中需要的水分较大，对点火质量要求高，易形成过湿层;

3)SiO2含量偏高会使烧结矿品位降低，烧结过程中易形成硅酸钙不利于烧结矿质量和降低炼铁能耗;

4)虽然褐铁矿同化性好，但烧结过程中液相量中硅酸盐比例增大，流动性差，烧结料层内孔隙大，烧结矿强度差。

因此，高炉使用褐铁矿，一直是困扰炼铁企业的一大难题。在这方面，安钢经过努力攻克了这一难题。为克服褐铁矿对烧结矿质量的负面影响，满足高炉对烧结矿的要求，烧结车间从2010年开始进行了大量的试验和研究，对烧结生产过程的工艺技术参数和设备配置、操作条件进行了总体调整。最终，使烧结生产能够顺利接受高烧损经济矿料的生产条件，取得良好的质量指标。

1.2 经济矿料烧结实验数据

安钢配加经济矿料试验情况见表1，配加经济矿料试验的主要技术指标见表2。其中粉矿1、粉矿3结晶水含量达到了10.5%，属于褐铁矿，粉矿2结晶水含量在5.5%左右，属于半褐铁矿。

表1 配加经济矿料试验情况

表2 配加经济矿料试验的主要技术指标

试验中通过调节水炭和焦粉、熔剂粒度、料层调整等措施，寻找最优的工艺操作制度，以褐铁矿为主的烧结实验基本上取得成功。

2 配加经济矿料烧结工业生产实践

2.1 生产数据分析

通过实验研究，安钢经济矿料使用比例逐渐增大，如图1所示。2011年经济矿料最高配矿比例达到所用铁矿粉的50.10%，安钢2011年高比利经济矿料的大部分配比见表3，各配比所对应烧结矿化学成分见表4。由图1和表3、表4可以看出，烧结矿转鼓强度、筛分指数、小于10 mm粒级含量随经济矿料配比增高增加，其变化并不大，质量也稳定。

图1 烧结矿质量随经济矿料配比的变化

表3 2011年烧结配料结构%

表4 烧结矿化学成分 %

2.2 配加经济矿料烧结生产关键技术

经过多年来对经济矿料烧结生产技术的研究探索及实践，获得了以下经济矿料烧结的关键性技术:

1)针对罗泊河矿、扬迪粉等铁矿结晶水含量高、矿质疏松、吸水性强等特点，安钢提出了控制燃料粒度，增大混合料水分、增厚料层、处理料面、控制红火层的操作方法。

2)一般情况下不主张大温度烧结，容易造成局部过湿，影响透气性，但是大配比使用褐铁矿时，由于矿质疏松，吸水性强，考虑水分给料层带来的负面影响，将混合料水分控制在至8.5%～9.5%，满足烧结造粒需求的同时尽量降低同时考虑水分给料层带来的负面影响，提高大烟道温度至130℃～140℃。

3)在条件允许情况下尽量提高料层厚度，达到了超过栏板50 mm以上，控制边缘效应，同时采用刮料器适当压料并保持料面平整，可以起到增加混合料堆密度，提高负压控制垂直烧结速度和保证烧结料面点火的效果。

4)控制红火层厚度在150 mm以下，降低烧结温度促进铁酸钙液相的形成，从而达到提高烧结矿强度的目的。

3 高炉应对经济矿料的措施

3.1 缩小风口或使用长风口，适当降低冶炼强度

低品质矿杂质多、碱金属多，高炉以低品质矿为原料易造成高硫高砷高铝、大渣量等现象，容易造成炉缸不活、炉渣粘稠等，安钢高炉通过缩小风口面积或使用长风口，保证风口前的实际风速，提高煤气流向炉缸中心的穿透力，活跃炉缸工作状态，来降低此种弊端。

鼓风进入高炉具有一定的速度和动能，风口回旋区的形状和大小，反映风口进风状态，影响气流和温度分布，以及炉缸的均匀活跃程度。高炉冶炼要求回旋区有适宜的深度，过大或过小都将造成煤气流分布不均，中心或边缘过分发展。

改变风口尺寸、长度是高炉调整送风制度的重要手段。在入炉风量不变的情况下，缩小风口面积，风口前风速随之增大，鼓风动能就增大。在风压基本不变的情况下，缩小风口面积首先保证风口前鼓风速度，使煤气流克服大渣量的影响，尽量吹透中心，使炉内煤气流分布均匀。其次，适当降低冶炼强度，间接降低了每次出铁之间的渣量，利于高炉冶炼稳定顺行。

3.2 改变渣相，提高渣中MgO含量

保持炉渣合适的流动性，适当控制炉渣粘度在低品位矿冶炼工艺中至关重要。低品位矿冶炼，吨铁渣量明显增大，且低品位矿中Al2O3较高，炉渣中容易出现高熔点矿物尖晶石(熔化温度高达2135℃)，这种矿物尖晶石的结晶能力很强，在炉渣中极易形成固体，造成炉渣粘度大，流动性差。

MgO含量对炉渣粘度影响很大，炉渣中Al2O3含量和二元碱度确定时，随着MgO含量增加，在一定范围内粘度下降，流动性得到明显改善。因为加大渣中MgO含量可避免渣中出现高熔点的2CaO·SiO2，还可带入较多的 O2－离子，减少 Si－O、Al－O阴离子团的聚合度，破坏他们的网状结构，形成简单的单、双四面体结构。高炉操作时，把炉渣中MgO/Al2O3作为重要控制参数，通过配加蛇纹石增加渣中MgO含量，随着MgO在一定范围内的适当提高，炉渣组成进入低粘度的黄长石(2CaO·MgO·2SiO2)初晶区范围，在此区域内，熔化温度和炉渣粘度较低，从而改善了炉渣的流动性。

3.3 调整装料制度，适当发展边缘，保顺行

合理的装料制度对于高炉稳定顺行十分关键。无料钟布料，通过在炉内形成一定的布料平台和中心漏斗，确保矿石和焦炭在炉喉半径上有一个合适的矿焦比。由于焦炭的透气性比矿石好，矿焦比大的地方煤气在炉内上升的阻力也大;相反，矿焦比小的地方煤气在炉内上升的阻力就小。

安钢高炉重视用炉顶CO2曲线、炉喉十字测温来判断炉内煤气流的分布状况，透气性好的地方即较发展的地方通过的煤气流大，CO2含量低，炉喉温度较高;透气性不好的地方不易发展，通过的煤气流小，CO2含量高，炉喉温度较低。通过煤气曲线、炉喉十字测温判断炉内矿石及焦炭的分布，矿石多的地方透气性低，焦炭多的地方透气性好。利用多环布料和中心加焦，优化布料矩阵，确保中心气流畅通，同时适当发展边缘煤气流，使其达到较为合理的边缘和中心煤气流分布，在保证较好的煤气利用率的同时兼顾高炉稳定顺行。

4 结语

1)在烧结中配加经济矿料是钢铁行业应对资源危机、降低烧结成本的有效措施之一。安钢作为内陆钢铁企业，对经济矿料烧结生产及利用的研究是十分必要的。

2)安钢通过实验研究与不断探索，经济矿料的使用量占到了铁矿粉消耗总量的50.1%，成本下降了10%左右。2009年以来，安钢对烧结生产中低品位烧结矿的配比呈上升趋势，2011年为50%以上，适应了高比例经济矿料烧结冶炼。

3)安钢通过对经济矿料烧结技术的试验研究与不断探索，获得了关键性的技术，找到了适合安钢高炉冶炼需求的经济矿料生产及冶炼方法，并在高炉操作上主动调整，以适应这种低品位经济矿料入炉冶炼，较好地实现了低原料成本冶炼，实现了经济炼铁。

［1］郑志良.浅谈选别褐铁矿［J］.江西冶金，1998，18(6):36 －38.［2］张文生，徐之帅，张晋霞.新疆某褐铁矿选矿工艺流程试验研究［J］.科技资讯，2009(22):250－251.

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［7］高春庆，侯更合，钟素姣.宁夏某褐铁矿石选矿试验研究［J］.矿业快报，2007(11):45 －47.

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PRODUCTION PRACTICE OF ADDING ECONOMIC IRON ORES IN BF

Wei Tailin1Zhang Xiaoliang1Niu Weijun1，2Yu Lina1
(1.Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd. 2.University of Science and Technology Wuhan)

Economic iron ores consist of limonite or semi－ limonite with low Fe grade and more impurities.Adding economic iron ores in sintering production is one of the effective measures for facing resources crisis and reducing sintering cost in steel industry.Through experimental research and theoretical exploration，the amount of economic iron ores has increased to 50.1%，the cost reduced by about 10%，it can fully adapt to the sintering production with high ratio of economic ores.Meanwhile，some measures are taken for adapting the low quality iron ores in BF operation，good economical and technical target are finally obtained.

economic iron ores limonite sintering BF

2011－11－8