汉钢进口粉矿对生铁成本的影响研究

李 楠， 柳文斌

（陕钢集团汉中钢铁有限责任公司， 陕西 汉中 724200）

随着我国钢铁工业不断发展，国内矿产量已不能满足需求，自1985 年我国进口1 000 万t 铁矿石以来，每年进口铁矿石急速递增，2016 年铁矿石进口量为10.24 亿t[1]。陕钢集团汉中钢铁有限责任公司（全文简称汉钢）无自有矿山，进口矿使用比例高达70%以上，但因进口矿产地不同，造成化学成分、粒度组成、矿物组成和水化程度、烧结性能各不相同。如何用好进口矿，对汉钢降低铁前成本具有重要的研究价值。

1 汉钢进口粉矿质量指标、价格

1.1 进口粉矿质量指标

汉钢使用的进口粉矿中赤铁矿主要为巴西矿和南非矿，其中巴西矿以巴西卡粉、巴西粗粉及巴西混合粉为主；褐铁矿以澳粉为主，主要为麦克粉、纽曼粉、PB 粉及金布巴粉等主流矿粉，具体见表1。

表1 进口粉矿指标

1.2 进口粉矿采购价格

为合理的对汉钢进购的进口粉矿进行性价比评价，进口粉矿的采购价格统一取自2017 年某一阶段市场价格（见表2）。

表2 进口粉矿价格 元/t

2 烧结配矿技术要求

铁前炉料优化以高炉成本、生产技术要求为中心，在满足高炉生产技术要求的前提下优化炉料结构，追求成本效益最大化。

2.1 考虑环保排放要求配矿

根据国家环保要求烧结烟气脱硫后ρ（SO2）不得超过200 mg/m3，该汉钢脱硫采用生石灰-石膏法脱硫，要求脱硫入口ρ（SO2）≤2 000 mg/m3，根据实践经验，为达到此要求，日常配矿中混匀矿w（S）按≤0.30%控制。

2.2 合理控制烧结矿w（SiO2）及碱度

SiO2、CaO 是烧结矿中主要黏结相的组成，主要以FeO·SiO2、CaO·Fe2O3以及固溶Si、Al 生成复合铁酸钙等形式存在，强度及还原性均较好的为复合铁酸钙。汉钢烧结矿w（SiO2）控制原则为4.8%～5.5%，烧结矿碱度控制范围1.80～2.20，按“低硅高碱、高硅低碱”的方针调控烧结矿碱度，这不仅是保证烧结矿质量的要求，也是平衡铁前炉料结构的需要。

2.3 控制烧结矿w（Al2O3）

适当的w（Al2O3）在烧结中应为m（Al2O3）/m（SiO2）=0.1～0.3。Al2O3元素属高熔点物质，在烧结条件下，它不能单一被熔化，对复合针状铁酸钙的形成有促进作用，富余的Al2O3会在玻璃相析出，影响成品烧结矿的转鼓指数和低温还原粉化率。根据该公司实践，烧结矿w（SiO2）控制约4.8%～5.5%，w（Al2O3）为2.0%～2.3%，烧结矿低温还原粉化率（+3.15 mm）低于70%，同时考虑高炉炉渣要求w（Al2O3）≤15.0%，因此烧结配矿中原则上要求烧结矿w（Al2O3）≤2.0%。

2.4 低MgO 烧结

MgO 在与磁铁矿接触过程中，易与Fe3O4生成镁磁铁矿（Fe3O4·MgO），阻碍Fe3O4被氧化成Fe2O3，使烧结过程生成铁酸钙相的量减少，从而影响烧结矿的冷强度和还原性，因此，烧结矿MgO 不宜高。但因汉钢高炉m（Mg）:m（Al）的控制要求为≥0.50，采取在球团配加高镁的精矿粉，降低烧结MgO 添加量，烧结矿中w（MgO）约1.5%～1.8%。

2.5 控制烧结原料有害元素

1）严格控制进厂铁矿石有害元素含量，进厂铁矿石有害元素必须满足以下条件：w（Pb）≤0.10%，w（As）≤0.07%，w（Zn）≤0.15%，碱金属≤0.30%，围绕高炉有害元素要求做好原料采购、配矿工作。

2）减少除尘灰在烧结的配加，将有害元素含量较高的烧结机头2 号、3 号、4 号电场除尘灰及高炉煤气布袋除尘灰外销。

3 进口粉矿性价比测算

3.1 进口粉矿性价比评定方法

考虑到用传统的“单烧”等方法评价矿石的优劣时，因烧结矿中酸性、有害元素不同，不能很好的说明该矿的价值及其在综合配矿中的作用[2]，汉钢采用综合品位性价比法对进口粉矿进行评价。

综合品位的计算公式为：

综合品位=[w（TFe）/（1-ILO）]/[100+2R2（w（SiO2）+w（Al2O3））/（1-ILO）-2（w（CaO）+w（MgO））/(1-ILO）+2（w（S）+w（P））/(1-ILO）+5(碱金属+w（PbO）+w（ZnO））/（1-ILO）]×100%

式中：R2为炉渣二元碱度；其余均为铁矿粉的化学成分；ILO为烧损值。

综合品位性价比=表观品位价/综合品位价。

3.2 进口粉矿性价比排名

根据汉钢进口粉矿的质量指标及同一阶段采购价格，使用综合品位法测算性价比结果见表3。

表3 进口粉矿性价比

从表3 可以看出，在目前质量指标及价格情况下，汉钢进购进口粉矿性价比排名：巴西卡粉＞PB粉＞麦克粉＞纽曼粉＞金布巴粉＞南非粉＞巴混＞高硅巴粗；这一排名与实际生产及用其他评价方式测评结果基本一致。

4 不同进口矿配比下生铁成本情况

结合以上进口矿性价比排名，赤铁矿优先使用巴西卡粉、不能满足生产时使用巴西混合粉、南非粉，高硅巴粗不建议使用；褐铁矿优先使用PB 粉、麦克粉，其次使用纽曼粉、金布巴粉。

在满足以下条件下，具体如下：烧结矿w（SiO2）为4.8%～5.5%；烧结矿碱度控制范围1.90～2.20；烧高炉炉渣w（Al2O3）≤16.0%，保证烧结矿w（Al2O3）≤2.0%。

烧结矿配矿方案、烧结矿成分以及生铁成本情况见表4、表5。

表4 不同配比下烧结配矿方案 %

表5 烧结矿成分及生铁成本情况

从表4 可以看出，烧结配矿中40%～60%水化程度中等的褐铁矿+40%～60%赤铁矿，烧结矿质量最好，生铁成本最优；当赤铁矿比例小于40%时或大于60%时，烧结矿质量变差，成本升高。故汉钢公司适宜的配矿结构为40%～60%水化程度中等的褐铁矿+40%～60%赤铁矿。

5 结论

1）汉钢必须坚持进口粉矿性价比评价制度，严格按照“逢进必测性价比”的原则，确保进购进口矿“质优价廉”；建议汉钢进口粉矿评价采用综合品位性价比法。

2）按照目前汉钢进口粉矿的特性及使用情况，建议汉钢合理的配矿结构为：40%～60%水化程度中等的褐铁矿+40%～60%的赤铁矿。