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許滿興

自上世紀(jì)80年代以來，高堿度燒結(jié)礦一直是我國高爐煉鐵的主要原料。無論從爐料組成比例、生鐵成本，還是廢棄物排放及環(huán)境保護(hù)來說，燒結(jié)礦生產(chǎn)對高爐煉鐵都有著舉足輕重的影響。燒結(jié)礦的質(zhì)量對高爐煉鐵的產(chǎn)量、能耗、生鐵質(zhì)量和高爐壽命均起著關(guān)鍵作用。燒結(jié)礦的質(zhì)量由化學(xué)性能、物理性能和冶金性能3部分組成，它們?nèi)唛g的關(guān)系是：化學(xué)性能是基礎(chǔ)，物理性能是保證，冶金性能是關(guān)鍵。

化學(xué)性能是基礎(chǔ)

燒結(jié)礦的主要化學(xué)性能包括品位、堿度和SiO2、MgO、Al2O3、FeO含量，以及S、P、Ka2O、Zn、Cl等有害元素的含量。

含鐵品位對燒結(jié)礦質(zhì)量的價值。含鐵品位是燒結(jié)礦質(zhì)量的核心，長期以來，提高燒結(jié)礦質(zhì)量的一個核心問題，就是不斷提高燒結(jié)礦的品位、降低燒結(jié)礦的SiO2含量。由于品位提高，渣量降低，高爐煉鐵的產(chǎn)量提高，燃料比降低。近幾年，有不少鋼鐵企業(yè)采用低品位、大渣量的做法，主觀愿望是降低成本，實(shí)際卻適得其反，造成大排放、高燃料比和低效的結(jié)果?？偨Y(jié)歷史的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)繼續(xù)走精料之路，才能實(shí)現(xiàn)低成本、低燃料比和高效煉鐵的目標(biāo)。

堿度對燒結(jié)礦質(zhì)量的價值。理論研究和多年來的生產(chǎn)實(shí)踐證明，高堿度是燒結(jié)礦質(zhì)量的基礎(chǔ)。由于燒結(jié)礦的質(zhì)量取決于其礦物組成，而燒結(jié)礦的礦物組成取決于堿度。對高爐煉鐵而言，燒結(jié)礦的最佳堿度范圍為1.90~2.30。在生產(chǎn)實(shí)踐中，燒結(jié)礦的強(qiáng)度和粒度，燒結(jié)礦的冶金性能均與其堿度直接相關(guān)。燒結(jié)礦的質(zhì)量與堿度密切相關(guān)，燒結(jié)生產(chǎn)必須堅(jiān)持高堿度的方向。

SiO2含量對燒結(jié)礦質(zhì)量的價值。SiO2是燒結(jié)礦質(zhì)量的一個重要元素，在燒結(jié)生產(chǎn)中，SiO2是燒結(jié)生成渣相的主要組分，也是燒結(jié)生成鐵酸鈣黏結(jié)相的重要組分。在燒結(jié)礦生產(chǎn)中，SiO2含量既不能太低也不能過高，最佳含量為4.6%~5.3%，0.1~0.3的Al2O3/SiO2是形成復(fù)合鐵酸鈣的重要條件。當(dāng)SiO2含量低于4.6%時，會因?yàn)樵嗖蛔阌绊憻Y(jié)礦的強(qiáng)度；當(dāng)SiO2高于5.3%后，隨硅酸鹽渣相增大，將影響燒結(jié)礦的強(qiáng)度和冶金性能。

Al2O3含量對燒結(jié)礦質(zhì)量的價值。對燒結(jié)礦的質(zhì)量而言，Al2O3含量也是影響質(zhì)量的一個重要因素。首先，一定的Al2O3/SiO2是燒結(jié)生成針狀復(fù)合鐵酸鈣的重要條件，燒結(jié)礦沒有Al2O3就不能生成SFCA，但含量不能太高，超過了2%，就會影響燒結(jié)礦的冷強(qiáng)度和RDI指數(shù)。燒結(jié)礦的Al2O3含量一般控制在1.0%~2.0%的范圍內(nèi)。

MgO含量對燒結(jié)礦質(zhì)量的價值。MgO含量對燒結(jié)礦質(zhì)量而言是一個負(fù)能量因素，它有利于改善燒結(jié)礦的低溫還原粉化性能這一優(yōu)勢，還是建立在降低燒結(jié)礦還原性的基礎(chǔ)上的。MgO在燒結(jié)過程中易與Fe3O4反應(yīng)生成鎂磁鐵礦（MgO·Fe3O4），阻礙Fe3O4在燒結(jié)過程中氧化為Fe2O3，降低鐵酸鈣相的生成，造成成品燒結(jié)礦的冷強(qiáng)度和還原性降低。燒結(jié)生產(chǎn)之所以要配MgO，是為了滿足高爐煉鐵爐渣流動性、脫硫和脫堿（K2O+Na2O）的需求。

FeO含量對燒結(jié)礦質(zhì)量的價值。FeO含量也是燒結(jié)礦的一個重要內(nèi)容，F(xiàn)eO含量的高低直接影響燒結(jié)礦的強(qiáng)度、粒度和冶金性能，燒結(jié)礦的FeO與配碳密切相關(guān)。燒結(jié)生產(chǎn)應(yīng)追求高強(qiáng)度、低FeO的目標(biāo)，目前FeO含量全國平均水平為8.40%~8.50%。有些企業(yè)為了追求高強(qiáng)度，片面提高FeO含量，這是既不科學(xué)又不合理的做法。燒結(jié)礦的強(qiáng)度與FeO有關(guān)，但取決于燒結(jié)礦的礦物組成。燒結(jié)礦不同礦物組成的強(qiáng)度列于表1，F(xiàn)eO含量對燒結(jié)礦質(zhì)量的影響列于表2。FeO含量高的硅酸鹽礦物相的強(qiáng)度都比較低，燒結(jié)礦并不是FeO含量越高強(qiáng)度越高，兼顧燒結(jié)礦的強(qiáng)度和冶金性能，F(xiàn)eO含量應(yīng)低于9%，6.5%~8.5%是最佳范圍。

S、P、Ka2O、ZnO和Cl等有害元素的含量是燒結(jié)礦質(zhì)量不可忽視的內(nèi)容。這些有害元素要進(jìn)行控制，它們的危害和限量列于表3。

物理性能是保證

強(qiáng)度和粒度是燒結(jié)礦的主要物理性能，除此之外，還有堆密度和孔隙度等。強(qiáng)度和粒度是燒結(jié)礦的重要質(zhì)量指標(biāo)，因?yàn)樗歉郀t上部透氣性的限制性環(huán)節(jié)。

不同高爐容積對燒結(jié)礦的強(qiáng)度和粒度有不同的要求，新修訂的《高爐煉鐵工程設(shè)計(jì)規(guī)范》列出了不同爐容對燒結(jié)礦強(qiáng)度、FeO和粒度的不同要求，詳見表4。

冶金性能是關(guān)鍵

燒結(jié)礦的冶金性能包括900℃還原性（RI）、500℃低溫還原粉化性能（RDI）、荷重還原軟化性能（TBS、TBE、△TB）和熔滴性能（TS、Td、△T、△Pm、S值），這些性能反映燒結(jié)礦在高爐冶煉過程中的性狀。

高爐爐內(nèi)含鐵爐料存在的狀態(tài)，可以分為塊狀、軟化狀和熔融滴落狀3種。高爐上部塊狀帶的阻力損失占高爐總壓損的15%，處于爐身下部和爐腰部位的軟化帶的阻力損失占總壓損的25%，處于爐腹部位的熔融滴落帶的阻力損失占高爐總壓損的60%。因此，影響高爐順行的主要部位是高爐下部的熔滴帶。正因?yàn)槿绱耍３指郀t長期穩(wěn)定順行的新理念是：高爐操作以控制高爐下部爐腹煤氣量指數(shù)為主，輔之以高爐上部布料操作，形成大平臺加小漏斗的煤氣分布曲線。

900℃還原性的優(yōu)劣不僅影響高爐上部煤氣利用率，而且影響其軟熔性能，即影響高爐下部的透氣性，因此它是一項(xiàng)基本的冶金性能，一般堿度1.9的高堿度燒結(jié)礦，其RI值應(yīng)大于85%。

500℃低溫還原粉化性能是燒結(jié)礦在高爐內(nèi)的低溫還原強(qiáng)度，它是高爐上部透氣性的限制性環(huán)節(jié)，高爐冶煉要求RDI+3.15≥72%。如果粉化指數(shù)低于60%，就應(yīng)該在入爐前對其做噴灑處理，以往噴灑CaCl2，但Cl元素進(jìn)入高爐帶來的危害太大，因此，現(xiàn)在改噴無Cl的新型環(huán)保產(chǎn)品以降低RDI指數(shù)。

高爐冶煉要求燒結(jié)礦的開始軟化溫度（TBS）高于1050℃，低于900℃的酸性爐料不利于高爐中部軟化帶的透氣性。燒結(jié)礦的軟化性能往往與熔劑的礦物形態(tài)相關(guān)。硅酸鹽的熔劑會降低TBS值，而碳酸鹽的熔劑有利于提高燒結(jié)礦的TBS值。

熔滴性能是燒結(jié)礦冶金性能最重要的一項(xiàng)性能，因?yàn)槿鄣螏У耐笟庾枇φ几郀t總阻力損失的60%以上，因此，應(yīng)重視燒結(jié)礦熔滴性能的改善，燒結(jié)礦的熔滴性能與其品位、SiO2、Al2O3、FeO、TiO2等成分的含量相關(guān)。高品位、低渣量、低Al2O3、低FeO的燒結(jié)礦，其熔滴性能均比較好，反之則比較差。高爐煉鐵要求綜合爐料的S值≤40(kPa℃)。