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燒結礦的質量好壞，要看化學性能、物理性能和冶金性能三方面的內容?；瘜W性能是基礎，物理性能是保證，冶金性能是關鍵。燒結礦質量的好壞，對于高爐冶煉的主要操作指標是如何發(fā)生作用的?這也要從化學性能、物理性能和冶金性能三方面來詳細分析。
燒結礦化學性能對高爐冶煉指標的影響
2016年我國幾家企業(yè)燒結生產主要技術質量指標列于表1。
品位和SiO2含量對高爐冶煉主要操作指標的影響。在常態(tài)下，入爐礦品位變動1%，高爐燃料比會變動1%~1.5%，產量變動2%~2.5%。確認了爐料結構燒結礦的比例，即可計算出燒結礦品位變動1%對高爐燃料比和產量的影響。入爐礦SiO2含量變動1%，影響渣鐵比30kg/t~35kg/t，100kg渣量將影響燃料和產量各3.0%~3.5%，有了燒結礦的入爐比例，乘以比例即是燒結礦SiO2含量變動對高爐主要操作指標的影響。
值得指出的是，近年來一些企業(yè)還受著“低品質礦冶煉新技術”的影響，片面追求低成本，入爐礦品位低至53%~54%，造成渣鐵比接近500kg/t，燃料比高于560kg/t。這樣的指標根本不是低成本和高效益，這樣的結果值得企業(yè)經營者考慮。
燒結礦堿度對高爐冶煉主要操作指標的影響。堿度是燒結礦質量的基礎，生產實踐證明，燒結礦的最佳堿度范圍是1.9~2.3。當堿度低于1.85，每降低0.1的堿度，將影響燃料比和產量各3.0%~3.5%。據了解，在實踐生產中，降低堿度對高爐燃料比的影響遠高于3.5%的比例。要注意的是，在近年生產中，還有一些企業(yè)的燒結礦堿度低于1.80甚至低于1.70。應該認識到堿度對燒結礦質量和高爐主要操作指標的影響，幾家企業(yè)不同燒結礦堿度的高爐主要操作指標列于表2。
燒結礦的MgO和Al2O3含量對高爐冶煉主要操作指標的影響。MgO和Al2O3都是高爐爐渣的重要成分，一定量的MgO含量有利于改善爐渣的流動性，并有利于脫硫和脫堿?？紤]到MgO對燒結礦質量主要是負面影響，而燒結礦提高MgO含量會明顯增加燒結礦成本，當然也增加了生鐵成本，故近年來不少高爐提倡低MgO/Al2O3冶煉。據不完全統(tǒng)計，全國已有40多座高爐將MgO/Al2O3從0.6降低到0.4的水平，在常態(tài)下，燒結礦MgO含量應控制在1.6%~1.8%，不要高于2.0%;在高爐渣Al2O3不高于17%的條件下，MgO不高于9%是合理的。正常情況下，燒結礦的Al2O3含量不高于2%。近幾年，隨著進口鐵礦資源Al2O3含量不斷升高，我國燒結礦和高爐渣的Al2O3含量都有升高的趨勢，但為了降低成本去采購高Al2O3礦，實行高鋁、高鎂、大渣量、高燃料比的做法是不科學不合理的。它不僅與高爐煉鐵的精料方針背道而馳，也達不到低成本高效益的目的。
一般情況下，爐渣的Al2O3含量保持在13%~15%的水平，高于15%后，會降低爐渣的流動性和脫硫效果。已有的實驗研究發(fā)現(xiàn)，高爐渣的Al2O3含量不高于17%，能保持高爐的穩(wěn)定和順行。
燒結礦的FeO含量對高爐冶煉主要操作指標的影響。燒結礦的FeO含量應≤9%，適當的FeO有利于燒結礦的強度，但不是FeO含量越高燒結礦強度越好。有些企業(yè)煉鐵廠廠長提出，F(xiàn)eO含量不得低于9.5%，甚至不得低于10.5%。從燒結礦的質量出發(fā)，F(xiàn)eO含量高就意味著高配碳和高溫燒結，高溫燒結生產不出優(yōu)質燒結礦，不利于改善高爐冶煉指標。高FeO燒結礦影響燒結礦的還原性，不利于提高產量和降低燃料比，燒結礦的FeO每提高1%，會影響高爐產量和燃料比各1.0%~1.5%。
S、P、Ka2O、ZnO、Cl等有害化學成分對高爐冶煉主要指標的影響。S和P對高爐過程的影響早已進入常態(tài)化，當前煉鐵工作者應重視Ka2O、ZnO、Cl對高爐煉鐵過程的危害和破壞。多年來的高爐煉鐵實踐證明，低堿度(爐渣堿度低于1.05)能有效排堿(Ka2O、Na2O)，高頂溫(爐喉溫度大于550℃)能有效排ZnO。但Cl的危害和破壞往往被忽視，現(xiàn)在尚有幾家大鋼企還在對燒結礦噴灑CaCl2溶液。CaCl2進入高爐后，爐料中的Ka、Na將CaCl2的Ca置換出來，生成KCl和NaCl蒸汽，在高爐內循環(huán)富集，破壞爐料運動和焦炭質量，腐蝕和破壞風口。因此，必須對Cl元素進入高爐后的危害和破壞作用引起重視。
燒結礦物理性能
對高爐冶煉指標的影響
不同容積的高爐對燒結礦的強度和粒度都有一定的要求，燒結礦的強度不夠就會產生粉末。經驗數據證明，小于5mm的粉末每增加1%，燃料比會升高0.5%，產量降低0.5%~1%。
粒度是影響煤氣利用率和燃料比的一個重要因素，高爐煉鐵不是原料的粒度越大透氣性越好，也不是粒度越小越好，總的來說應該是小而勻，中小高爐粒度以10mm~25mm為宜，大于3000m3的大高爐粒度以25mm~40mm為主。適當縮小燒結礦粒度，改善高爐上部塊狀帶的還原性值得煉鐵工作者關注。法國索里梅公司2813m3高爐，入爐燒結礦的粒度從15mm縮小到13mm，粒度5mm~10mm的比例從30%增加到34%，粒度大于25mm的比例從23%降低到17%。該高爐渣鐵比為305kg/t，風溫1250℃，由于縮小燒結礦的粒度，該高爐創(chuàng)造了燃料比439kg/t的世界紀錄。
燒結礦冶金性能
對高爐冶煉指標的影響
燒結礦還原性對高爐冶煉主要操作指標的影響。燒結礦還原性取決于其礦物組成和氣孔結構，還原性不好的燒結礦裝入高爐后，首先會影響高爐上部塊狀帶的煤氣利用率，造成高爐內上部間接還原減少、直接還原增加，影響高爐的燃料比和產量。經驗數據顯示，入爐礦的直接還原變動10%，影響高爐燃料比和產量各10%。多數高堿度燒結礦的900℃還原性應≥85%，燒結礦的氧化鎂和亞鐵含量高均會明顯降低燒結礦的還原性。
燒結礦低溫還原粉化性能對高爐主要操作指標的影響。燒結礦在低溫下還原產生粉化的原因主要是骸晶狀赤鐵礦(又稱再生赤鐵礦)在低溫還原過程中發(fā)生晶格轉變產生的極大內應力，導致燒結礦碎裂。除此之外，礦種、配碳、TiO2和Al2O3含量過高等因素也會導致燒結礦產生低溫還原粉化，這是影響高爐上部塊狀帶透氣性的限制性環(huán)節(jié)。已有的生產實踐數據證明，燒結礦的RDI-3.15每增加10%，影響高爐產量3%以上，燃料比升高1.5%。
燒結礦荷重還原軟化性能對高爐冶煉主要操作指標的影響。燒結礦的荷重還原軟化性能取決于其礦物組成和氣孔結構強度。開始軟化溫度的高低往往是其氣孔結構強度起主導作用的結果，軟化終了溫度往往是礦物組成起主導作用。關于荷重軟化性能對高爐主要操作指標的影響，國內外僅有意大利的皮昂比諾公司在其4號高爐上做過統(tǒng)計，含鐵原料的開始軟化溫度(TBS)由1285℃提高到1335℃，高爐的透氣性ΔP由5.2kPa降低到4.75kPa，產量提高了16%，這可說明燒結礦的荷重還原軟化性能對高爐操作指標的影響不容忽視。
燒結礦的熔滴性能對高爐主要操作指標的影響。熔融滴落性能簡稱熔滴性能，是燒結礦最重要的冶金性能，因為熔融滴落帶的阻力損失占高爐總壓損的60%，這也是近年來高爐操作由過去長期以高爐上部操作為主轉變?yōu)橄虏坎僮鳛橹?，形成新的高爐操作理念的原因所在。美國學者L.A.Hass等提出，對高爐爐料來說，熔滴性能總特性值(S)≤40kPa·℃是適宜的。
為了掌握和改善燒結礦的熔滴性能，煉鐵工作者認識和理解TS(開始熔融溫度)、Td(開始滴落溫度)和ΔPm(最大壓差值)的取決條件是十分必要的。
開始熔融溫度(Ts)也即壓差開始陡升溫度(ΔPs)取決于FeO低熔點渣的熔點。含F(xiàn)eO高的爐料，會較早地造成壓差開始陡升。而渣相中的FeO取決于爐料被還原的程度。
開始滴落溫度(Td)取決于渣相熔點和金屬滲碳反應。高堿度燒結礦由于含F(xiàn)eO低和還原性優(yōu)良，渣熔點高，滴落溫度也就高。
燒結礦在高爐內熔滴帶最大壓差值(ΔPm)取決于渣相量和渣相黏度的高低。一般品位低、渣鐵比高、Al2O3或TiO2含量高的燒結礦ΔPm值高。
對改善燒結礦質量的認識
綜上所述，筆者認為，燒結礦的質量由化學性能、物理性能和冶金性能組成，它們三者之間的關系為：化學性能是基礎，物理性能是保證，冶金性能是關鍵。燒結礦的化學性能主要考慮品位、SiO2含量、堿度和MgO、Al2O3、FeO含量，以及S、P、Ka2O、ZnO、Cl等有害化學成分的含量。含鐵品位是燒結礦質量的核心，高堿度是燒結礦質量的基礎，燒結礦生產追求高料層、高堿度、高還原性和低碳、低亞鐵的三高兩低目標。高MgO、高Al2O3、高FeO和大粒度的高溫型燒結不是燒結生產的方向，低碳厚料層的低溫燒結才是燒結生產的方向，優(yōu)良的燒結礦質量有利于實現(xiàn)高爐低燃料比煉鐵。優(yōu)良的冶金性能是燒結礦質量的關鍵，煉鐵工作者為改善高爐操作指標，應重視和關注燒結礦冶金性能的改善。
