張樹(shù)江，蔣中秋，朱立光，張彩軍

(1.河北津西鋼鐵集團(tuán)正達(dá)鋼鐵公司，河北唐山 063000;2.河北聯(lián)合大學(xué)冶金學(xué)院，河北唐山 063009)

河北津西鋼鐵集團(tuán)正達(dá)鋼鐵有限公司對(duì)球團(tuán)礦的質(zhì)量高度重視，為了進(jìn)一步滿足公司高爐冶煉的要求，提高目前生產(chǎn)的球團(tuán)礦質(zhì)量，改善燒結(jié)礦質(zhì)量，提高煉鐵精料水平，極大地促進(jìn)煉鐵高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的提升，目前該公司高爐爐料結(jié)構(gòu)為高堿度、高氧化鎂燒結(jié)礦+普通酸性球團(tuán)。此爐料結(jié)構(gòu)存在著球團(tuán)礦的冶金性能中荷重軟化初始溫度低，造成球團(tuán)礦在高爐中高溫區(qū)提前融化，影響高爐高溫區(qū)的透氣性，妨礙了鐵礦石的間接還原，影響高爐的焦比和產(chǎn)量。因此建議生產(chǎn)MgO球團(tuán)，既提高球團(tuán)礦的軟化性能，還可以降低燒結(jié)礦的MgO，改善燒結(jié)礦還原性，還可以提高燒結(jié)成品率，提高燒結(jié)礦產(chǎn)量，緩解現(xiàn)燒結(jié)礦供應(yīng)不足之現(xiàn)象。基于該廠生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況，要求不做大的設(shè)備改造，并且要求成本不要上升的前提，使用鎂質(zhì)添加劑，提高球團(tuán)MgO含量。

1 理論研究

球團(tuán)礦的高溫性能主要取決于:1)球團(tuán)還原過(guò)程中球團(tuán)中心存在著未還原的FeO，它與其他渣相成分反應(yīng)生成低熔點(diǎn)的液相;2)FeO本身的熔融性能。改善球團(tuán)礦高溫性能的根本途徑就是提高以上兩相的熔融溫度。MgO的加入正起了這個(gè)作用。從MgO-FeO系統(tǒng)狀態(tài)圖可看出，隨固溶的MgO量的增加，使系統(tǒng)的熔點(diǎn)提高。

酸性球團(tuán)礦中加入MgO可能形成的幾種礦物熔點(diǎn)為:鐵酸鎂(MgO·Fe2O3)1720℃，斜頑輝石(MgO·SiO2)1525℃鎂橄欖石(2MgO·SiO2)1890℃，都比鐵橄欖石(2FeO·SiO2)1205℃及富氏體(FexO)1369℃高。

對(duì)于酸性球團(tuán)礦，其本身的熔融溫度不高，因此在高溫還原時(shí)很容易出現(xiàn)熔融渣，球團(tuán)礦軟化變形，氣孔被熔渣堵塞，球表層生成一層致密的金屬殼，影響還原的進(jìn)行。使得球團(tuán)礦的中心部分還原不完全，結(jié)果將形成一熔融的未還原的核。核中未還原的FeO降低了熔點(diǎn)促使了正硅酸鐵(2FeO·SiO2)的形成，而它是很難還原的。正硅酸鐵(2FeO·SiO2)在1000℃開(kāi)始形成。非直接還原將是很困難的，這樣焦耗就將增加。

MgO球團(tuán)礦由于固溶了高熔點(diǎn)礦物，使得本身的軟融溫度得以提高，盡量避免了上述現(xiàn)象的發(fā)生，提高了間接還原，降低了焦比。

MgO球團(tuán)礦能防止球、球之間，球、礦之間的熔融粘結(jié)，無(wú)疑對(duì)降低爐料料層阻力損失，降低軟融帶的厚度，提高煤氣利用率是有益的。這也是降低焦比、提高煉鐵產(chǎn)量的原因。

球團(tuán)礦的MgO提高在保證高爐造渣的前提下，可以降低燒結(jié)礦的MgO，提高燒結(jié)礦中鐵酸鈣的含量，減少還原性差、強(qiáng)度低的鐵酸鎂的含量，達(dá)到提高燒結(jié)礦強(qiáng)度和冶金性能的目的。

2 實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果分析

2.1 實(shí)驗(yàn)方案

降低燒結(jié)礦的MgO含量，對(duì)球團(tuán)礦取消膨潤(rùn)土的添加，改加入鎂質(zhì)添加劑。球團(tuán)礦、燒結(jié)礦化學(xué)成分見(jiàn)表1所示。

表1 球團(tuán)礦、燒結(jié)礦化學(xué)成分

具體配料方案和預(yù)計(jì)效果見(jiàn)表2和表3所示。

表2 預(yù)計(jì)生產(chǎn)MgO球團(tuán)礦及燒結(jié)礦效果分析

生產(chǎn)MgO球團(tuán)礦對(duì)高爐成本影響預(yù)計(jì)效果如表3所示:

表3 生產(chǎn)MgO球團(tuán)礦對(duì)高爐成本影響

從表2和表3可以看出添加鎂質(zhì)添加劑后增加球團(tuán)礦的MgO含量，可以使球團(tuán)礦的生產(chǎn)成本明顯降低，球團(tuán)礦TFe略有降低但不明顯;燒結(jié)礦的成本略有增加;但高爐的入爐礦成本降低，煉鐵成品明顯的降低。預(yù)計(jì)效果顯著。

2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要求將鎂質(zhì)添加劑的MgO上調(diào)至40%以上發(fā)符合實(shí)驗(yàn)要求，球團(tuán)礦MgO含量調(diào)整至1.85%左右，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)要求

2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中生球水份控制在7.6%，落下大于4次，抗壓1.8kg，能滿足豎爐焙燒物理要求

3)鎂球焙燒溫度高，豎爐煤氣燃燒溫度提高了60℃，這勢(shì)必提高了煤氣使用量，提高了豎爐的熱量，提高了生球干燥效果，提高了豎爐的產(chǎn)量，球團(tuán)產(chǎn)量比使用鎂質(zhì)添加劑前提高40噸/天。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4、5所示

表4 燒結(jié)礦、球團(tuán)礦冶金性能對(duì)比

表5 爐料結(jié)構(gòu)冶金性能

通過(guò)表4和表5，對(duì)比燒結(jié)礦和球團(tuán)礦可以看出:

球團(tuán)礦增加氧化鎂含量后，還原性沒(méi)有得到改善，并有一定程度的降低，但是還原膨脹得到明顯的改善;開(kāi)始軟化溫度增高，溫度區(qū)間變窄，軟化性能明顯得到改善。

燒結(jié)礦降低MgO含量后，燒結(jié)礦900℃還原達(dá)到優(yōu)良指標(biāo);500℃低溫還原粉化性能略有下降，但維持在較好水平，燒結(jié)礦軟化開(kāi)始溫度提高，但荷重軟化性能變好。

降MgO燒結(jié)礦與提MgO球團(tuán)搭配，模擬高爐熔滴特性得到明顯改善，有利于高爐產(chǎn)量的提高和焦比的降低。

高爐使用MgO球團(tuán)礦效果如表6所示

表6 高爐使用效果對(duì)比

通過(guò)表6可以看出:使用高氧化鎂球團(tuán)后，高爐日平均產(chǎn)量增加85.5t，利用系數(shù)增加0.19t/m3d，透氣性指數(shù)、平均風(fēng)溫都有提高，有利于高爐的順行，同時(shí)生鐵的含硅量，高爐的懸坐料次數(shù)都有所降低，利于高爐順產(chǎn)高產(chǎn)，對(duì)高爐操作有利。

3 結(jié)論

1)球團(tuán)礦增加氧化鎂含量后還原膨脹得到明顯的改善;開(kāi)始軟化溫度增高，溫度區(qū)間變窄，軟化性能明顯得到改善。燒結(jié)礦降低MgO含量后，燒結(jié)礦軟化開(kāi)始溫度提高，但荷重軟化性能變好。降MgO燒結(jié)礦與提MgO球團(tuán)搭配，模擬高爐熔滴特性得到明顯改善，有利于高爐產(chǎn)量的提高和焦比的降低。

2)通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)，MgO轉(zhuǎn)嫁后，燒結(jié)礦、球團(tuán)礦冶金性能提高，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益:球團(tuán)礦提高M(jìn)gO后，兩礦冶金性能得到提高，有利于高爐爐況順行，產(chǎn)量增加，焦比降低，可帶來(lái)年節(jié)約5400萬(wàn)元的直接經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了煉鐵經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的提升。

3)使用高氧化鎂球團(tuán)后，高爐日平均產(chǎn)量增加85.5 t，利用系數(shù)增加0.19 t/m3d，透氣性指數(shù)、平均風(fēng)溫都有提高，有利于高爐的順行，同時(shí)生鐵的含硅量，高爐的懸坐料次數(shù)都有所降低，利于高爐順產(chǎn)高產(chǎn)，對(duì)高爐操作有利。

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