關于爐料結(jié)構幾個問題的探討

1、關于高爐爐料結(jié)構幾個問題的探討高爐爐料結(jié)構是指高爐煉鐵生產(chǎn)使用的含鐵爐料構成中燒結(jié)礦、球團礦和天然礦的配比組合。隨著精料技術的發(fā)展，燒結(jié)礦和球團礦逐步淘汰了品位低、SiO2含量高、冶金性能差的天然塊礦。但長期實踐表明，即便高爐使用單一的礦或球團礦生產(chǎn)，并不能獲得最佳的指標和效益。對燒結(jié)礦、球團礦以及天然富塊礦的冶金性能等的測試研究后，了解到它們的各自的優(yōu)缺點，從而人們就探索如何發(fā)揮和利用它們的優(yōu)點組合成一定的斷料結(jié)構模式，來使高爐生產(chǎn)獲得好的指標和效益。一、目前國內(nèi)外高爐爐料結(jié)構類型高堿度燒結(jié)礦具有優(yōu)良的冶金性能，約占煉鐵爐料結(jié)構的70%。高堿度燒結(jié)礦的優(yōu)點：有良好的還原性。鐵礦石還原性每提高

2、10%，煉鐵焦比下降8%9%；較好的冷強度和低的還原粉化率；較高的荷重軟化溫度；好的高溫還原性和熔滴性使用高堿度燒結(jié)礦，在一定程度上可以避免了高爐結(jié)瘤。球團礦特點：球團礦粒度小而均勻，有利于高爐料柱透氣性的改善和氣流的均勻分布。球團礦冷太強度好，運輸、存貯、裝卸過程產(chǎn)生的粉末少；球團礦含鐵品位高和堆密度大，有利于提高高爐料柱的有效重量，增加產(chǎn)量和降低焦比；球團礦還原性好，有利于改善煤氣化學能的利用；高爐生產(chǎn)實踐表明，用球團礦替代天然塊礦，可大幅度提高產(chǎn)量、降低焦比，同時改善煤氣的利用效率。FeO含量低，礦物主要是Fe2O3，還原性好；自然堆角小，在高爐內(nèi)布料易滾向爐子中心；含硫很低；具有還原膨

3、脹的缺點，在有K2O、Na2O等催化的作用下會出現(xiàn)異常膨脹；酸性氧化球團礦的軟熔性能較差。目前國內(nèi)外高爐爐料結(jié)構大致分為以下幾種類型：以單一自熔性燒結(jié)礦為原料；以自熔性燒結(jié)礦為主，配少量球團礦或塊礦；以高堿度燒結(jié)礦為主，配天然塊礦；以高堿度燒結(jié)礦為主，配酸性球團礦；以高堿度燒結(jié)礦為主，配酸性爐料；高、低堿度燒結(jié)礦搭配使用；以球團礦為主，配高堿度燒結(jié)礦或超高堿度燒結(jié)礦；以單一球團礦為原料；自熔性燒結(jié)礦配自熔性球團礦或低堿度燒結(jié)礦等多種爐料結(jié)構。二、 焦炭質(zhì)量對高爐冶煉的影響焦炭在高爐內(nèi)的骨架作用是其它爐料所不能取代的。焦炭強度M40、M10直接影響焦炭的骨架作用，對高爐冶煉的影響是無可置疑的。M

4、40增加1%，利用系數(shù)增加0.04，降低焦比5.6kg/t；M10降低0.2%，增加產(chǎn)量0.05降低焦比7kg/t。從2004年以來武鋼焦炭M40提高了1.4%，M10下降了0.3%。這兩項合計可增加產(chǎn)量10%，降低焦比15kg/t以上。焦炭熱態(tài)強度對高爐冶煉的影響更使十分重要的。以往研究證明：焦炭從料線到風口平均粒度減少20%40%。在塊狀帶，粒度無明顯變化；從軟熔帶位置開始，焦炭粒度變化很大，這是劇烈溶碳反應的結(jié)果。高爐爐料的主要阻力在軟熔帶以及以下的區(qū)域。熱強度講直接影響下部區(qū)域的透氣性，對高爐順行起著十分重要的作用。三、高爐噴煤對煤的性能要求 高爐噴吹用煤應能滿足高爐冶煉工藝要求并對提

5、高噴吹量和置換比有利，以代替更多的焦炭。高爐噴煤對煤的性能要求為： (1)煤的灰分越低越好，一般要求小于15。 (2)硫的質(zhì)量分數(shù)越低越好，一般要求小于1.0。 (3)膠質(zhì)層越薄越好，Y值應小于10mm，以免在噴吹過程中結(jié)焦堵塞噴槍和風口。 (4)煤的可磨性要好，HGI值應大于50。 (5)燃燒性和反應性要好。燃燒性和反應性好的煤允許大量噴吹，并允許適當放粗煤粉粒度，降低制粉能耗。(6)發(fā)熱值越高越好。噴入高爐的煤粉是以其放出的熱量利形成的還原劑(CO、H2)來代替焦炭。煤的發(fā)熱值越高置換的焦炭越多。四、關于堿金屬幾個問題的探討高爐堿金屬主要來源于礦石和焦炭，降低礦石軟化溫度，使軟熔帶上移引起

6、球團異常膨脹而嚴重粉化和多數(shù)燒結(jié)礦中溫還原粉化；加劇焦炭的氣化反應,降低焦炭強度；促使爐墻結(jié)厚甚至結(jié)瘤破壞磚襯。高爐堿金屬主要有K、Na。由于Zn在高爐中的行為與K、Na相似，因此我們可以將Zn也劃入堿金屬范圍。1 K、Na在高爐中的循環(huán)和富集堿金屬礦物主要以硅鋁酸鹽和硅酸鹽形態(tài)存在。前者如長石類K2O·Al2O3·6SiO2、霞石類K2O·Al2O3·2SiO2和白云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2等，后者如鉀鈣硅石2K2O·CaO·3SiO2和鈉閃石Na2Fe2+Fe3+(Si4O11)OH等。這些堿金屬礦物熔點很低，在8

7、001100之間熔化。在高溫區(qū)，一部分進入爐渣，一部分被C還原成金屬K、Na。由于堿金屬K、Na沸點只有799和882，還原后立即隨煤氣上升，在不同的溫度條件下與其他物質(zhì)反應轉(zhuǎn)化為氰化物、氟化物、硅酸鹽和碳酸鹽，但以碳酸鹽為主。2K+2CO2=K2CO3+COK2CO3在900以上熔化。但隨爐料下降到大于1050，K、Na重新被還原。因而高爐上部的中低溫區(qū)K、Na以金屬盒碳酸鹽形式進行循環(huán)和富集。K、Na的氰化物在1400以上的高溫區(qū)生成。3C+N2+ K2O·Al2O3·2SiO2=2KCN(g)+Al2O3+2SiO2+CO氣態(tài)氰化物上升到800區(qū)域液化，到600轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

8、固體粉末。它們再隨爐料下降被還原生成氰化物。鉀鈉的氰化物在6001600范圍內(nèi)進行循環(huán)和富集。2 K、 Na在高爐中的危害破壞爐料強度 K、Na降低爐料的強度，特別是對焦炭的高溫強度影響較大 焦炭吸收K, Na后，形成塞入式化合物KC6、KC8,、KC12、KC24等，一方面使焦炭變得疏松;另一方面使焦炭反應性增大，導致碳熔損反應增大。結(jié)果造成焦炭高溫強度急劇下降。 K, Na及其低沸點化合物沉積于爐料表面和孔隙，特別是進入Fe2O3晶格內(nèi)，將使球團礦異常膨脹，高堿度燒結(jié)礦粉化。使軟熔帶位置升高，厚度增加，初渣形成早，對造渣不利 FexO·SiO2·K2O可形成熔點為700

9、左右的玻璃渣相； 低熔點渣相糊住海綿鐵表面，使?jié)B碳、滴落困難，使軟熔帶的下沿溫度提高；K、Na促進碳素沉積反應2CO=CO2+C的進行(催化作用)并使得高爐上部的還原速度加快 (K、Na催化還原FeO)；使爐襯破裂，爐墻結(jié)厚甚至結(jié)瘤 K, Na蒸汽滲入磚縫，氧化沉積，伴隨碳素沉積引起膨脹； 與磚襯形成低熔點物質(zhì)FexO·SiO2·K2O，引起渣化； 當爐況不順、發(fā)生懸料時，煤氣橫向擴散，結(jié)果低熔點物質(zhì)FexO·SiO2·K2O粘附焦末、礦末后，生成瘤根，久之造成結(jié)厚甚至結(jié)瘤。使整個料柱的透氣性降低，高爐順行急劇惡化； 使爐料強度變壞，上部透氣性降低； 使

10、初渣形成早，軟熔帶位置高且厚，煤氣阻損大大增加； 含K、Na爐渣的表面張力小，易泡沫化產(chǎn)生“液泛”，使中、下部透氣性降低；焦炭高溫強度下降后，高爐下部透氣性變差。3 高爐內(nèi)鋅的還原及危害Zn常以ZnS狀態(tài)存在，以硫酸鹽或硅酸鹽形式存在的鋅礦物，入爐后很快分解成ZnO，在1000區(qū)域還原成Zn并立即氣化進入煤氣，上升過程中有一部分隨煤氣逸出爐外，但易在管道中凝集，大部分又被氧化成ZnO并被爐料吸收再度下降還原，形成循環(huán)。Zn蒸汽沉積在爐子上部磚襯縫隙中或墻面上，當其氧化后體積膨脹會損壞爐襯或造成結(jié)瘤。對冷卻壁冷卻方式的高爐，使爐內(nèi)黏結(jié)物頻繁脫落，風口破損嚴重。對冷卻板結(jié)構的高爐，使黏結(jié)物粘附牢固

11、，頻繁懸料。鋅蒸汽順著冷卻設備周圍縫隙下到風口區(qū)，在強冷卻區(qū)又冷凝成液體，大量進入到風口組合磚中，使風口組合磚體積膨脹或損壞，造成風口二套大量上翹。沉積金屬鋅造成爐體磚襯脆裂、破裂，并導致爐缸、爐底炭磚脆化，縮短高爐壽命。隨煤氣逸出的ZnO，能在上升管和下降近凝集，產(chǎn)生堵塞。4、降低堿金屬對高爐危害的措施限制爐料帶入的堿量:堿負荷<35kg/t鐵高爐堿金屬的來源分析中，礦粉、高爐塊礦以及焦炭與煤粉帶入的堿金屬普遍受到重視。而對于堿金屬以高爐瓦斯灰為載體在高爐于燒結(jié)礦之間的循環(huán)重視的往往不夠。堿金屬（K、Na、Zn）一部分在高爐內(nèi)循環(huán)，一部分進入爐渣外，剩下部分進入高爐煤氣。在高爐煤氣凈化

12、過程中，大部分堿金屬進入瓦斯灰。而瓦斯灰作為資源，一直作為燒結(jié)礦的輔助原料進行使用。堿金屬在燒結(jié)過程中，會揮發(fā)進入燒結(jié)煙氣。由于含堿金屬的粉塵粒度較細，在燒結(jié)煙氣除塵過程中，這部分粉塵主要在燒結(jié)機電除塵器的三、四電場捕集。因此，要減少堿負荷可以采用以下措施：減少爐料帶入的堿負荷；廢棄瓦斯灰作為燒結(jié)原料。目前可行的方法是轉(zhuǎn)底爐脫鋅工藝。這樣既可以切斷堿金屬在燒結(jié)和高爐之間的循環(huán)，降低高爐堿負荷，又可以生產(chǎn)金屬化球團，還可以回收Zn，起到一舉多得的效果。將燒結(jié)機電除塵器三、四電場的除塵灰廢棄，這樣也可以降低高爐堿負荷，但會增加除塵系統(tǒng)的投資。增大爐渣排出的堿量降低爐渣堿度。在一定的爐溫下，隨爐渣堿

13、度降低，排堿率相應提高。自由堿度±0.1，影響渣中堿金屬氧化物0.30%。降低爐渣堿度或爐渣堿度不變，生鐵含硅量降低，排堿能力提高。Si±0.1%，影響渣中堿金屬氧化物0.045%。提高渣中MgO含量，可以降低K2O、Na2O活度，渣中MgO提高，排堿率提高。渣中MgO±1%，影響渣中堿金屬氧化物0.21%。提高(MnO/Mn)比,可提高渣中堿金屬氧化物。5 轉(zhuǎn)底爐轉(zhuǎn)底爐脫鋅工藝，是充分運用轉(zhuǎn)底爐處理鋼鐵冶金塵泥再生利用的先進技術，采用轉(zhuǎn)底爐還原鐵和鋅，生產(chǎn)的金屬化球團直接供高爐或轉(zhuǎn)爐冶煉，脫鋅率高，可大大減少鋅元素對高爐生產(chǎn)的影響，降低高爐的維修費用。轉(zhuǎn)底爐處理

14、高爐污泥、燒結(jié)及球團粉塵的生產(chǎn)能力，每月回收的鋅粉均在400噸以上。經(jīng)過轉(zhuǎn)底爐脫鋅處理將污泥、粉塵中的鉛、鉀、鈉等金屬脫離，又為高爐穩(wěn)定順行及鐵水質(zhì)量的提升創(chuàng)造了條件。經(jīng)過脫鋅工藝加工所生產(chǎn)的金屬含量達50%的金屬化球團，再進入到高爐生產(chǎn)中，可為高爐降低可觀的能耗。鋼鐵生產(chǎn)過程中粉塵的產(chǎn)生量一般是鋼產(chǎn)量的10%左右，迫于鋼鐵資源緊張、污染物排放治理的壓力，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)大都采用返回燒結(jié)的方法來利用這些粉塵，但粉塵中的Zn、K、Na等元素對燒結(jié)機產(chǎn)能、燒結(jié)礦質(zhì)量及高爐順行和長壽產(chǎn)生嚴重影響。因此，部分Zn、K、Na含量高的粉塵不得不廢棄，這樣不僅會對環(huán)境造成嚴重的污染，而且造成大量寶貴資源的浪費。

15、“轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)技術”能夠成功解決鋼鐵冶金過程中冶金粉塵的高效綜合利用問題。為了鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，采用轉(zhuǎn)底爐處理鋼鐵廠塵泥是近年來轉(zhuǎn)底爐直接還原技術應用的一個重要發(fā)展方向。工業(yè)實踐證明，轉(zhuǎn)底爐處理鋼鐵塵泥，可使塵泥中的有害元素鋅、鉛回收率達到90%以上，與其他技術比較，轉(zhuǎn)底爐工藝有以下技術優(yōu)點：工藝簡單，對鋼鐵廠產(chǎn)生的含鋅塵泥及各種含鐵原料適應性強；燃料利用率高，無碳氫化合物排放問題；采用內(nèi)配碳自還原，只需外部升溫和傳熱，反應溫度比傳統(tǒng)工藝高300-600，反應速度快，球團在爐膛內(nèi)停留時間短；整個生產(chǎn)過程采用自動控制，自動化程度高；采用先進的余能回收技術，最大限度的利用能源；全部回收除

16、塵灰富含的有用元素，環(huán)境保護效果明顯。五、Al2O3對高爐操作的影響隨著我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，對煉鐵原料的需求日益擴大，進口礦粉已占相當數(shù)量。目前國內(nèi)進口的礦粉主要是澳礦與印礦，這兩種礦粉中Al2O3含量普遍偏高。高爐爐渣中Al2O3含量平均在18.2%左右，最高時可達到22%。爐渣Al2O3含量高時爐渣的流動性和穩(wěn)定性都將變差，易引起爐墻粘結(jié)與爐缸堆積，破壞高爐冶煉的正常進程，給高爐操作帶來一系列的問題。如不制定科學的操作方針與方法，將引起爐況不順，影響產(chǎn)量與質(zhì)量。因此，Al2O3含量高的爐渣嚴重制約了高爐的正常生產(chǎn)。 1 Al2O3含量對爐渣性能的影響Al2O3屬于中性，但在高爐冶煉中可

17、認為是酸性物質(zhì)，其熔點是2050，在高爐冶煉中與SiO2混合后仍產(chǎn)生高熔點（1545）的物質(zhì)，使渣鐵流動性差，分離困難。當加入堿性物質(zhì)如CaO或MgO后，盡管CaO的熔點是2570，MgO熔點是2800，但與SiO2和Al2O3結(jié)合后生成低熔點（低于1400）的物質(zhì)，在高爐內(nèi)熔化，形成流動性良好的爐渣，使渣鐵分離，保證高爐正常生產(chǎn)。圖1（A、B）為不同堿度、不同MgO含量條件下渣中Al2O3含量對爐渣粘度的影響,爐渣中Al2O3含量對粘度影響的關系曲線。圖2為1500溫度下爐渣Al2O3含量與粘度的散點關系。由圖1、圖2可以看出,隨著爐渣中Al2O3含量增加,爐渣粘度值增加，流動性變差。本次試

18、驗所選擇的渣系粘度值在1500時大部分小于0.3Pa.s，說明高溫區(qū)域爐渣能保持正常的流動性，但隨著Al2O3含量的提高，爐渣粘度對溫度的敏感性提高,尤其在Al2O3含量大于17%時隨著溫度降低爐渣的粘度值增加較快。 圖1 Al2O3含量對爐渣粘度和熔化性溫度的影響圖2 Al2O3含量與爐渣粘度的散點圖 2、MgO含量對爐渣粘度的影響不同MgO含量對爐渣粘度的影響見圖3。可以看出，在渣中Al2O3含量和二元堿度確定時，隨著渣中MgO含量增加，粘度下降，流動性得到明顯改善?？梢哉J為隨著渣中MgO含量的增加，MgO與Al2O3生成一系列低熔點物質(zhì)，并有效擴大渣相中黃長石區(qū)，降低爐渣的熔化溫度，從而

19、改善爐渣的流動性。 圖3 MgO含量對爐渣粘度的影響（Al2O317%） 3堿度對爐渣粘度的影響圖4為四元堿度R4與爐渣粘度的關系?？梢钥闯?R4與爐渣粘度具有較好的相關性,隨著R4的增加,爐渣粘度值降低。當R4不小于0.95時,1500爐渣粘度值都在0.28 Pa.s以下，爐渣具有較好的流動性。結(jié)合以上討論結(jié)果，可以進一步推論：對于Al2O3含量較高的高爐渣系，可以通過最大限度提高MgO含量來提高渣系的四元堿度R4，籍此降低爐渣的粘度，提高爐渣的穩(wěn)定性。然而，對于確定的四元堿度與Al2O3含量，MgO含量的增加，也就意味著CaO含量減少和二元堿度降低，爐渣脫硫能力也可能受到影響。所以，當原料

20、條件或其它因素限制爐渣四元堿度進一步提高時，增加MgO含量的同時還必須兼顧爐渣的脫硫性能。 圖4 四元堿度R4與爐渣粘度的關系 4 爐渣成分對熔化性溫度的影響 （1）爐渣Al2O3含量對熔化性溫度Tm的影響。爐渣Al2O3含量與熔化性溫度Tm的關系見圖5。從圖5可以看出，隨著爐渣Al2O3含量的增加,Tm明顯提高，爐渣Al2O3含量每增加1%,Tm提高10左右,即爐渣可操作溫度范圍被壓縮10左右。對于同一Al2O3含量水平，渣系的Tm會因組成（MgO、R4）的不同而不同，其變化幅度甚至高達40，說明在高Al2O3含量的渣系里是可以找到相對低粘度的熔渣組成的。 圖5 爐渣Al2O3含量與熔化性溫

21、度Tm的關系 從圖5還可以看出，如果選擇的渣系合理，Tm隨渣中Al2O3含量的增加可控制在20以內(nèi)。實際上，對于渣溫控制在1500以上，渣系組成合理，Tm隨渣中Al2O3含量的升高不會帶來太大影響。因此對于高Al2O3礦的冶煉，其渣溫應該相對控制得高一些。（2）爐渣MgO含量對熔化性溫度Tm的影響。結(jié)合前述討論可知，對于確定的Al2O3含量和爐渣四元堿度，隨爐渣MgO含量增加，爐渣熔化性溫度Tm明顯降低。這一點目前已被公認，在此不再贅述。（3）爐渣堿度對熔化性溫度Tm的影響。圖6為二元、四元堿度與熔化性溫度的對應關系?？梢钥闯?，對于同樣的R2，R4越大，則爐渣熔化性溫度越低。說明在二元堿度確定

22、時，盡量提高四元堿度有利于由于降低熔化性溫度，這與前述降低爐渣粘度的操作完全一致。同時還可看出，在四元堿度確定時，二元堿度越小，熔化性溫度越低，這也與前述討論的爐渣堿度對粘度影響的規(guī)律一致。 圖6 爐渣四元堿度R4與熔化性溫度Tm的關系 5 對爐渣脫硫能力的影響 堿度對爐渣脫硫能力的影響 圖7為爐渣脫硫系數(shù)LS與四元堿度和二元堿度的試驗關系曲線。從圖7可以看出，渣脫硫系數(shù)LS與四元堿度相關性很好，說明通過R4可以比較客觀地估計爐渣脫硫能力。當脫硫系數(shù)LS在R4大于0.9以上時，LS隨R4增加而增大，這與爐渣粘度與R4關系的變化規(guī)律剛好相反，也說明通過增大四元堿度可以獲得降低粘度與增加脫硫能力的

23、雙重效果。參照馬鋼現(xiàn)場渣系的脫硫能力，應將R4控制在0.98以上，建議最好控制在1.03左右。圖7中反應出爐渣脫硫系數(shù)LS與二元堿度無明顯規(guī)律。原因在于渣中Al2O3、MgO含量對渣的實際堿度與脫硫能力已經(jīng)產(chǎn)生明顯影響，僅由二元堿度R2已經(jīng)不能客觀反映高鋁爐渣堿性的強弱。所以，對于高Al2O3渣，其脫硫系數(shù)或脫硫能力與三元、四元堿度關系更為密切。 圖7 爐渣脫硫系數(shù)（Ls）與四元堿度（R4）、二元堿度（R2）的關系 Al2O3含量對爐渣脫硫能力的影響 圖8為爐渣脫硫系數(shù)與Al2O3含量的關系?？梢钥闯?，LS隨Al2O3含量的增加，總體呈下降趨勢，但相關性規(guī)律不明顯。圖9為爐渣二元堿度與MgO含

24、量確定時，爐渣脫硫系數(shù)與Al2O3含量關系?？梢钥闯?，隨著Al2O3含量的增加，爐渣脫硫能力明顯下降，因此在高配比使用高鋁礦時應盡量減小入爐料硫負荷。 圖8 Al2O3含量與爐渣脫硫系數(shù)LS的關系 圖9 Al2O3含量對爐渣脫硫系數(shù)LS的影響 MgO含量對爐渣脫硫能力的影響圖10為MgO含量對爐渣脫硫能力影響的試驗結(jié)果。在Al2O3含量與R2確定的條件下，爐渣脫硫能力隨MgO含量的增加而增大。從影響程度看，MgO含量每增加1.5%與渣中Al2O3含量減少1%的效果相當。而在前述討論中，每增加2%MgO降低粘度的效果與減少1%Al2O3效果基本持平。這就意味著，當通過增加MgO含量抵消Al2O3

25、對粘度負面效應時，其同樣可以抵消相同Al2O3增加引起的爐渣脫硫能力的降低。 圖10 MgO含量對爐渣脫硫能力的影響 高Al2O3含量爐渣的適宜渣系組成根據(jù)試驗結(jié)果，采用多元回歸方式分別得到1500、1475、1440熔渣粘度與Al2O3、MgO、R4關系公式和渣脫硫系數(shù)LS與Al2O3、MgO、R4關系公式： 1500=0.00859×(Al2O3%)-0.00392×(MgO%)-0.18193×R4+0.3338 （1）（相關系數(shù)0.83） 1475=0.0187×(Al2O3%)-0.0041×(MgO%)-0.2214×R4

26、+0.267 （2）（相關系數(shù)0.79） 1440=0.0498×(Al2O3%)-0.007×(MgO%)-0.05687×R4-0.36716 （3）（相關系數(shù)0.64） LS=-82.14+152.96×R2-4.77×(Al2O3%)+ 4.22×(MgO%) （4）（相關系數(shù)0.87） 對于四元渣系，當上述3個量確定，則爐渣組成被唯一確定。采用上述三個表征量，可以比較清晰地定性、定量討論爐渣高溫粘度、穩(wěn)定性與組成的關系。從公式（1）可以看出，Al2O3含量每提高1%，就必須要增加約2%MgO（考慮MgO增加同時提高R4帶來的

27、作用），以抵消其對該溫度下粘度的影響。但對MgO基礎含量相對高（如10%）的渣系很難做到，所以合理的做法是在提高MgO的同時再設法提高爐渣的R4。依據(jù)權重，R4每增加0.05，可以抵消增加1% Al2O3對粘度的影響。由（4）式看出，二元堿度對爐渣脫硫能力影響的權重較大。結(jié)合前面討論，對于高鋁礦冶煉，如硫的負荷較高時，應選擇二元與四元堿度都比較高的渣系。表1是結(jié)合關系式（1）、（2）、（3）和（4），優(yōu)化出的爐渣組成（*：供參考）。 表1 預選爐渣參考組成及其性能預測 % Al2O3/%MgO/%SiO2/%CaO/%R4R21500/Pa.s1475/Pa.sLs159.534.5041.0

28、01.021.190.240.2868.131510.034.0240.981.041.200.230.2872.771610.033.7540.251.011.190.250.3066.151610.533.2640.241.031.210.240.3070.901710.532.5040.001.021.230.250.3269.291711.033.0039.001.001.180.260.3263.96*1712.032.5038.501.021.180.250.3168.561811.031.7539.251.011.240.260.3467.501811.531.5039.001.

29、021.240.260.3369.866對策 隨著高爐終渣Al2O3含量的提高，爐渣的熔化性溫度上升、高溫粘度增大、熱穩(wěn)定性變差、脫硫能力下降。適當?shù)腗gO含量與高的四元堿度 R4可降低爐渣高溫粘度、降低熔化性溫度、拓寬高溫低粘度區(qū)，提高爐渣脫硫能力。根據(jù)馬鋼原料條件，渣中MgO含量依據(jù)Al2O3水平，控制在8.5%12.0%為宜。從熔渣高溫性能與脫硫能力綜合考慮，爐渣的四元堿度視情況應控制在1.01.02范圍。在該前提下，對于硫負荷低的情況，可考慮爐渣二元堿度控制在1.151.2、硫負荷偏高時，控制在1.21.25。當渣中Al2O3含量高于17%時，應考慮適當增加MgO含量與二元堿度（此時四

30、元堿度隨之增加）和提高渣溫。高配比使用外購高鋁礦時，爐渣中Al2O3含量上限控制在19%以內(nèi)，此時外購高鋁礦的配比最多可以達到80%。適當降低爐渣堿度，提高爐溫水平 高爐爐渣中Al2O3含量在15%18%時，爐渣的熔化溫度明顯上升，粘度增大，流動性變差，此時，若盲目降低爐溫水平，追求低硅冶煉，極易造成爐缸堆積。當爐渣二元堿度CaO/SiO2約為1.0時，爐渣的流動性是最好的。爐渣的堿度降低不利于脫硫，為此應適當將爐溫提高，使爐渣具有充足的物理熱，滿足爐渣的脫硫能力。這是高Al2O3爐渣冶煉實現(xiàn)高爐穩(wěn)定順行重要的手段。適當提高鼓風動能，改善爐缸的工作狀態(tài) 下部調(diào)劑應保證合理的鼓風動能，使爐缸充分

31、活躍，消除死區(qū)，減小高Al2O3爐渣因流動性變差引起爐缸堆積的可能性。提高入爐焦炭的強度和高溫冶金性能 焦炭是高爐內(nèi)最重要的透氣和透液物。隨著冶煉強度的日益增強，高爐內(nèi)軟熔帶焦層的作用越來越明顯，是保持高爐內(nèi)部透氣性的關鍵。同時，在高爐的爐腹下部，焦炭粉化是造成高爐爐內(nèi)下部透氣性和透液性惡化的根源。因此，必須提高焦炭的強度和高溫冶金性能。 焦炭在塊狀帶以后要經(jīng)歷碳的熔損反應及越來越高的熱作用，焦炭的表面結(jié)構遭到破壞，M40與M10等指標已失去作用，入爐焦炭在高爐下部具有好的反應強度（CSR）與低的反應性(CRI)是關鍵。入爐焦炭質(zhì)量的改善在一定程度上減緩了爐渣中Al2O3含量高對高爐下部透氣性

32、的負面影響。 加強入爐原燃料管理，減少入爐粉末量制定合理的篩分制度，嚴格落實，保證燒結(jié)礦、焦炭、球團、生礦的篩分質(zhì)量。一是嚴格入爐料的槽位管理，嚴格控制小于5mm的低槽位現(xiàn)象；二是嚴格控制篩分速度；三是嚴格落實清篩網(wǎng)制度。六、燒結(jié)礦低溫還原粉化燒結(jié)礦是高爐煉鐵的主要原料之一，燒結(jié)礦的化學成分和物理性質(zhì)的好壞對高爐生產(chǎn)技術經(jīng)濟指標有直接影響。大高爐煉鐵要求入爐原料具有: 接近的粒度組成和良好的外形尺寸; 高機械強度; 對低溫還原粉化具有一定的抵抗能力; 高軟化溫度和窄軟化區(qū)間; 優(yōu)良的還原性質(zhì)等。燒結(jié)礦低溫還原粉化會造成高爐爐況不順，產(chǎn)量降低和焦比升高。對高爐爐齡、爐墻及熱損失也有很大的影響。低

33、溫還原粉化的大小用低溫還原粉化指數(shù)RDI( Reductoin Disintegration Index) 表示。測定方法有國家標準，一定粒度( 1012. 5 mm) 的燒結(jié)礦，在固定床中500 的溫度下，用由CO，CO2和N2組成的還原氣體進行等溫靜態(tài)還原，1 小時后冷卻到100以下，用小轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)300 轉(zhuǎn)進行粉化試驗，以6.30mm、3.15 mm 和500m方孔篩進行篩分，以RDI+ 315為考核指標，RDI+ 63和RDI+ 05作為參考指標。大量數(shù)據(jù)顯示，一般燒結(jié)礦的RDI 315降低10%，焦比可降低415 kg/t，產(chǎn)量可提高3%9%。由于燒結(jié)礦的低溫還原粉化直接影響高爐冶煉的各

34、項經(jīng)濟技術指標，因而我們將圍繞降低燒結(jié)礦低溫還原粉化進行攻關。1 燒結(jié)礦低溫還原粉化的原因分析燒結(jié)礦在冷卻過程中，由于其形態(tài)不規(guī)則，大的氣孔多，開口氣孔率高，與空氣接觸面積大，在氣孔表面的Fe3O4很容易被氧化成Fe2O3，而Fe2O3在低溫還原時，由Fe2O3晶格變成Fe3O4晶格，將會引起大約20% 的體積膨脹，同時Fe2O3被還原成的Fe3O4具有微孔的松散結(jié)構也會使體積增大，這個原因引起的體積膨脹形成了一定的內(nèi)應力。另一方面，由于燒結(jié)礦疏松多孔，固結(jié)主要靠渣相粘結(jié)，但造渣時間短，冷卻劇烈，液相分布又不均勻，因此固結(jié)后殘存著的內(nèi)應力使燒結(jié)礦的結(jié)構脆弱。當燒結(jié)礦的固結(jié)強度不足以克服Fe2O

35、3還原膨脹的產(chǎn)生的內(nèi)應力時，燒結(jié)礦便發(fā)生碎裂粉化。骸晶狀菱形赤鐵礦的生成燒結(jié)礦中由于不同礦物的冷縮系數(shù)不同而產(chǎn)生了一定的應力，往往在燒結(jié)礦中強度較低的部位產(chǎn)生裂紋。溫度較低時，燒結(jié)礦性脆，還原過程中產(chǎn)生的內(nèi)應力引起應變，燒結(jié)礦耐不住這種應變時，便產(chǎn)生新裂紋，并使原有的裂紋擴展，致使燒結(jié)礦粉碎。還原過程中產(chǎn)生的內(nèi)應力主要是由于燒結(jié)礦中的赤鐵礦逐級還原時體積膨脹引起的。赤鐵礦逐級還原時的體積變化如下:Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe體積 100 125 132 127燒結(jié)礦中的赤鐵礦有兩種，一種是原生赤鐵礦，即原料中含有的，并在燒結(jié)過程中保留下來的赤鐵礦。這種赤鐵礦以顆粒狀態(tài)存在，還原時對燒結(jié)

36、礦的破壞較小。另一種是次生赤鐵礦，即在燒結(jié)過程中由磁鐵礦氧化生成的赤鐵礦。次生赤鐵礦如果是由原料中的磁鐵礦在燒結(jié)過程中直接氧化生成的，以顆粒狀態(tài)存在，還原時對燒結(jié)礦的破壞也較小; 如果是由燒結(jié)熔體中的赤鐵礦和鐵酸鈣在高溫下分解出的磁鐵礦再氧化生成的，還原時對燒結(jié)礦的破壞最大。因為熔體中生成的磁鐵礦呈分散狀態(tài)，冷卻時很快被氧化成次生赤鐵礦，主要分布在氣孔、裂紋和粒狀殘存原礦的周圍，呈平行連晶狀，稱之為骸晶狀菱形赤鐵礦，其中夾雜著玻璃質(zhì)、鐵酸鈣和磁鐵礦等礦物。還原時，骸晶狀菱形赤鐵礦的還原速度較快，而其中夾雜的礦物還原速度較慢，由于膨脹程度的差異，使骸晶狀菱形赤鐵礦的還原產(chǎn)物與其中夾雜的礦物之間產(chǎn)

37、生裂紋。另外，由于骸晶狀菱形赤鐵礦處于燒結(jié)礦中原有裂紋的周圍，還原膨脹使原有的裂紋迅速擴展。還原期間新裂紋的產(chǎn)生和原有裂紋的擴展，使燒結(jié)礦的強度太幅度降低，以致粉碎。因此，燒結(jié)過程中生成的骸晶狀菱形赤鐵礦是造成燒結(jié)礦低溫還原粉化的最主要原因。燒結(jié)溫度高于1300 時，產(chǎn)生較多的熔體，冷卻過程中，從熔體內(nèi)結(jié)晶出次生的骸晶狀菱形赤鐵礦、柱狀鐵酸鈣等，來不及結(jié)晶的硅酸鹽熔渣形成玻璃質(zhì)。這種燒結(jié)礦稱為熔融型燒結(jié)礦。燒結(jié)溫度低于1300 時，產(chǎn)生的熔體較少，冷卻過程中，從熔體內(nèi)結(jié)晶出斑狀赤鐵礦、針狀鐵酸鈣等，玻璃質(zhì)很少，這種燒結(jié)礦稱為中間型燒結(jié)礦。如果燒結(jié)溫度更低，基本上不通過熔體而是靠固相擴散生成的纖

38、細赤鐵礦和纖細鐵酸鈣起固結(jié)作用，則這種燒結(jié)礦稱為擴散型燒結(jié)礦。研究證明: 柱狀鐵酸鈣中固溶有較多的Al2O3和SiO2，從而引起的晶面收縮比針狀鐵酸鈣和纖細鐵酸鈣的大，產(chǎn)生的內(nèi)應力也較大，裂紋粗而長，而且容易使裂紋擴展。因此，從抑制低溫還原粉化的角度來看，生產(chǎn)熔融型燒結(jié)礦是最不利的，應當發(fā)展中間型燒結(jié)礦，最好是發(fā)展擴散型燒結(jié)礦。三價鐵離子的半徑為0. 64×10-10m，而三價鋁離子的半徑為0. 51×10-10m，二者十分接近。若原料中含有較多的A12O3，燒結(jié)溫度較高時，熔體中次生赤鐵礦結(jié)晶格子的一部分Fe3+ 被A13+ 代替，引起晶面收縮，產(chǎn)生內(nèi)應力，使燒結(jié)礦的強度

39、降低，還原時容易產(chǎn)生新裂紋。而且裂紋容易擴展。2 改善燒結(jié)礦RDI 的措施優(yōu)化合理配礦隨著優(yōu)質(zhì)鐵礦粉資源的逐漸減少，進口鐵礦粉呈現(xiàn)出成分波動大、質(zhì)量劣化的不利因素，同時品種更換頻繁。而在燒結(jié)這個高溫、多相、復雜的反應過程中，各相之間，各組分之間相互作用，相互影響，不同種類的鐵礦粉，因其基礎特性各不相同，它們之間也相互作用，相互影響，因此在燒結(jié)配礦時，必須在全面了解鐵礦粉的常溫特性和高溫特性的基礎上應用互補原理和方法進行合理配礦。萊鋼股份煉鐵廠265 m2 燒結(jié)機通過穩(wěn)定的混勻礦配比，實現(xiàn)了優(yōu)勢互補，有效地指導了燒結(jié)生產(chǎn)，保證了工藝參數(shù)的合理控制，從而穩(wěn)定了燒結(jié)生產(chǎn)，改善了燒結(jié)礦的低溫還原粉化指標。 適當提高燒結(jié)礦的堿度燒結(jié)礦的性質(zhì)決定于它的礦物組成、微觀和宏觀結(jié)構。在這方面，粘結(jié)相的礦物組成及其與非粘結(jié)相的膠結(jié)狀態(tài)，以及氣孔壁的厚度對燒結(jié)礦的性能至關重要。就粘結(jié)相的礦物組成而言，高堿度燒結(jié)礦以鐵