烧结含铁原料性能及优化配矿研究
宣钢炼铁厂通过入烧含铁原料性能进行优化配矿，通过对其理论与实际上进行具体分析，研究，以确定最佳原料结构，在保证烧结矿质量的同时降低了烧结矿成本。希望通过文章的研究，能够给相关方面的工作人员在工作上带来一定的启示和借鉴意义，以供参考。
标签：冶金性能；互补；搭配
前言
近几年钢铁企业的利润空间越来越小，降低成本成为钢铁企业提高效益的最佳选择。通过对比炼铁成本，降低入烧原料成本，能够有效降低炼铁成本。这就要求我们对入烧原料性能进行仔细研究，然后合理配矿，确定最佳原料结构，在保证烧结矿质量的前提下降低入烧成本。
1 入烧结构确立的理论基础
宣钢烧结矿属高碱度烧结矿，其矿物组成主要是磁铁矿、赤铁矿、铁酸钙、硅酸钙和少量的玻璃相，由于烧结中MgO、Al2O3的存在，矿物相中还含有少量尖晶石（MgO·Al2O3）、钙镁橄榄石（CaO·MgO·SiO2）等矿物。目前原料条件下，宣钢360m2烧结机烧结矿的矿相分析为：主要铁矿物是磁铁矿，晶形为半自形、它形晶，其次是赤铁矿。赤铁矿多为原矿颗粒，呈蜂窝状结构，在孔洞边缘有少量骸晶状赤铁矿。粘结相矿物有铁酸钙，晶形为板条状和少量的树枝状，与磁铁矿形成熔蚀交织结构，硅酸二钙为针状，穿插生长在矿物缝隙间，大面积的熔蚀结构导致还原性较差。基底为硅酸盐玻璃相，有裂纹。主要矿物含量为：磁铁矿50-55%、赤鐵矿8-15%、铁酸钙20-25%、硅酸二钙10%、硅酸盐玻璃相3%（含量为目估法）。
相关研究认为，从烧结矿的矿物组成来看，理想矿物组成应为：原生赤铁矿一般占25-30%左右，这些未矿化的赤铁矿在粘结相中将起到核心和骨架的作用。铁酸钙占30-40%，为主要粘结相。比较可知，宣钢烧结矿的赤铁矿含量、铁酸钙含量相对偏低，后续宣钢在配矿时考虑合理控制Al2O3/SiO2比（0.1～0.2，宣钢为0.35左右）和进口粉配比，以发展铁酸钙粘结相。
2 烧结用原料基础冶金性能研究
从2011年以来，宣钢烧结主要使用的进口粉有：澳粉（扬迪、PB、FMG、纽曼、麦克粉等），巴西粉（巴标、卡粉），其基础冶金性能如表1所示。
过高或过低的同化性能、液相流动性对烧结矿质量都会产生不利影响，那么在明确了各种矿粉的优劣势，在烧结生产进行配矿时，应遵照不同性质的铁矿粉搭配使用原则，以达到互补的效果。
图1给出了基于不同种类铁矿粉烧结基础性能互补的配矿法的示意图。
按烧结基础性能的不同分为A、B、C、D四大类（A、C代表同化性或液相流动最好和最弱的，B、D代表较好和较弱的铁矿粉），中间线为适宜的烧结基础性能。按照“互补”搭配原则可将具有不同烧结性能的铁矿粉改善至较为适宜的水平。A搭配B、C搭配D，均不能调整到适宜水平，而A搭配D、B搭配C，B搭配D、A搭配C均可通过不同的搭配比例，调整到适宜的水平。
宣钢所用进口粉平均同化温度为1199℃，杨迪的同化温度最低，可以与同化温度高的卡粉搭配使用；PB粉同化温度较高，亦可以与同化温度低的FMG、杨迪粉搭配；巴标粉同化性居中，在烧结配料中可适当增大比例。在有精粉存在的情况下，扬迪、FMG比例可以适当下调。
宣钢所用铁矿粉液相流动性平均范围在2.2-2.7之间，不同的铁矿粉液相流动性差别很大，且同一种铁矿粉在不同的温度下差别也很大，如PB、半自熔精粉、FMG粉。半自熔精粉的液相流动性指数随温度的变化非常接近，在使用过程中互换性更强。大多数铁矿粉液相流动指数随温度升高而增大，且在烧结温度变化过程中，不同种类的铁矿粉液相流动指数对温度的变化率（敏感性）存在差异。
从流动性指数测定时的温度区间（1280℃-1320℃）看，PB粉、半自熔精粉、FMG的液相流动性增幅很大，而卡粉、巴标粉、杨迪增幅较小，这说明前者对温度的敏感性较大，而后者较小，半自熔精粉在低温段更敏感，PB粉则在低温、高温段均敏感，FMG则在高温段较敏感。
杨迪的液相流动指数最大，敏感度较小，该矿在烧结配矿中可与液相流动指数较小的卡粉搭配；PB粉的液相流动指数在低温段偏小，烧结过程中在低温区难于生成液相，而且由于对温度的敏感度很大，液相流动很不均匀，不利于烧结成矿过程，故应控制其使用量，同时注意与液相流动对温度的敏感性小、低温段液相流动指数较大的铁矿粉（如杨迪）搭配使用；巴标粉的液相流动指数值居中，敏感度很小，说明其在烧结过程中液相流动均匀，在烧结配矿中可大量使用。
半自熔精粉的液相流动指数较大，敏感度也较大，在配量较高（注意其中TiO2对烧结矿质量影响）时，应注意与液相流动指数小、敏感度小的铁矿粉搭配使用。
低钛酸精液相流动指数较大，含SiO2较高，在烧结过程中，有利于烧结液相生成，其氧化放热，也有利于降低燃耗。全自熔精粉液相流动指数较小。
3 烧结进口粉和精粉主体结构框架的确定
在烧结生产进行配矿时，首先要考虑铁矿粉理化性能满足生产的需求，同时，应遵循不同性质的铁矿粉搭配使用的原则，以达到互补的效果；梳理从2011年
以来高炉顺行期对应的烧结原料结构，确定烧结进口粉主体结构框架如下：
10%FMG+60%PB粉+20%巴标粉+10%卡粉
在烧结生产中，考虑半自溶精粉、低钛酸精粉相流动指数较大，含SiO2较高，全自熔精粉液相流动指数较低，25%半自熔精粉，50%低钛酸，25%自熔；有关精粉性能、进口粉与精粉结构搭配方面，后续需进步深入研究。
4 经济粉的性能
目前，在烧结生产中已经使用的经济粉有：蒙古粉、马来西亚粉、南非粉。（如表2所示）
蒙古粉：化学成分适中，烧损小；粒度组成差，10mm约占20%，不利于粘附其它粒子；1280℃时流动性指数很高，极易生成液相。
马来西亚粉：品位偏低，SiO2含量略高，Al2O3极高，烧损较高；粒度较细，不利于制粒；1280℃时流动性指数较好。该矿粉的使用量会因其SiO2含量过高而受到。
南非粉：品位较高，SiO2含量偏低，TiO2较高；粒度较细，不利于制粒；1280℃时流动性指数较低，属高熔点物质。该矿粉的使用量会因其SiO2和TiO2含量而受到。
近两年，蒙古粉在36m2、86m2烧结机按4%配加，在360m2烧结机控制在2%以内，马来西亚粉由于水分大，进厂后晾晒参与小混料平铺，配比不超2%，南非粉在36m2、86m2烧结机按4%配加，在360m2烧结机控制在2%以内。
5 结束语
宣钢炼铁厂在立足降低铁前成本的基础上，通过对原料基础冶金性能的研究，利用原料基础冶金性能互补的原则优化入烧原料结构，逐步降低高价位外粉，提高当地精粉用量，在稳定烧结外粉主结构，保证烧结各项质量指标的前提下，合理配加经济粉，实现降低铁前成本的目的。
作者简介：王艳（1981，1-），工程师，冶金工程专业。
