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追根溯源如何正确认识烧结矿质量?

2017年10月27日 10:59  兴旺宝五金网    点击:3766
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  自上世纪80年代以来,高碱度烧结矿一直是我国高炉炼铁的主要原料。无论从炉料组成比例、生铁成本,还是废弃物排放及环境保护来说,烧结矿生产对高炉炼铁都有着举足轻重的影响。烧结矿的质量对高炉炼铁的产量、能耗、生铁质量和高炉寿命均起着关键作用。烧结矿的质量由化学性能、物理性能和冶金性能3部分组成,它们三者间的关系是:化学性能是基础,物理性能是保证,冶金性能是关键。
 
  化学性能是基础
 
  烧结矿的主要化学性能包括品位、碱度和SiO2、MgO、Al2O3、FeO含量,以及S、P、Ka2O、Zn、Cl等有害元素的含量。
 
  含铁品位对烧结矿质量的价值。含铁品位是烧结矿质量的核心,长期以来,提高烧结矿质量的一个核心问题,就是不断提高烧结矿的品位、降低烧结矿的SiO2含量。由于品位提高,渣量降低,高炉炼铁的产量提高,燃料比降低。近几年,有不少钢铁企业采用低品位、大渣量的做法,主观愿望是降低成本,实际却适得其反,造成大排放、高燃料比和低效的结果。总结历史的经验,应继续走精料之路,才能实现低成本、低燃料比和高效炼铁的目标。
 
  碱度对烧结矿质量的价值。理论研究和多年来的生产实践证明,高碱度是烧结矿质量的基础。由于烧结矿的质量取决于其矿物组成,而烧结矿的矿物组成取决于碱度。对高炉炼铁而言,烧结矿的最佳碱度范围为1.90~2.30。在生产实践中,烧结矿的强度和粒度,烧结矿的冶金性能均与其碱度直接相关。烧结矿的质量与碱度密切相关,烧结生产必须坚持高碱度的方向。
 
  SiO2含量对烧结矿质量的价值。SiO2是烧结矿质量的一个重要元素,在烧结生产中,SiO2是烧结生成渣相的主要组分,也是烧结生成铁酸钙黏结相的重要组分。在烧结矿生产中,SiO2含量既不能太低也不能过高,最佳含量为4.6%~5.3%,0.1~0.3的Al2O3/SiO2是形成复合铁酸钙的重要条件。当SiO2含量低于4.6%时,会因为渣相不足影响烧结矿的强度;当SiO2高于5.3%后,随硅酸盐渣相增大,将影响烧结矿的强度和冶金性能。
 
  Al2O3含量对烧结矿质量的价值。对烧结矿的质量而言,Al2O3含量也是影响质量的一个重要因素。首先,一定的Al2O3/SiO2是烧结生成针状复合铁酸钙的重要条件,烧结矿没有Al2O3就不能生成SFCA,但含量不能太高,超过了2%,就会影响烧结矿的冷强度和RDI指数。烧结矿的Al2O3含量一般控制在1.0%~2.0%的范围内。
 
  MgO含量对烧结矿质量的价值。MgO含量对烧结矿质量而言是一个负能量因素,它有利于改善烧结矿的低温还原粉化性能这一优势,还是建立在降低烧结矿还原性的基础上的。MgO在烧结过程中易与Fe3O4反应生成镁磁铁矿,阻碍Fe3O4在烧结过程中氧化为Fe2O3,降低铁酸钙相的生成,造成成品烧结矿的冷强度和还原性降低。烧结生产之所以要配MgO,是为了满足高炉炼铁炉渣流动性、脱硫和脱碱的需求。
 
  FeO含量对烧结矿质量的价值。FeO含量也是烧结矿的一个重要内容,FeO含量的高低直接影响烧结矿的强度、粒度和冶金性能,烧结矿的FeO与配碳密切相关。烧结生产应追求高强度、低FeO的目标,目前FeO含量全国平均水平为8.40%~8.50%。有些企业为了追求高强度,片面提高FeO含量,这是既不科学又不合理的做法。烧结矿的强度与FeO有关,但取决于烧结矿的矿物组成。烧结矿不同矿物组成的强度列于表1,FeO含量对烧结矿质量的影响列于表2。FeO含量高的硅酸盐矿物相的强度都比较低,烧结矿并不是FeO含量越高强度越高,兼顾烧结矿的强度和冶金性能,FeO含量应低于9%,6.5%~8.5%是最佳范围。
 
  S、P、Ka2O、ZnO和Cl等有害元素的含量是烧结矿质量不可忽视的内容。这些有害元素要进行控制,它们的危害和限量列于表3。
 
  物理性能是保证
 
  强度和粒度是烧结矿的主要物理性能,除此之外,还有堆密度和孔隙度等。强度和粒度是烧结矿的重要质量指标,因为它是高炉上部透气性的限制性环节。
 
  不同高炉容积对烧结矿的强度和粒度有不同的要求,新修订的《高炉炼铁工程设计规范》列出了不同炉容对烧结矿强度、FeO和粒度的不同要求,详见表4。
 
  冶金性能是关键
 
  烧结矿的冶金性能包括900℃还原性、500℃低温还原粉化性能、荷重还原软化性能和熔滴性能,这些性能反映烧结矿在高炉冶炼过程中的性状。
 
  高炉炉内含铁炉料存在的状态,可以分为块状、软化状和熔融滴落状3种。高炉上部块状带的阻力损失占高炉总压损的15%,处于炉身下部和炉腰部位的软化帶的阻力损失占总压损的25%,处于炉腹部位的熔融滴落带的阻力损失占高炉总压损的60%。因此,影响高炉顺行的主要部位是高炉下部的熔滴带。正因为如此,保持高炉长期稳定顺行的新理念是:高炉操作以控制高炉下部炉腹煤气量指数为主,辅之以高炉上部布料操作,形成大平台加小漏斗的煤气分布曲线。
 
  900℃还原性的优劣不仅影响高炉上部煤气利用率,而且影响其软熔性能,即影响高炉下部的透气性,因此它是一项基本的冶金性能,一般碱度1.9的高碱度烧结矿,其RI值应大于85%。
 
  500℃低温还原粉化性能是烧结矿在高炉内的低温还原强度,它是高炉上部透气性的限制性环节,高炉冶炼要求RDI+3.15≥72%。如果粉化指数低于60%,就应该在入炉前对其做喷洒处理,以往喷洒CaCl2,但Cl元素进入高炉带来的危害太大,因此,现在改喷无Cl的新型环保产品以降低RDI指数。
 
  高炉冶炼要求烧结矿的开始软化温度高于1050℃,低于900℃的酸性炉料不利于高炉中部软化带的透气性。烧结矿的软化性能往往与熔剂的矿物形态相关。硅酸盐的熔剂会降低TBS值,而碳酸盐的熔剂有利于提高烧结矿的TBS值。
 
  熔滴性能是烧结矿冶金性能最重要的一项性能,因为熔滴带的透气阻力占高炉总阻力损失的60%以上,因此,应重视烧结矿熔滴性能的改善,烧结矿的熔滴性能与其品位、SiO2、Al2O3、FeO、TiO2等成分的含量相关。高品位、低渣量、低Al2O3、低FeO的烧结矿,其熔滴性能均比较好,反之则比较差。高炉炼铁要求综合炉料的S值≤40。

(来源:兴旺宝五金网)

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