双碱度烧结矿应用基础研究

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1、冶金之家网站双碱度烧结矿应用基础研究任荣霞1，李金龙2，方觉2(1.唐山钢铁国际工程技术有限公司炼铁原料部，河北唐山063000；2.河北联合大学冶金与能源学院，河北唐山063009)摘要：首先对高炉使用双碱度烧结矿的优点进行了理论上的分析。通过实验室试验研究了自0.04至3.0的碱度对烧结矿生产和质量的影响。以缩短软熔温度区间为目标，优化了高炉炉料结构。研究结果证明，使用酸性烧结矿与碱性烧结矿为基础的配矿方案对减薄高炉软熔带厚度，改善料柱透气性具有明显作用。关键词：烧结矿；碱度；软熔带；高炉双碱度烧结矿是在高炉炼铁生产中使用2

2、种不同碱度的烧结矿。其中高碱度部分的作用不变，低碱度部分则作为酸性炉料取代球团矿和天然块矿。双碱度烧结矿的使用是改善中国目前炉料结构的一项尝试。虽然在实践中还存在一些需要解决的问题，但其降低原料成本的前景则具有明确的价值。本研究工作是针对目前双碱度烧结矿生产和使用中出现的一些问题进行的实验室研究。通过大碱度范围的烧结试验探索并验证了双碱度烧结矿生产的可行性及主要工艺参数，并检验了烧结矿的重要冶金性能；根据碱度对高炉冶炼的影响原理及烧结矿的冶金性能对不同烧结矿进行了配比；通过软熔性测试讨论了不同配比对高炉软熔带及透气性的影响。以此

3、为依据对双碱度烧结矿的使用进行了优化。本项工作的目的是为双碱度烧结矿的生产和使用提供必要的理论依据以及基本的工艺参数。1烧结矿碱度对其行为的影响炉料碱度在冶炼过程中的作用不仅仅是影响熔剂的用量，它还对炉料在冶炼中的行为具有极大的影响。二元碱度B，即CaO与SiO2的质量分数之比，是碱度最为简单而直接的表达方式。图1大致示出了碱度对CaO-SiO2二元系液相线的影响。在一定的范围内掺入其他杂质，如Al2O3或MgO，可使液相线温度大大降低，但基本规律仍然存在。如图1所示，在CaO-SiO2二元系中存在几个化合物，致使液相线变得极为

4、复杂。其中在碱度为0.93时的化合物CaO·SiO2的熔点为1544℃。在碱度为1.2附近有一个温度最低值，即CaO·SiO2与3CaO·2SiO2的低共溶点1460℃[1]。高炉造渣的2个主要目的是脱硫和降低炉渣熔点。炉渣碱度大多选择在1.0～1.2之间。过低影响炉渣脱硫能力，过高则会导致能耗和生铁成本的上升。碱度与炉渣相近的烧结矿称为自熔性烧结矿。碱度偏低的烧结矿称为酸性烧结矿；冶金之家网站碱度偏高的烧结矿称为碱性烧结矿。碱度的下限受矿石自然碱度的限制，而上限在工艺方面尚未发现有明确的限制。下面以B等于0.93的酸性烧结矿、

5、B等于1.2的自熔性烧结矿和B等于1.87的碱性烧结矿为例，讨论碱度对烧结矿在高炉内行为的影响。酸性烧结矿或天然块矿入炉时伴随着高碱度烧结矿或熔剂。高碱度烧结矿和熔剂不仅要为酸性炉料配碱度，还要为燃料灰分配碱度，而绝大部分的自由燃料灰分是在风口区形成的。因此，酸性炉料软熔后首先与高碱度烧结矿或熔剂接触，形成的初渣碱度随着CaO的溶入不断提高。碱度的上升趋势带来两方面的影响：第一个影响是有利的。由于酸性炉料形成的初渣呈酸性，因此碱度上升将导致软熔体的熔点降低。软熔带上部或整个软熔带即处于这一范围中。软熔体熔点的下降趋势可缩短软熔带

6、的温度区间，这是对高炉冶炼有利的影响。另一个影响较为复杂，需要通过对具体条件的分析才能做出正确的判断。由于炉料的碱度搭配是针对终渣的，而绝大部分燃料灰分在风口上方的大部分区域是不能溶入炉渣的，因此中间渣要经过很长一段超高碱度的过程。可以说中间渣的后期是一个熔点不断上升的过程。当然，随着熔点的上升温度也在提高。如果二者的影响能够达到平衡或温度升高的影响占据优势，则这一趋势对高炉冶炼不会造成明显的不良影响。但是，如果熔点升高的影响占据优势，则必须采用相应的措施来减小这一影响。很多高炉以及COREX熔炼炉在配料中使用一定比例的硅石就是

7、为了解决这一问题而采取的措施。碱性烧结矿是作为铁料和熔剂的共同体使用的，因此会与酸性炉料共同入炉。碱性炉料的初渣碱度及熔点一般远高于炉渣。生成后与酸性炉料的初渣溶合，主体的变化方向是碱度与熔点不断降低。再与温度的升高相配合，炉渣性能呈不断改善的趋势。自熔性烧结矿初渣的熔点处于最低水平。形成后无论碱度如何变化，熔点只会提高。这是自熔性烧结矿与酸性烧结矿和碱性烧结矿的最大区别。在这种条件下，很容易形成初渣长期无法顺利滴落的情况。也就是说，使用自熔性烧结矿会导致软熔带变厚甚至可能导致炉渣重新凝固的现象。这可能是使用自熔性烧结矿最大的问

8、题，影响应当不在强度以下。2使用双碱度烧结矿的意义如前所述，使用酸性烧结矿(或天然矿)和碱性烧结矿对冶炼均无不良影响。使用自熔性烧结矿则会严重影响冶炼过程。因此，国内高炉已经形成了以高碱度烧结矿配加酸性矿为基础的炉料结构，以避开自熔性烧结矿的问题。而酸性矿一般为