烧结矿低温还原粉化影响因素研究进展

烧结矿低温还原粉化影响因素研究进展
摘要：在目前工业生产建设过程中，由于长期大量配吃落地烧结矿对炉况长
期稳定顺行带来较大压力。

本文通过分析低温还原粉化率变化，结合高炉大量配
加落地烧结矿后炉况变化，采取针对性措施，保证高炉长期稳定顺行。

关键词：高炉；落地烧结矿；冶金性能
1落地烧结矿质量分析
1.1 落地烧结矿粒度组成分析
低温还原粉化是铁矿石低温还原（400～600 ℃）过程中发生碎裂粉化的
特性，影响高炉上部的透气性和煤气流分布，从而影响高炉顺行和燃料消耗。

通
常认为其原因是矿石中的Fe2O3 在低温还原时，赤铁矿还原成磁铁矿，由三方晶
系六方晶格转变成等轴晶系立方晶格，晶格扭曲，体积膨胀产生内应力，导致矿
石碎裂粉化。

影响铁矿石低温还原粉化性能的因素有矿石的种类、粒度、气孔率、Fe2O3 的结晶形态、碱度、脉石成分中杂质元素的质量分数。

某高炉检修或烧结
矿产量超出高炉需要时，组织过量的烧结矿落地。

在烧结机限产或停产时，汽运
将落地矿倒运至落地矿仓，再利用皮带上料系统加入高炉矿仓。

落地烧结矿入炉
较直送烧结矿入炉增加了多次倒运过程，必然影响落地烧结矿的含粉率和粒度组
成结构。

落地烧结矿与直送烧结矿在筛上物粒度组成上存在较大差别:落地烧结
矿平均粒度较直送烧结矿偏小1～2mm。

粒度组成上，10～16mm小粒级比例增多
约3%～6%，25～40mm大粒级比例降低约2%～3%，40mm以上大粒级比例降低约2%～3%。

随着落地烧结矿配比超过20%后，矿筛筛分负荷大幅增加，对入炉烧结
矿含粉率影响显著增大。

1.2低温还原粉化率分析
在高炉上部低温区(约500～600℃)，烧结矿受炉内高温冲击及含铁矿物组成
变化产生的裂纹而粉化，直接影响上部料柱孔隙度，恶化透气性，进而影响高炉
指标。

生产实践表明:烧结矿粒度为－3.15的低温还原粉化率每升高5%，高炉产量会下降1.5%，煤气中CO利用率降低0.5%，焦比升高1.55%。

落地烧结矿各项RDI指标受落地倒运影响不大，甚至出现一定程度优化。

这是因为烧结矿RDI受配矿结构、烧结矿成分、烧结工艺和设备影响较大，而烧结矿落地和倒运未产生影响，不同时期采用的配矿结构的差异是影响指标差异的决定性因素。

倒运和存储筛除了烧结矿冷强度较差部分，整体冷强度指标有一定的提高，在一定程度上改善了RDI。

表1 落地烧结矿与直送烧结矿RDI对比%
1.3 高温冶金性能分析
烧结矿还原性能是烧结矿质量的核心指标，直接影响高炉燃料消耗水平。

烧结矿的荷重还原软化性能反映其在高炉炉身下部和炉腰部分软化带的透气性，这部分的透气阻力约占高炉总阻力损失的25%。

熔融滴落性能是烧结矿冶金性能最重要的部分，它约占高炉总阻力损失的60%，是高炉下部透气性的限制性环节。

落地烧结矿的各项高温冶金性能与同批次和相邻批次直送烧结矿高温冶金性能相差不大。

这是因为烧结矿还原性能和荷重还原软化性能主要取决于烧结矿的矿物组成和气孔结构，而熔滴性能主要取决与烧结矿还原性能和渣相熔点。

烧结矿落地和倒运对这些因素并未产生影响。

1.4成分和性能稳定性分析
受料场面积限制，烧结矿落地后无法按照生产日期和批次分别存储，往往是不同生产日期的烧结矿混成一堆。

这就决定了高炉在配加落地烧结矿时，无法保证落地烧结矿成分和性能的稳定性和连续性。

另外落地烧结矿堆在垂直和水平方向上的含粉率、粒度组成和含水率等方面也必然有较大差距。

在堆底外缘平均粒度相对较大，含粉率较低;在堆中心位置平均粒度相对偏小，含粉率较高;在料堆
表面含水率较低，料堆内部含水率偏高，粉末较难筛除。

落地烧结矿不论是化学
成分还是二元碱度均波动较大，二元碱度相差最大达0.15，而且多为非线性的双
向波动。

这种波动必然造成落地烧结矿冶金性能的非线性波动，进而给高炉热制
度和造渣制度带来波动，影响高炉顺行和经济指标。

通过对比落地烧结矿与直送
烧结矿的各项指标性能可以发现，烧结矿的落地及倒运对其质量性能最直接的影
响体现在含粉率大幅提高和粒度组成变化上。

这一变化对高炉冶炼的影响主要表
现为恶化上部块状带孔隙度，降低上部料柱透气性，影响高炉经济指标和顺行。

而在高炉中温和高温区域，落地烧结矿的还原、软化、熔滴性能与直送烧结矿性
能相比并无太大差距，对高炉冶炼影响不大。

落地烧结矿的落地和倒运是非连续的，这就造成落地烧结矿的化学性能、粒度组成和冶金性能的非线性波动，进而
对高炉冶炼稳定性造成较大影响。

2长期大量配加落地烧结矿对高炉操作影响
落地烧结矿的粒度组成变化和冶金性能的不稳定必然会给高炉冶炼带来较大
负面影响，造成高炉经济指标的下滑。

一方面高炉整体压差上升，风量逐渐萎缩，鼓风动能降低，下部煤气流向高炉中心渗透能力变弱，影响炉缸活跃程度。

另一
方面随着鼓风动能降低，高炉内煤气流分布出现明显变化，代表上部块状带边缘
透气性的13段－顶压压差值上升明显，较正常值上升约15kPa。

说明在上部料柱
透气性变差，中心气流变弱，下边缘气流发展，逐步形成了下部高风速、大动能，上部发展中心，适当控制边缘的上下部制度。

因此3号高炉属于典型的中心气流
发展型高炉，炉况顺行对中心气流发展程度依赖加大。

这种煤气分布变化对3号
高炉影响尤为严重，在炉缸活跃程度不好、炉况基础较差、大量长期配加落地矿时，边缘气流更易发展，甚至形成边缘管道。

3应对措施及效果
3.1加强落地烧结矿筛分和排料管理
针对落地烧结矿平均粒度下降，小粒级矿石偏多和含粉率高的特性，指定4、5号矿仓为落地矿仓，将4、5号矿仓振筛尺寸由5/3.5mm更换为8/4.5mm，调整
闸门开度和空振时间，保证筛网过料量≯250t/h，通过这些措施有效筛除过量粉
末和小粒级矿物。

根据落地烧结矿配加占比，调整落地矿仓排料时间，尽量将落
地烧结矿排至矿石料流头部，布料时布在料面边缘，以达到控制边缘气流的目的。

3.2及时进行负荷调剂
针对大量长期配加落地烧结矿造成的透气性变差，压差偏高，风量萎缩现象，及时降低焦炭负荷，保证料柱透气透液性，争取维持原有风速和鼓风动能，达到
稳定中心气流的目的。

尤其配加占比较高或配加时间较长时，争取早退多退焦炭
负荷，降低其对高炉顺行的影响。

3.3保持充沛热量
针对落地烧结矿的化学性能、粒度组成和冶金性能的非线性波动，高炉生产
中经常出现热量和炉渣性能大幅波动的情况，应适当提高热量水平，保证炉缸热
量充沛，提高渣铁流动性，降低热量波动造成的影响。

3.4及时进行上部调剂
针对配加落地烧结矿后边缘气流更易发展的情况，根据炉顶十字测温和上部
静压变化，如果有边缘气流发展征兆，及时加重边缘负荷，适当加大中心焦量，
疏导中心气流，维持两路气流平衡。

经过采取一系列有效应对措施，目前3号高
炉在配加落地烧结矿时，高炉经济指标并未出现明显下滑，保证了高炉长期稳定
顺行，取得了较好效果。

4结语
烧结矿的落地及倒运对其质量性能最直接的影响主要体现在含粉率大幅提高
和小粒度矿物增多，而对还原性、低温还原粉化率、软熔性能及低落性能影响不大。

受落地和倒运影响，落地烧结矿成分与冶金性能会出现非线性波动，影响高
炉冶炼稳定性。

大量长期配加落地烧结矿对高炉操作的影响主要体现在降低上部
块状带料柱孔隙度和透气性，导致压差升高，风量萎缩和鼓风动能降低。

对高炉
气流分布影响主要变现为边缘气流发展，尤其在中心气流发展型高炉上表现更为
明显。

针对大量配加落地烧结矿带来的影响，通过采取加强落地烧结矿的筛分，
及时调整焦炭负荷，保证充足的热量水平，及时进行上部调剂控制边缘气流等措施，能够有效降低其对高炉冶炼影响，保证高炉顺行，维持较好的经济指标。

参考文献
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