18烧结矿冶金性能对其质量和高炉指标的影响

2. 低温还原粉化（RDI）对烧结矿质量和高炉主要操作指标的影响
烧结矿的低温还原粉化性能是指烧结矿装入高炉后在400~600℃的低温条件下，由 于还原产生粉化程度的状况，烧结矿入高炉后在低温条件下还原产生粉化的主要原因是 烧结矿骸晶状赤铁矿（又称再生赤铁矿）在低温下还原发生晶格转变（α Fe2O3 转变为 γFe2O3过程中由六方晶格变为立方晶格）产生极大的内应力，导致烧结矿碎裂。造成烧 结产生低温还原粉化的原因是多方面的，有矿种、配碳、Al2O3和TiO2含量等因素〔3〕。 由高炉解剖和高炉上部取样实测分析可知〔4〕，烧结矿的低温还原粉化是高炉上部透 气性的限制性环节，而且证明烧结矿产生低温粉化的实际温度并不是 500℃左右，而是 700 ℃。我国国家标准（ GB/13242-91 ）规定：烧结矿低温还原粉化指数以 RDI+3.15 的百 分数为主要指标，RDI＋6.3和RDI-0.5的百分数为参考指标，而美国和北美地区的标准规定， 烧结矿的低温还原粉化以RDI+6.3和RDI-0.5的百分数为主要指标，RDI+3.15百分数为参考指 标。唐钢科技人员经与美国学者的分析和讨论认为，美国和北美地区的标准更科学合理， 因为在高炉内＜ 5mm的粒度会明显影响高炉上部的透气性，故将RDI+3.15作为主要指标 是欠合理的。 烧结矿的低温还原粉化是质量的一项重要内容，我国冶金行业标准（YB/T-2005）规 定RDI+3.15≥72%，低于标准超过10%的一般应喷洒处理，以往我国多数企业均采用德国 学者科特曼提出的喷洒卤化物（CaCl2）的方法〔5〕，降低烧结矿RDI粉化，跨入二十 一世纪后，越来越多的炼铁工作者在实际生产中发现并证实，烧结矿喷洒 CaCl2有腐蚀 煤气管道和阀门，侵蚀高炉内耐火材料和破坏焦炭的热强度等多方面的副作用，目前国 内已开始采用北京科技大学发明的不含氯元素的 XAA复合喷洒剂，改善烧结矿的RDI粉 化效果显著。
T10
1091 1092 1085
T40
1134 1247 1227
ΔT
43 155 142
Ts
1267 1435 1448
Td
1333 1450 1464
ΔT
66 15 16
ΔPm·9.8pa
S值(Kpa℃)
33.63 11.76 21.64
102 130 188
济钢
75.1
74.6
42.3
－ － － 63.96 39.5
68.2
80.15 73.13
8.2
－ － － 7.9 7.4
1043
1185 1215 1183 1085 1170
1226
1347 1389 1347 1140 1280
183
162 174 164 55 110
1486
1382 1435 1370 1180 1320
1519
1488 1505 1518 1300 1520
表 1。
矿物组成 2FeOSiO2
表1
2
烧结矿不同矿物组成的还原性
2CaOFe2O3 CaOFe2O3 Fe2O3 CaO2Fe2O3
CaOFeOSiO Fe3O4
RI（％）
5.0
12.8
25.5
25.5
49.2
49.4
58.4
高碱度烧结矿的RI值若低于80%，证明烧结矿的质量出了问题，或者是配碳 高了，FeO高了，或是配矿的原因气孔结构出了问题，应提出改进的措施。还原性 不良的烧结矿由于低熔点硅酸盐（2FeOSiO2和CaOFeOSiO2）的存在，会造成烧结 矿的软熔性能变差，从而影响高炉软熔带的透气性。还原性不良的烧结矿装入高炉 后，会明显影响高炉上部煤气的利用率，使高炉内间接还原降低，直接还原（rd） 比例升高，影响高炉的燃料比和产量。据统计〔2〕入炉矿的间接还原降低 10% ， 将影响高炉焦比和产量各 8~9%，在目前我国高炉燃料比的水平条件下，高炉燃料 比将会升高40kg/t以上，产量与高炉容积相关，但也是一个庞大的数字，因此，炼 铁工作者应十分重视烧结矿的还原性指标。
烧结矿的荷重还原软化性能是指其装入高炉后，随炉料下降，温度上升不断被 还原，到达炉身下部和炉腰部位，烧结矿表现出体积开始收缩即开始软化（TBS） 和 软 化 终 了 （ TBE ） 的 特 性 ， 高 碱 度 烧 结 矿 的 TBS 应 ≥ 1100 ℃ ， 软 化 温 度 区 间 （ΔTB= TBE －TBS）应≤150℃，烧结矿开始软化温度的高低取决于其矿物组成和 气孔结构强度〔1〕开始软化温度的变化往往是气孔结构强度起主导作用的结果， 这就是说，软化终了温度往往是矿物组成起主导作用。由高炉内各带透气阻力的 示图可知，软化带的阻力损失约占25%，是反映炉料在炉身下部和炉腰部位顺行状 况的，当烧结矿的开始软化温度低于950℃，软化温度区间＞300℃时，高炉必须会 产生严重的悬料，因此为了保持高炉顺行稳定，烧结矿应具有良好的荷重还原软 化性能。关于荷重还原性能对高炉主要操作指标的影响 ，意大利的皮昂比诺 （ Piombimo ）公司 4# 高炉曾于 1980 年做过统计，含铁原料的 TBS 由 1285 ℃提高到 1335℃，高炉的透气性ΔP由5.2kpa降低到4.75kpa（下降8.7%），产量提高了 16%， 日本神户公司的加古川厂和新日铁的广畑厂均通过改善酸性球团矿的软熔性能有 效地改善了高炉操作指标〔7〕。
软化带 约占∆������总 25%
块状带 约占∆������总 15%
熔融滴落带 约占∆������总 60%
•
高炉内各带透气阻力分布示图a
1. 900还原性（RI）对烧结矿质量和高炉主要操作指标的影响
还原性的优劣是烧结矿质量的一项基本指标，高料层、高强度、高还原性、低碳、 低 FeO 的三高两低原则始终是烧结生产追求的目标。对高碱度（ R=1.9~2.3 ）烧结 矿而言，常规要求RI＞85%，高要求RI应＞90%。铁矿石的还原性（包括烧结矿、 球团矿）取决于其矿物组成和气孔结构〔1〕，烧结矿不同矿物组成的还原性列于
5.我国几种烧结矿的冶金性能分析
5.1 我国几种烧结矿的主要化学成分和冶金性能(列于表2和表3) 表2 我国几种烧结矿的化学成分（％）
烧结矿 石钢 济钢 1# 2# 1# 2# TFe 59.30 59.10 59.80 59.50 FeO 10.40 7.92 10.25 11.80 SiO2 4.52 4.47 4.20 4.10 Al2O3 1.53 1.57 1.71 1.56 CaO 5.02 8.54 7.69 8.12 MgO 1.89 1.94 2.17 2.13 CaO /SiO2 1.11 1.91 1.83 1.93
1.99 2.02 0.48 1.84
酒钢
1# 2#
表3
烧结 矿 900℃ 500℃还原粉化(%)
我国几种烧结矿的冶金性能
软化性能(℃) 熔融滴落性能
RI(%)
石钢
73.1 82.4
RDI+6.3 RDI+3.15 RDI_0.5
16.3 14.3 44.0 49.2 55.9 70.4 13.5 9.6 8.6
主要参考文献
序言：
烧结矿的冶金性能包括 900℃还原性（RI）、500℃低温还原粉化性 能（ RDI ）、荷重还原软化性能（ TBS 、 TBE 、Δ TB ）和熔融滴落性能 （Ts、Td、ΔT、ΔPm、S值）。这四项性能中900还原性是基本性能， 它不仅直接影响煤气利用率和燃料比，同时由于还原程度的不同，还 影响其还原强度（RDI）和软熔性能。500℃低温还原性能是反映烧结 矿在高炉上部还原强度的，它是高炉上部透气性的限制性环节。在高 炉冶炼进程中，高炉上部的阻力损失约占总阻力损失的 15%。烧结矿 的荷重还原软化性能是反映其在高炉炉身下部和炉腰部分软化带透气 性的，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，因为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，要保持高炉长期顺行稳定，必须十 分重视含铁原料在熔融带的透气阻力。烧结矿在高炉的块状带、软化 带和熔融滴落带不同部位的性状和透气阻力的变化（详见示图）决定 着高炉内不同部位顺行和稳定，因此研究和分析清楚冶金性能对烧结 矿质量和高炉主要操作指标的影响是十分重要和必要的。
八钢
1#
2# 3#
58.78
58.00 57.40 52.68 51.75
11.64wk.baidu.com
11.03 10.54 9.67 7.24
4.64
4.54 4.64 10.80 7.52
－
－ － 1.71 1.49
8.00
9.05 10.28 5.15 13.87
3.76
3.67 3.82 2.13 1.89
1.72
烧结矿冶金性能对其质量和高炉主要操作指标的影响
许满兴 （北京科技大学）
摘要： 本文简要介绍了烧结矿冶金性能的内容，介绍和论述 冶金性能对其质量和高炉主要操作指标的影响，介绍和论述了 影响烧结矿冶金性能的主要因素及改善举措 关键词 ：冶金性能 熔滴性状 改善举措
本文目录
序言：高炉内各带透气阻力分布示图 1.900℃还原性对烧结矿质量和高炉主要操作指标的影响 2.低温还原粉化对烧结矿质量和高炉主要操作指标的影响 3.荷重还原软化对烧结矿质量和高炉主要操作指标的影响 4.熔滴性能对烧结矿质量和高炉主要操作指标的影响 5.我国几种烧结矿的冶金性能分析 6.宝钢高炉几种炉料结构方案熔滴性能的分析
33
106 70 148 120 200
246
292 310 338 900 1180
63.39
251.39 178.36 417.72 999.60 2214.80
八钢
－ － －
酒钢
61.0 85.9
5.2对我国几种烧结矿冶金性能的分析
6.宝钢高炉几种炉料结构方案熔滴性能及分析
6.1宝钢高炉几种炉料结构方案的化学成分、入炉矿量、渣量及熔滴性能
CaO/SiO2
1.558 1.564 1.560 1.503 1.551 1.529 1.558 1.564 1.564
注：方案﹝1﹞与﹝7﹞、﹝2﹞与﹝8﹞、﹝9﹞炉料组成相同，它们的冶炼周期不同。
表5 宝钢高炉几种炉料结构方案的入炉矿量及渣量
（列于表4、表5和表6） 表4 宝钢高炉几种炉料结构方案的化学成分
试验方案 〔1〕 〔2〕 〔3〕 〔4〕 〔5〕 〔6〕 〔7〕 〔8〕 〔9〕 Tfe 60.462 60.423 58.983 60.194 60.451 59.764 60.462 60.423 60.423 FeO 6.001 5.616 6.267 6.064 5.744 5.583 6.001 5.616 5.616 CaO 6.452 6.421 6.619 6.348 6.345 6.364 6.452 6.421 6.421 SiO2 4.14 4.11 4.24 4.22 4.09 4.15 4.14 4.11 4.11 MgO 1.333 1.28 1.351 1.334 1.268 1.265 1.333 1.28 1.28 Al2O3 1.478 1.488 1.47 1.459 1.45 1.421 1.478 1.488 1.488 S 0.0105 0.0752 0.0117 0.01 0.0749 0.076 0.0105 0.0752 0.0752 P 2O5 0.096 0.098 0.099 0.104 0.0967 0.0913 0.096 0.098 0.098 MnO 0.375 0.319 0.369 0.338 0.271 0.269 0.375 0.319 0.319 TiO2 0.086 0.077 0.088 0.088 0.083 0.079 0.086 0.077 0.077 脉石量 13.973 13.846 14.252 13.805 13.679 13.714 13.973 14.384 14.384
已有的生产实践数据〔 6 〕证明，烧结矿的 RDI-3.15 增加 10% ，将影响高炉 产量3%以上燃料比上升1.5%（在目前情况水平下燃料比将上升7.8kg/t）以上。 因此当烧结矿RDI+3.15低于62% 的应采取有效措施，改善烧结矿的低温还原强 度，以保持高炉的上部顺行 稳定。
3. 荷重还原软化性能对烧结矿质量和高炉主要操作指标的影响