炼铁炉料结构技术的发展

炼铁炉料结构技术的发展

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来源：物资采购网采编时间：2007年1月12日16时32分

高炉炼铁所用的炉料包括：烧结矿、球团矿、天然块矿、熔剂和焦炭。所谓炼铁炉料结构技术主要是指所用烧结矿、球团矿、天然块矿的比例。熔剂是在产烧结和球团过程中配加，在高炉正常生产时是不单独配加熔剂。焦炭用量是随高炉冶炼条件(包括入炉矿石含铁品位、热风温度、喷吹煤粉量、高炉操作水平和富氧率等)而不断变化的。

国内外高炉炼铁的炉料结构是没有一个固定模式的。每个高炉都是根据本企业所能获得自然资源的条件(品级和价格)、铁矿石的冶金性能和物理化学成分，以及高炉炼铁成本等方面因素来进行选择的。随着各种条件的变化，不同时期会出现不同的炉料结构。总体上讲，炼铁炉料结构是受复杂因素影响的，是与炼铁科学技术进步的发展密切相关的。

炉料的特性

1 烧结矿

烧结矿是用粒度＜8mm的铁矿粉、溶剂、燃料、代用品(钢铁企业产生的含铁尘泥)和返矿(烧结生产过程中产生＜5mm的筛下物)按一定比例进行混匀，配以小于9%的水分，经过造球和二次混合之后，在带式烧结机上进行焙烧而成。烧结矿是一种由多种矿物组织而组成的多孔集合体。孔隙率在40%－50%。烧结矿分类为酸性烧结矿(碱度小于1.0)，自熔性烧结矿(碱度在1.0左右)，碱性烧结矿(碱度大于1.0)。高碱度烧结矿(碱度在1.8－2.0)具有良好的冶金性能。高碱度烧结矿的特点如下：

(1)好的还原性。铁矿石还原度每提高10%，高炉炼铁焦比会下降8%－9%；

(2)较好冷强度和较低的还原粉化率；

(3)具有较高的荷重软化温度，有良好的高温还原性和滴熔性。

烧结矿的上述特点，决定了要在高炉炉料结构中占有主导地位，约在85%左右，并在短期不会有较大的变动。随着冶金科技进步的不断发展，烧结生产技术也在不断取得新进展。如采用小球烧结，厚料层烧结技术，不但可以节能(减少燃料消耗20kg/t左右)，而且可以提高烧结机作业率；为降低炼铁成本，开发多配低价褐铁矿烧结技术；为提高烧结矿品位，开发成功高铁低硅烧结生产技术；偏折布料，热风烧结，烧结余热回收和配加添加剂等技术的开发和应用等先进技术，都为烧结生产创造出良好的条件，同时也为高炉料层提高透气性创造出良好条件。

2 球团矿

球团矿的生产是用颗粒度较细的精矿粉，配加4%左右的燃料，2%左右的皂土，使用圆

盘造球机，生产出8－16mm大小的园球，经烘干的生球进行焙烧形成具有一定强度的氧化球团。球团矿对所用精矿粉的要求是，含铁品位≥66%，含SiO2≤4%，-200网目的颗粒含量要≥85%，含水分要≤10%；并且希望精矿粉要有较好的成球性能，以减少造球过程的皂土用量。这就是说，不是所有的铁矿粉都可以去生产球团矿。一定程度上讲，我国自产的大多数铁矿粉是不适宜去生产球团矿。这也是建国以来我国高炉炼铁炉料中烧结矿占有主导地位的原因。现在，各钢铁企业均重视增加球团矿生产能力，这里有积极的因素。但是，企业在制定建设球团生产规划时，一定要先落实好原料的来源，並要做好所用矿粉的冶金性能分析，特别是矿的造球性能实验。否则，球团生产设备建成，投产后会出现一些难以克服的困难。

球团矿是具有较多微孔的球状物体，粒度在8－16mm，与烧结矿来比较，是有如下特点：

(1)含铁品位高，可以达到68%，一般在65%左右，SiO2含量可以在1.5%；

(2)堆积密度可以达到2.27t/m3，假密度可以达到3.8g/cm3，气孔度最低可以达到19.7%，且微气孔多；

(3)含FeO很低，可在1%左右；

(4)冷强度好，故运输过程中不易粉化，ISO转鼓指数可达95%；

(5)自然堆角小，在24℃－27℃，而烧结矿在31℃－35℃，故布料性能好；

(6)还原性好，但酸性球团矿还原软化温度一般较低，一些球团矿有异常膨胀或还原迟滞现象。

3 天然块矿

因为天然铁矿石生成的条件和矿组成、结构构造不同，所以铁矿石的强度、粘度、冶金性能差异很大。

高炉炼铁对天然块矿的质量要求是：

(1)还原性要好。一般赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿的还原性好，磁铁矿质密，还原度低。

(2)热爆裂性低。要求矿物含结晶水要少，或含碳酸盐矿物少。

(3)粒度要偏小。大中型高炉宜在8－25mm，小高炉宜在5－20mm，且小于5mm的粉末含量都应小于总量的5%。

(4)高温冶金性能要好。软熔温度要高，熔化温度区间窄；

(5)含铁品位要高，一般应大于65%。这是高炉炼铁使用天然块矿的首要条件，否则在

经济上是不合算的。

合理炉料结构搭配的原理

高炉炼铁的生产方针是：优质、高产、低耗、长寿、环境友好。贯彻上述方针的措施很多。但是高炉炼铁是以精料为基础。精料技术水平对高炉炼铁生产的影响因素在70%左右，而高炉操作，设备和管理等方面的因素影响率仅在30%左右。所以，搞好高炉炼铁生产的决定性因素是精料水平的高低。精料技术的核心是要努力提高入炉矿石的含铁品位，其次才是高(强度高、烧结矿碱度高)、熟(熟料比高)、均(粒度均匀)、稳(成份和冶金性能稳定)、小(粒度偏小)、好(冶金性能好)和少(含有害杂质少)。高炉入炉矿含铁品位提高的效果是：品位升高1%，焦比下降1.5%，产量提高2.5%，吨铁渣量减少30公斤，允许多喷煤粉15Kg/t。提高高炉入炉矿含铁品位的直接手段就是购买高品位的铁矿。高品位的铁矿是以天然块矿和精矿粉两种形式存在。高炉使用大量天然块矿会造成生产指标恶化，而精矿粉是必须要经过造块才能供给高炉炼铁使用。精矿粉的加工方式(指去生产烧结矿还是去生产球团矿)是要由其矿物性能(粒度组成，成球性能)和冶金性能(还原性，造块性能)等因素来决定。总体上讲，生产球团矿要比生产烧结矿的投资少、运行费低、单位产品能耗低。但是国外可供生产球团矿的资源是有限的。如果买来粗颗粒的铁矿粉，再去细磨、选矿，去生产球团矿，肯定是要增加设备投资和运行成本。

1 高炉冶炼的炉渣碱度会制约炉料结构

高炉炼铁要求将炉渣碱度控制在1.00～1.10，冶炼铸造铁时，炉渣碱度还会有所提高。主要原因是要确保炉渣要有好的流动性、穿透性，高的脱硫能力，以保证高炉生产的顺序。高炉无论以何种结构进行配料，最终总的炉渣碱度都要满足高炉正常生产的需求。

2 优化高炉炉料结构的原则是要充分发挥出各种炉料的优点

酸性烧结矿和中性烧结矿的强度不好，且还原性能也不是最佳点。高碱度烧结矿具有强度高、还原性好、含FeO量少等优点。但是，高炉炼铁全用高碱度烧结矿，会使炉渣碱度太高，高炉生产会出现困难。所以，用高碱度烧结矿炼铁必须要搭配酸性球团矿或适当比例天然块矿。

球团矿的最大优点是含铁品位高，还原性能好。增加球团矿配比，可以有效地提高高炉炼铁入炉矿的含铁品位，同时还可以解决高碱度烧结矿给炉渣碱度造成的影响。高炉炼铁全用酸性球团矿生产时，要必须配加一定量的熔剂(石灰石、石灰等)，以保证炉渣的适宜碱度。但是高炉加入石灰石，会使高炉容易出现结瘤现象。如果使用中性球团矿，会使球团矿含铁品位高的优点失去，並且其强度和膨胀率均会产生负面影响。将熔剂加往烧结，生产高碱度烧结矿是一种优化的选择。

天然块矿具有含铁品位高的特点。高炉炼铁适量加入天然块矿，可以有效地提高炼铁的入炉矿品位，同时还会产生减少烧结矿或球团矿生产过程对环境的污染和能耗的效果。但是天然矿配加比例要有个度，本人认为不宜超过20%。否则会使高炉顺行变差，焦比生高，高炉内煤气流不稳定等负面作用。