低碱度球团烧结矿的生产技术与

1. 前言
低碱度烧结矿或称酸性烧结矿，是指碱度（CaO/SiO2）低于1.0的烧结矿，它原本是解 放初期上个世纪五六十年代的一种人造富矿。由于其产量和强度低质量也差，自上世纪七十 年代末，我国炼铁界推广高碱度（CaO/SiO2）烧结矿以来就自然淘汰了，但到九十年代由于 高碱度烧结矿的应用需要酸性炉料，在缺乏酸性球团的条件下，有些企业开始采用酸性烧结 矿（或称低碱度烧结矿）与高碱度烧结矿搭配的炉料结构。特别是国家“八五”计划（1991 －1995年）后推广小球团烧结法新工艺，高碱度烧结矿搭配低碱度球团烧结矿逐步形成了我
酒钢低碱度球团烧结矿的质量状况
MgO SiO2 11.37 11.02 11.02 11.53 10.44 3.33 3.67 3.23 3.14 2.98 900℃ RI(%) 29.9 42.6 47.1 56.8 69.3
RDI+3.15
软化性能 （℃） TBS 1026 1038 1045 1041 1043 △TB 157 117 99 115 121 TS 1150 － － 1299 1271 Td 1425 － － 1409 1408
料，采用高碱度烧结矿搭配酸性炉料（低碱度球团烧结矿＋块矿）的炉料结构，低碱 度球团烧结矿设计占炉料的25%的比例，则年需低碱度球团烧结矿215万吨，选择 265m2烧结机生产低碱度球团烧结矿。（若年产300万吨钢铁的企业，年需500万吨含 铁炉料，年需120万吨低碱度球团烧结矿，可配180m2烧结机生产低碱度球团烧结矿）。
(%)
67.2 40.8 42.7 76.9 77.4 78.3
由表2石钢低碱度烧结矿的冶金性能可见：低碱度烧结矿的碱度不是越高越好，也不 是越低越好，适宜的碱度与其FeO含量、SiO2和 MgO含量密切相关， 低SiO2和MgO含 量有利于低碱度烧结矿质量的改善。低碱度烧结矿的适宜碱度尚需考虑烧结产能的平
2. 低碱度球团烧结矿生产的工艺流程设计
低碱度球团烧结矿它不同于酸性烧结矿，它的最基本特点是反映在工艺流程上，它首先将铁矿
粉与部分熔剂和燃料混合后制成5－10mm的小球，然后将部分熔剂和燃料混合到小球的表面，最后
再将这种外滚熔剂和燃料的混合小球布到台车上去点火烧结。因此，它比起一般的烧结生产工艺流 程，需增加造球和外滚燃料两部分，由于制成了 5-10mm的球团，故布料需要采用偏析布料器，以 克服边缘和自动蓄热效应。典型的低碱度球团烧结工艺流程为日本福山5号烧成球团矿烧结法工艺 性生产流程。至于钢铁企业如何实施新的工艺流程，建议通过试验研究取得数据后再作适当调整。
5.2低碱度球团烧结矿投资估算： 新建年产220万吨球团设备需投资4.5亿人民币，改造265m2烧结机 为低碱度球团烧结矿生产，需建一个造球车间，增设4×Ф7m圆盘造球机、 上配料、输送和外配燃料、偏析布料设备，还需考虑上一台Ф4×15m的 烘干机和燃料分加设备，估算投资3500万元人民币左右，显然对烧结机 作技术改造的方案将会大大节省投资。山西建邦集团通才工贸公司的实 践证明，可以不建球团车间，仍采用圆筒混合机强化制粒，增设燃料分 加，可节省一大笔技术改造费，也可以达到比较好的效果。 5.3低碱度球团烧结矿与酸性球团矿生产经济效果比较： 一台265m2烧结机日产可达8450吨烧结矿，技术改造后生产低碱度 球团烧结矿其产量会下降25％左右，日产将会下降到6340吨左右，能满 足220万吨酸性炉料的需求。同样，一台180m2的烧结机也能满足年产120 万吨低碱度球团烧结矿的需求。 生产成本费用的比较：鞍钢和沙钢等七家企业烧结矿和球团矿生产 成本费用比较列于表4
表2 石钢低碱度烧结矿（不同MgO）的质量状况
CaO/ SiO2 0.80 0.84 0.96 0.69 0.81 0.89 60.90 63.30 60.8 59.1 58.7 58.2 14.20 15.90 14.60 14.6 13.4 119 5.38 4.31 5.85 6.92 6.87 6.83 0.63 0.50 0.75 2.54 2.48 2.54 TFe FeO SiO2 MgO 900℃ RI(%) 85.7 71.4 75.2 64.1 68.9 70.8
熔滴性能（℃） △T △Pm(×9.8Pa ) S 值(kpa℃) 275 － － 110 137 593 － － 193 275 146.3 － － 154.2 302.1
(%)
97.2 95.2 95.4 95.7 84.7
酒钢根据试验研究的具体情况，自1996~1999年生产低碱度球团烧结 矿的适宜碱度分别选择为0.36、0.52. 由表1酸性烧结矿与低碱度球团烧结 矿的质量对比可见，低碱度球团烧结矿的质量明显优于酸性烧结矿的质 量。由此应树立低碱度烧结矿的生产离不开先将粉矿制成小球团，或强 化制粒以觧决低碱度混合料透气性差难烧的问题。
3. 低碱度球团烧结矿的品位和适宜碱度选择
对用于高炉炼铁的含铁原料而言，含铁品位总是质量的排头兵，是质量的核心，低碱度球团烧 结矿也不能例外，它应该接近酸性球团矿的品位，低品位显然是不合适的，因为低品位必然会导致
渣量和燃料比增加，不符合低燃料比、低碳炼铁的方针，也是不经济的。因此低碱度球团烧结矿不
能背离精料方针。碱度是决定和影响烧结矿产质量的基础，也是决定和影响低碱度球团烧结矿的一 个基本因素。因为碱度不同，烧结矿的矿物相不同造成其强度、还原性等冶金性能不同，适宜的碱 度是在一定配矿和烧结工艺操作条件下形成的，因此要确定适宜的碱度需要通过在一定条件下的烧
表4 鞍钢、沙钢等企业球团矿与烧结矿生产成本比较
烧结矿质量与生产成本 企业名称 TFe 鞍钢 沙钢 首钢京唐 57.11 56.39 56.64 CaO/SiO2 1.99 2.16 2.03 原 材 料 （元/t） 806.40 1063.44 937.07 生产成本 （元/t） 912.68 1242.27 1069.27 TFe 63.40 63.44 65.88 球团矿质量与生产成本 SiO2 5.43 6.64 3.76 原 材 料 （元/t） 940.54 1487.27 1295.91 生产成本 （元/t） 1065.12 1581.00 1400.85 球团矿 与烧结矿 成本比较
制成5－10mm的小球团，由于混合料均制成了小球，会造成烧结过程碳的燃烧困难，导致高配碳，
影响垂直烧结速度，因此小球烧结必须实现燃料分加，在混合料中内配50％的燃料，还有50%造球 后分加到滚动的球表面，同时还要采用较高质量的偏析布料器布好料，形成均匀烧结的透气性条件， 保证小球团的料层厚度达到600mm 以上，以上三个因素（造好球、燃料加分、偏析布料）是搞好低
低碱度球团烧结矿的生产技术与 经济分析
许满兴 （北京科技大学）
摘要：本文简要介绍了低碱度烧结矿的发展现状， 论述了低碱度烧结矿生产需要解决的工艺流程设 计、适宜碱度选择、工艺参数优化及经济效果分 析等四个方面的问题。在分析的基础上，得出了 高低碱度烧结矿合理搭配作为高炉炼铁的一种新 的炉料结构，可取得降低投资和运营成本的良好 效果。 关键词: 低碱度烧结矿 优化工艺参数 经济效果
国高炉炼铁合理炉料结构的一种形式，因此才有目前像济钢、北钢、建邦集团等企业生产中
出现的酸性烧结矿生产。 大量的试验研究和生产实践均证明，低碱度烧结矿与高碱度烧结矿相比，存在着产量 （利用系数）低、固体燃耗高、成品矿强度低、 FeO含量高、质量差等诸方面的问题。我们 现在所说的低碱度烧结矿已经不是解放初期的酸性烧结矿了，而是指低碱度球团烧结矿。低 碱度球团烧结生产技术需要解决的有如下四个方面的问题：（1）工艺流程设计 （2）适宜碱 度选择 （3）烧结工艺参数优化（料层厚度、配水配碳、抽风负压、机速和成品矿FeO控制等） （4）投资与效果 也即采用该工艺的经济效果分析。本文将对这些问题逐一进行分析和讨论。
衡，在项目设计时应重点考虑适宜碱度和成品矿品位的选择和确定。
4．低碱度球团烧结矿生产工艺参数的优化
信钢和济钢等企业高低碱度烧结矿生产技术指标的对比列于表3 表3 低碱度烧结矿与高碱度烧结矿生产技术指标对比
企业 名称 CaO /SiO2 TFe FeO SiO2 MgO 利 用 系 数(t/m2•h) 信阳 钢铁 济南 钢铁 北营 钢铁 0.72 1.72 0.59 1.87 0.40 1.95 60.47 55.72 58.04 55.15 62.53 53.71 15.9 9.8 13.91 8.56 14.89 6.74 5.81 5.69 7.38 5.27 8.12 6.37 1.79 1.97 2.83 2.92 0.91 1.34 1.26 1.65 1.08 1.71 烧结生产技术指标 转 鼓 指 数+6.3(%) 67 73 70.6 73.24 71.67 76.75 固体燃 耗(kg/t) 62.0 50.0 50.02 41.07 71.72 54.61 料层厚度 (mm) 450 650 550 700 330 580
由表3可见，低碱度烧结矿比起高碱度烧结矿，料层厚度薄（比高碱度烧结矿薄25% 以上）、固体燃耗高、产量低（垂直烧结速度慢）、成品矿强度低、FeO含量高等质 量方面的问题。因此为了改善低碱度烧结矿的生产，必须优化低碱度烧结矿生产的工 艺参数。
4.1 优化料层厚度 工艺参数的优化首先要考虑的是料层厚度，因为料层厚度是生产高强度低FeO高还原性烧结矿 的基础。但由于低碱度、配料时添加熔剂所剩（生石灰）无几，会造成制粒不好，混合料粒度-1mm 部分会比高碱度烧结矿的高出30%以上，使料层透气性恶化。北钢公司生产高碱度烧结矿的料层厚 度为580mm，生产酸性烧结矿时被迫降低至330mm，料层厚度大幅度下降，导致配碳升高，燃烧带 加宽，进而又增大了料层透气阻力，使垂直烧结速度大幅度下降，产量和利用系数明显降低。料层 薄、配碳高的后果是成品矿FeO含量明显升高，所以说，料层厚度是保证低碱度烧结矿产质量的关键
RDI+3.15
软化性能（℃） TBS 812 1060 1093 1044 1026 1057 △TB 414 320 255 194 216 204 TS 1260 117 1174 1327 1339 1349
熔滴性能（℃） Td 1410 1375 1402 1404 1409 1413 △T 150 98 228 77 70 65 △Pm(×9.8Pa ) S 值(kpa℃) 232 148 243 105 163 240 267.6 94.12 431.2 41.50 77.52 121.0
Hale Waihona Puke Baidu
结杯试验和工业试验确定。我国酒钢等企业的低碱度球团烧结矿适宜碱度的选择情况列表1－2
表1
CaO/ SiO2 酸性 烧结矿 0.13 0.32 0.47 低碱度 球烧结 0.36 0.52 TFe 56.41 55.29 54.08 54.40 53.57 FeO 21.5 18.74 18.18 15.99 10.66
4.3 优化烧结操作：适当加大负压和放慢机速
抽风负压和机速的关系历来处于对立的矛盾中，两者的优化应立足于厚料层和低 配碳，这可以通过低碱度小球烧结杯试验进行调整和掌控，为适应低碱度难烧的特点， 总的是适当加大抽风负压放慢台车行走速度，以使成品矿具有较高的强度。
5.低碱度球团烧结工艺的经济效果分析
5.1 低碱度球团烧结矿生产规模的设计：年产500万吨生铁的企业需要850万吨含铁炉
工艺参数。从今年建邦集团低碱度烧结矿的生产状况分析，料层厚度可控制在600~650mm，固体燃
耗为55kg/t，转鼓指数可达68%以上，FeO含量为13%~14%的水平。 为确保低碱度烧结矿有较高的产质量，就必须制好粒，制好粒造好球使料层具有良好的透气性， 为此必要时可考虑配加少量的优质膨润土作黏结剂（建邦集团采用炼钢污泥强化制粒），将混合料
碱度球团烧结生产的重要环节。
4.2 优化水和碳的配加
烧结生产水碳是保证，制成球团矿的水分一般磁铁矿球团为9％±0.25％，生产小 球显然按成球的规律：“水小球小，水大球大”，故小球的水分应低于8%，控制在7 ％－7.5％的水平，而比一般烧结生产的混合料6%左右要高一些。由表3可见，几家钢 铁企业的低碱度球团烧结矿或酸性烧结矿生产，配碳明显高于高碱度烧结矿的53kg固 体燃耗，可以考虑固体燃耗为55kg/t左右为宜。