烧结矿组成和结构对烧结矿质量的影响

烧结矿组成和结构对烧结矿质量的影响

作者：赵峰博

来源：《科技与创新》2016年第01期

摘要：烧结矿是我国高炉炼铁生产最主要的原料之一。影响烧结矿质量的因素相对较多，其中，烧结矿的组成和结构是影响其质量的最主要因素。经查阅相关文献资料，简要介绍了烧结矿的质量指标，分析了在不同条件下烧结矿的组成和结构对其质量的影响，以供参考。

关键词：烧结矿；质量指标；软熔性能；机械强度

中图分类号：TF046.4 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.01.085

进入21世纪后，我国钢铁工业得到了前所未有的发展，而钢材是现代建筑工程最主要的结构材料和工程材料，其质量直接关系到工程的结构质量和安全。烧结矿是高炉炼铁的主要原料之一，其质量直接影响到钢铁的质量。烧结原料、烧结性能不同，烧结矿中矿物的组成和结构也不同，而烧结矿的组成和结构是影响其质量的最主要因素。因此，研究烧结矿的组成和结构对其质量的影响具有非常重要的现实意义。

1 烧结矿的质量指标

1.1 软熔性能

软熔性能包括以下两个方面：①软化性能。烧结矿并不是纯物质，没有固定的熔点，其软熔范围是一个区间。对于软熔范围，我国并没有统一的标准，通常为0.5×105～1.0×105 Pa。②熔滴性能。烧结矿软化之后，炉料在高炉内被继续加热与还原，矿石逐渐熔融。此时，软熔层的透气性非常差，出现了较大的压力降。压力降是评定矿石熔滴性能的主要指标。我国对于矿石熔滴性能指标及其测定方法并没有统一的标准，通常将温度升高至1 500 ℃进行测定。

1.2 低温还原粉化性能

低温还原粉化率是评定烧结矿质量的重要指标之一。该指标数值的升高或者下降都会影响高炉炉顶粉尘的吹出量和料柱的透气性，导致焦比升高、产量降低。要想有效解决低温还原粉化问题，就需要采取以下三种措施：①在烧结矿混合料中添加适量的氯化钙添加剂或者在烧结矿表面涂抹氯化钙溶液；②提高烧结矿中FeO的含量；③降低烧结矿中Na2O、K2O和TiO2的含量。

1.3 还原性能

还原性能是反映高温冶金性能的重要指标之一，是指还原气体从铁矿石中排除与铁相结合的氧的难易程度。烧结矿的还原性越强，越容易将铁料中的氧排除。通常情况下，Fe3O4难以被还原，Fe2O3容易被还原，天然铁矿石中褐铁矿的还原性最好，赤铁矿次之。

1.4 冷态机械强度

冷态机械强度是指炉料在运输、倒翻过程中，进入冶炼之前的阶段所具有的强度，冷态机械强度越高。炉料的技术经济指标越好。

2 烧结矿质量指标的影响因素

以水分、燃耗、碱度和铁料搭配为条件，采用烧结杯实验，通过运用正交试验极差分析法，光学显微镜、Χ射线衍射等测试方法，研究在不同条件下，烧结矿的组成和结构对其质量指标的影响。

2.1 水分

烧结混合料中水分的含量对烧结矿质量具有至关重要的影响。如果烧结混合料表面水分充足，则能够有效降低空气摩擦阻力，同时借助水的表面张力，保证烧结混合料具有足够的强度。水分含量对返矿率、垂直烧结速度具有一定的影响，烧结混合料水分含量的增加，能够提高混合料的透气性和平均垂直烧结速度。当水分含量为7.2%时，平均返矿率最低，为25%.另外，水分含量对成品率和烧成率也有一定的影响。当水分含量为7.2%时，烧结矿的成品率高达78%，烧成率变化不明显，且随着水分含量的增加，成品率和烧结率都逐渐降低。

2.2 燃耗

烧结矿依靠燃料燃烧产生的高温进行固相反应和液相反应，并形成凝块状物体。为了保证烧结矿的质量和产量，应合理选择燃料用量，不仅要保证烧结料具有良好的透气性，还要保证燃料充分燃烧。燃耗对返矿率和垂直烧结速度的影响主要表现为：增加燃料含量，烧结温度随之升高，混合料的透气性降低，垂直烧结速度降低，未烧块成块混合料含量降低，烧结矿的返矿率降低；燃耗对烧成率和成品率的影响主要表现为：燃料消耗量对平均烧成率和平均成品率的影响相对较小，随着燃耗的降低，烧成率上升，成品率下降。

2.3 碱度

碱度是影响烧结矿质量的主要因素之一。烧结矿的碱度越高，其冶金性能和物理性能越好。碱度对于改善高炉烧结矿的组成和结构具有非常重要的作用。碱度对烧结矿成品率和返矿率的影响表现为：当碱度在2.0左右，且存在熔剂与铁矿石的偏析时，烧结矿的成品率降低，返矿率增加；当碱度介于1.8～2.2之间时，在混合料中添加适当的石灰石，石灰石在高温条件

下分解，降低了燃烧带的移动速度，提高了燃料的利用率，并且水与石灰石结合之后，会形成泥状物。该泥状物具有很高的黏度，能够加快燃烧带的移动速度，保证烧结顺利进行。碱度对烧结矿强度的影响主要表现为：适当提高烧结碱度，能够提高烧结矿的强度。

2.4 铁料搭配

我国铁矿石品质较低，国内钢铁制造厂通常采购国外品质较高的铁矿石烧结，这样可以改变烧结原料结构，优化铁矿石资源配比，从而有效提高烧结矿的质量。铁料搭配对返矿率和垂直烧结速度的影响：铁料搭配水平低于4时，返矿率相对较低；当铁料搭配水平为5时，垂直烧结速度相对较高；当铁料搭配水平介于1～4之间时，返矿率相对较低。铁料搭配对烧成率和成品率的影响：随着铁料搭配水平的提高，烧成率逐渐降低。当搭配水平介于1～4之间时，烧成率下降速度缓慢；当搭配水平介于4～6之间时，烧成率下降速度显著提高。而随着铁料搭配水平的提高，成品率先上升后下降。

3 结论

通过烧结杯实验，借助抗压测定仪、光学显微镜等测试手段，研究了在不同条件下，烧结矿的组成和结构对其质量的影响。实验得出以下结论：随着水分含量的增加，返矿率和垂直烧结速度上升；随着燃耗的增加，烧成率上升，成品率下降；随着碱度的升高，垂直烧结速度变化不明显，平均强度先上升后下降；随着铁料搭配水平的升高，返矿率先下降后升高，成品率先上升后下降。

参考文献

[1]董相华.烧结矿组成和结构对烧结矿质量影响的相关研究[D].贵阳：贵州大学，2008.

〔编辑：刘晓芳〕