1、2022-8-11 高炉精料水平高炉精料水平高炉设备水平高炉设备水平高炉操作水平高炉操作水平 精料是高炉炼铁工艺发展的精料是高炉炼铁工艺发展的基础。特别是对于装备和操基础。特别是对于装备和操作水平得以很大改善的现代作水平得以很大改善的现代高炉而言，烧结优化配矿以高炉而言，烧结优化配矿以及高炉优化含铁炉料结构的及高炉优化含铁炉料结构的重要性和主导性已逐渐显现。重要性和主导性已逐渐显现。首先，我国高炉的含铁炉料中高首先，我国高炉的含铁炉料中高碱度烧结矿的比例为碱度烧结矿的比例为7070以上，以上，冶炼每吨生铁需要冶炼每吨生铁需要1.1-1.41.1-1.4吨的吨的烧结矿，且其生产成本占生铁总烧结矿
2、，且其生产成本占生铁总成本的成本的50%50%以上。因此，确保入以上。因此，确保入炉烧结矿的技术经济指标满足高炉烧结矿的技术经济指标满足高炉高效率冶炼的需求，是现代高炉高效率冶炼的需求，是现代高炉炼铁精料的重要内容。炉炼铁精料的重要内容。另外，除了高碱度烧结矿之外，另外，除了高碱度烧结矿之外，高炉炉料中还有球团矿、块矿等高炉炉料中还有球团矿、块矿等含铁原料。包含这些含铁原料之含铁原料。包含这些含铁原料之间的搭配模式和配比的高炉含铁间的搭配模式和配比的高炉含铁炉料结构，对高炉的各项技术经炉料结构，对高炉的各项技术经济指标有着重要的影响。济指标有着重要的影响。再者，再者，近来随着钢铁工业的迅猛近来
3、随着钢铁工业的迅猛发展，铁矿石资源的日益紧缺，发展，铁矿石资源的日益紧缺，在多渠道进矿、多种类用矿的现在多渠道进矿、多种类用矿的现状下，烧结和高炉用矿的资源适状下，烧结和高炉用矿的资源适应性、以及在此基础上的优化烧应性、以及在此基础上的优化烧结配矿和高炉含铁炉料结构，已结配矿和高炉含铁炉料结构，已成为钢铁企业急需解决的重大战成为钢铁企业急需解决的重大战略性技术课题。略性技术课题。这是一个狭义炉料结构这是一个狭义炉料结构概念，若仅仅以此为研概念，若仅仅以此为研究对象，并非就能获得究对象，并非就能获得合理的高炉炉料结构。合理的高炉炉料结构。l影响含铁炉料搭配模式实际效果的影响含铁炉料搭配模式实际效
4、果的因素很复杂，加上以往对此的认识因素很复杂，加上以往对此的认识又过于简单，因此在评价方面存在又过于简单，因此在评价方面存在很大的盲目性。很大的盲目性。l没有把含铁炉料的自身质量、综合没有把含铁炉料的自身质量、综合价值与含铁炉料的搭配模式结合起价值与含铁炉料的搭配模式结合起来考量，导致不能获得真正意义上来考量，导致不能获得真正意义上的高炉合理或优化的含铁炉料结构。的高炉合理或优化的含铁炉料结构。2022-8-19l使高炉冶炼处于使高炉冶炼处于最佳技术状态；最佳技术状态；l使高炉冶炼获得使高炉冶炼获得最低综合成本。最低综合成本。2022-8-110 各种含铁原料的搭配模式各种含铁原料的搭配模式
5、各种含铁原料的自身质量各种含铁原料的自身质量 各种含铁原料的综合价值各种含铁原料的综合价值以确保高炉过程的各项技术经济指以确保高炉过程的各项技术经济指标为依据，综合考量如下三个方面标为依据，综合考量如下三个方面2022-8-111广义的含铁炉料广义的含铁炉料结构优化的概念结构优化的概念各种含铁各种含铁原料搭配原料搭配模式优化模式优化各种含铁各种含铁原料自身原料自身质量优化质量优化基于综合成基于综合成本的含铁炉本的含铁炉料构成优化料构成优化高炉含铁炉料结构高炉含铁炉料结构化学成分化学成分冶金性能冶金性能铁料成本铁料成本入炉品位入炉品位炉渣成分炉渣成分（二元碱度、（二元碱度、Al2O3含量、含量、
6、MgO含量等）含量等）爆裂性爆裂性低温还原粉化低温还原粉化性、还原膨胀性性、还原膨胀性还原性还原性软化、熔滴性软化、熔滴性交互反应性等交互反应性等烧结矿成本烧结矿成本球团矿成本球团矿成本块矿成本块矿成本2022-8-113l含铁原料搭配模式要以高炉的精料方针含铁原料搭配模式要以高炉的精料方针为依据；为依据；l提高含铁原料入炉品位和改善综合炉料提高含铁原料入炉品位和改善综合炉料的冶金性能，是需要重点考虑的问题；的冶金性能，是需要重点考虑的问题；l应有助于选择适宜的高炉渣系；应有助于选择适宜的高炉渣系；l符合含铁原料的资源条件和加工能力。符合含铁原料的资源条件和加工能力。国内的发展国内的发展国外的
7、发展国外的发展天然块矿天然块矿北北 美美日本日本/西欧西欧天然块矿天然块矿自熔性烧结矿自熔性烧结矿高碱度烧结矿高碱度烧结矿球团矿球团矿高碱度高碱度烧结矿烧结矿高碱度烧结矿高碱度烧结矿配酸性球团矿配酸性球团矿或块矿或块矿高碱度烧结高碱度烧结矿配酸性球矿配酸性球团矿、块矿团矿、块矿独联体独联体天然块矿天然块矿天然块矿天然块矿自熔性自熔性烧结矿烧结矿酸性球团矿配酸性球团矿配超高碱度烧结矿超高碱度烧结矿自熔性烧结矿自熔性烧结矿配自熔性球团矿配自熔性球团矿2022-8-115国别国别搭配模式搭配模式渣量渣量（kg/T）瑞典瑞典99.5%球团矿球团矿146加拿大加拿大100%球团矿球团矿194荷兰荷兰48
8、烧结矿烧结矿52球团矿球团矿205德国德国51烧结矿烧结矿49球团矿球团矿184芬兰芬兰74烧结矿烧结矿26球团矿球团矿203比利时比利时87烧结矿烧结矿13球团矿球团矿259中国宝钢中国宝钢77烧结矿烧结矿7球团矿球团矿+16%块矿块矿260l含铁炉料搭配模式受一个企业各种含铁炉料搭配模式受一个企业各种实际情况的综合制约。因此，在整实际情况的综合制约。因此，在整体上形成了含铁炉料的搭配模式的体上形成了含铁炉料的搭配模式的多样性。多样性。l尽管高炉在一定范围内能接受不同尽管高炉在一定范围内能接受不同的含铁炉料搭配模式，但是这并不的含铁炉料搭配模式，但是这并不意味具有随意性。对一个条件已定意味具
9、有随意性。对一个条件已定的企业而言，优化的含铁炉料搭配的企业而言，优化的含铁炉料搭配模式又具有确定性。模式又具有确定性。2022-8-117l根据我国的具体条件，总体而言，以高根据我国的具体条件，总体而言，以高碱度烧结矿为主，搭配酸性球团矿或块碱度烧结矿为主，搭配酸性球团矿或块矿是高炉含铁炉料结构的基本模式。矿是高炉含铁炉料结构的基本模式。l但是各种含铁原料的使用比例的确定应但是各种含铁原料的使用比例的确定应综合考虑如下技术原则：综合考虑如下技术原则：烧结矿二元碱度：烧结矿二元碱度：1.8-2.6；熟料率：熟料率：70%以上；以上；高炉尽量不另外加熔剂；高炉尽量不另外加熔剂；高比例块矿使用时，
10、应尽可能筛净粉末；高比例块矿使用时，应尽可能筛净粉末；综合含铁炉料在化学成分及冶金性能上符合要求。综合含铁炉料在化学成分及冶金性能上符合要求。2022-8-118l多用球团矿或进口块矿有助于高炉入炉品位多用球团矿或进口块矿有助于高炉入炉品位的提高，但要结合高碱度烧结矿的适宜碱度的提高，但要结合高碱度烧结矿的适宜碱度范围、高炉最小渣量、矿石资源条件、吨铁范围、高炉最小渣量、矿石资源条件、吨铁成本等综合考量。成本等综合考量。l应该指出：目前在价格上，进口块矿比进口应该指出：目前在价格上，进口块矿比进口球团矿便宜球团矿便宜200-400元元/吨。在满足高炉需求吨。在满足高炉需求的情况下，适当多用进口
11、块矿有助于冶炼成的情况下，适当多用进口块矿有助于冶炼成本的降低。因此，探讨高炉的进口块矿使用本的降低。因此，探讨高炉的进口块矿使用技术，是炼铁工作者应予以关注的重要课题。技术，是炼铁工作者应予以关注的重要课题。2022-8-119l随着高炉入炉品位的提高，高炉渣量不随着高炉入炉品位的提高，高炉渣量不断下降；断下降；l同时，随着进口铁矿石使用量的大幅度同时，随着进口铁矿石使用量的大幅度增加，特别是基于成本考虑的近程矿的增加，特别是基于成本考虑的近程矿的大量使用，高炉渣中大量使用，高炉渣中Al2O3含量接近或含量接近或超过了所谓超过了所谓“临界值临界值”。l从各种含铁炉料带入从各种含铁炉料带入Al
12、2O3的控制来看，的控制来看，烧结矿可控（通过配矿调整）；进口球烧结矿可控（通过配矿调整）；进口球团矿和块矿只能通过选择品种解决。团矿和块矿只能通过选择品种解决。2022-8-120l烧结矿中存在少量的烧结矿中存在少量的Al2O3，对，对SFCA的形成有利。的形成有利。l球团矿和块矿中的球团矿和块矿中的Al2O3基本没有任基本没有任何正面作用，所以是越低越好。何正面作用，所以是越低越好。l对于大量使用进口粉矿、块矿、球对于大量使用进口粉矿、块矿、球团矿的企业而言，与团矿的企业而言，与Al2O3含量密切含量密切有关的近、远程矿的选择搭配问题，有关的近、远程矿的选择搭配问题，是一个值得研究的课题。
13、是一个值得研究的课题。2022-8-121l尽可能提高各种入炉矿石含铁品位；尽可能提高各种入炉矿石含铁品位；l酸性球团矿和块矿降低酸性球团矿和块矿降低SiO2含量的含量的必要性更大。需要高铁份、低必要性更大。需要高铁份、低SiO2含量烧结矿的配合；含量烧结矿的配合；l含铁原料中的含铁原料中的MgO需要优化配置；需要优化配置；l应深化对烧结过程自身精料的认识；应深化对烧结过程自身精料的认识；l确保综合炉料有良好的冶金性能。确保综合炉料有良好的冶金性能。2022-8-1222022-8-123 高炉精料要求 减少 高炉渣量 改善原燃料 高温冶金性能 使用低 SiO2 含量的含铁 原料是有效的对策之
14、一 喷煤量喷煤量 250Kg/t、富氧富氧 2.5左右时左右时高炉内的未燃煤粉量可高达高炉内的未燃煤粉量可高达3030对策对策危害危害未燃煤粉未燃煤粉对高炉下部透气、对高炉下部透气、透液性的不良影响透液性的不良影响视为视为“概念渣量概念渣量”炉渣未燃煤粉炉渣未燃煤粉其影响等效于其影响等效于高炉炉渣高炉炉渣保持高炉大喷煤量前保持高炉大喷煤量前后的后的“概念渣量概念渣量”基本不变基本不变降低高炉渣量是降低高炉渣量是实施大量喷煤的关键实施大量喷煤的关键2022-8-125高炉炉渣的主要构成高炉炉渣的主要构成320Kg/t渣量时渣量时SiO2CaOAl2O3MgO115Kg/t118Kg/t35Kg/
15、t32Kg/t36371110l渣中渣中SiOSiO2 2是复合阴离子网络形成者，是复合阴离子网络形成者，减少减少SiOSiO2 2有利于改善高炉炉渣性能；有利于改善高炉炉渣性能；l减少减少SiOSiO2 2的降渣量效果可以达双倍。的降渣量效果可以达双倍。降渣量的首要目标是减少降渣量的首要目标是减少SiO2SiO2高炉渣中的高炉渣中的SiOSiO2 2能否减少能否减少炼钢炼钢生生 铁铁高炉中高炉中SiOSiO2 2的去向的去向部分还原部分还原进入生铁进入生铁进入炉渣进入炉渣8922575铸造铸造生生 铁铁高炉渣中的高炉渣中的SiO2SiO2太多了！太多了！只要渣量和渣中只要渣量和渣中Al2O3
16、Al2O3符合要求，可以降低渣中符合要求，可以降低渣中SiO2SiO2燃燃 料料含铁原料含铁原料辅助原料辅助原料焦炭焦炭煤粉煤粉含含SiO256含含SiO228SiOSiO2 2含量含量 国内块矿国内块矿 1515 国外块矿国外块矿 4 4 烧结矿烧结矿 4 41010 球团矿球团矿 3 36 6SiOSiO2 2含量含量 石灰石石灰石 1 13 3 白云石白云石 1 12 2 石灰石灰 3 3 蛇纹石蛇纹石 3737 钢渣钢渣 1010降低含铁原料带入的降低含铁原料带入的SiOSiO2 2是主攻方向是主攻方向占总来源的占总来源的22占总来源的占总来源的7676占总来源的占总来源的22022-
17、8-129降低高炉渣量降低高炉渣量减少入炉原燃料带入的脉石量减少入炉原燃料带入的脉石量降低燃料降低燃料灰分含量灰分含量取消熔剂取消熔剂直接入炉直接入炉优化含铁优化含铁炉料结构炉料结构降低含铁原降低含铁原料料SiO2含量含量受资源受资源条件影响条件影响基本基本已做到已做到可实施性大可实施性大的新技术的新技术R=1.8时时降低烧结矿降低烧结矿SiOSiO2 2含量含量烧结矿含烧结矿含FeFe品位升高品位升高高炉渣量下降高炉渣量下降烧结矿烧结矿80时时SiO20.1百分点百分点TFe0.280.30个百分点个百分点SiO20.1百分点百分点渣量渣量67Kg/t2022-8-131降低烧结矿降低烧结矿
18、SiO2含量的效果含量的效果入炉原料含入炉原料含铁品位升高铁品位升高烧结矿还原烧结矿还原性改善性改善烧结矿软熔烧结矿软熔性改善性改善高炉渣量高炉渣量减少减少 有利于高炉增产节焦有利于高炉增产节焦 有利于高炉顺行有利于高炉顺行 为实现大量喷煤打下重要基础为实现大量喷煤打下重要基础2022-8-132l烧结矿二元碱度一定时，高铁份、烧结矿二元碱度一定时，高铁份、低低SiO2含量烧结矿带入高炉的含量烧结矿带入高炉的CaO总量减少；总量减少；l为满足高炉造渣要求而需要平衡的为满足高炉造渣要求而需要平衡的SiO2数量相应减少，酸性炉料的数量相应减少，酸性炉料的SiO2含量有了下降的空间，从而球含量有了下
19、降的空间，从而球团矿和块矿在炉内的高温冶金性能团矿和块矿在炉内的高温冶金性能得以大为改善。得以大为改善。项目项目烧结矿烧结矿SiO2%烧结矿烧结矿二元二元碱度碱度烧结矿烧结矿CaO%炉渣炉渣二元二元碱度碱度剩余剩余CaO%高硅高硅烧结矿烧结矿5.51.8510.21.104.2低硅低硅烧结矿烧结矿4.51.858.31.103.4当烧结矿比例为当烧结矿比例为80时，此种情况下，时，此种情况下，CaO减量可达减量可达10kg/t，SiO2可有可有9kg/t的减少幅度，的减少幅度，相当于酸性炉料的相当于酸性炉料的SiO2 约有约有3的下降余地。的下降余地。2022-8-134l在高炉炼铁工艺过程中
20、，无论是烧结在高炉炼铁工艺过程中，无论是烧结工序还是高炉工序，无论是物流还是工序还是高炉工序，无论是物流还是成分，均涉及到成分，均涉及到MgO，因此因此受到炼受到炼铁工作者的关注。铁工作者的关注。l传统的炼铁学对传统的炼铁学对MgO的作用给予了的作用给予了正面评价。但是，随着高炉炼铁技术正面评价。但是，随着高炉炼铁技术的进步以及企业对经济效益的追求，的进步以及企业对经济效益的追求，关于高炉炼铁系统中关于高炉炼铁系统中MgO的合理控的合理控制问题摆在了我们面前。制问题摆在了我们面前。2022-8-135l减轻烧结矿粉化现象减轻烧结矿粉化现象烧结矿粉化的主要原因是由于烧结矿粉化的主要原因是由于2
21、2CaOSiOCaOSiO2 2（正硅酸钙正硅酸钙）的相变作用所引起的。烧结矿）的相变作用所引起的。烧结矿中中C C2 2S S存在时，在冷却过程中存在时，在冷却过程中-C-C2 2S S向向-C-C2 2S S变化将有变化将有10%10%的体积膨胀，从而使烧结矿粉的体积膨胀，从而使烧结矿粉化。当烧结矿中化。当烧结矿中MgOMgO含量增加到一定数量时，含量增加到一定数量时，由于产生了钙镁橄榄石、镁橄榄石、镁蔷薇由于产生了钙镁橄榄石、镁橄榄石、镁蔷薇辉石等，烧结矿中的辉石等，烧结矿中的C C2 2S S绝对含量下降。另外，绝对含量下降。另外，MgOMgO固溶与固溶与-C-C2 2S S中，有稳定
22、中，有稳定-C-C2 2S S的作用，的作用，C C2 2S S的相变受到抑制。上述两方面的因素共同的相变受到抑制。上述两方面的因素共同作用，能够减轻烧结矿的粉化。作用，能够减轻烧结矿的粉化。2022-8-136l改善烧结矿低温还原粉化性能改善烧结矿低温还原粉化性能 根据矿物结晶学原理，根据矿物结晶学原理，MgMg2+2+与与FeFe2+2+的离的离子半径接近（前者子半径接近（前者0.780.78A A，后者后者0.830.83A A）。）。晶格系数差不多（分别为晶格系数差不多（分别为2.102.10和和2.122.12）。）。因此，因此，MgMg2+2+容易进入磁铁矿晶格中，占容易进入磁铁矿
23、晶格中，占据空位和取代据空位和取代FeFe2+2+的位置，使得磁铁矿的位置，使得磁铁矿氧化度提高，从而形成含镁磁铁矿。在氧化度提高，从而形成含镁磁铁矿。在此情况下，磁铁矿趋于稳定，不易在冷此情况下，磁铁矿趋于稳定，不易在冷却过程中再氧化成再生的赤铁矿，从而却过程中再氧化成再生的赤铁矿，从而可以减轻烧结矿的低温还原粉化。可以减轻烧结矿的低温还原粉化。2022-8-137l改善烧结矿高温软化性能改善烧结矿高温软化性能 随着随着MgOMgO的增加，烧结矿开始软化温度的增加，烧结矿开始软化温度和软化终了温度均有所升高（和软化终了温度均有所升高（MgOMgO平均平均每增加每增加1%1%，软化温度升高约，
24、软化温度升高约4-74-7）。）。这主要是由于熔点较高的含这主要是由于熔点较高的含MgMg矿物含量矿物含量增加所致。另外，由于增加所致。另外，由于MgOMgO存在，在还存在，在还原过程中和原过程中和FeFex xO O形成固溶体，使其熔点形成固溶体，使其熔点升高，并使渣相进入高温区时熔化温度升高，并使渣相进入高温区时熔化温度提高。提高。2022-8-138l烧结矿含铁品位降低及烧结产能下降烧结矿含铁品位降低及烧结产能下降 l随着烧结矿中随着烧结矿中MgOMgO含量的增加，降低了烧结含量的增加，降低了烧结矿的含铁品位。同时，由于矿的含铁品位。同时，由于MgOMgO是高熔点物是高熔点物质（质（26
25、422642），其化合物的熔化温度也很高，），其化合物的熔化温度也很高，为了维持必要的粘结相，烧结固体燃料消耗为了维持必要的粘结相，烧结固体燃料消耗将会升高，烧结的有效产量减少，烧结矿成将会升高，烧结的有效产量减少，烧结矿成本升高。本升高。2022-8-139l降低烧结矿的常温强度降低烧结矿的常温强度 在高碱度范围内，随着在高碱度范围内，随着MgOMgO含量的增加，烧含量的增加，烧结矿的常温强度有下降的趋势，而且细粒度结矿的常温强度有下降的趋势，而且细粒度的烧结矿有增加的趋势。的烧结矿有增加的趋势。分析其机理可知主要有两个方面的原因。分析其机理可知主要有两个方面的原因。其一，因为其一，因为Mg
26、OMgO及其在烧结矿中的化合物均及其在烧结矿中的化合物均具有相对难熔性，造成粘结相的数量减少、具有相对难熔性，造成粘结相的数量减少、粘度上升、表面张力下降，导致被粘结相包粘度上升、表面张力下降，导致被粘结相包裹的粒子减少，烧结矿强度因此而下降。裹的粒子减少，烧结矿强度因此而下降。2022-8-140其二，其二，MgOMgO的反应能力比的反应能力比CaOCaO弱，含镁矿物不易扩散，易弱，含镁矿物不易扩散，易出现游离的出现游离的MgOMgO或镁铁黄长石或镁铁黄长石集中的现象，致使烧结矿的集中的现象，致使烧结矿的矿物组成和结构不均匀，从矿物组成和结构不均匀，从而影响到烧结矿的固结强度。而影响到烧结矿
27、的固结强度。2022-8-141l烧结矿还原性降低烧结矿还原性降低 随着随着MgOMgO的增加，还原性好的赤铁矿和的增加，还原性好的赤铁矿和铁酸钙减少，而还原性差的磁铁矿增加铁酸钙减少，而还原性差的磁铁矿增加所致。同时，所致。同时，MgOMgO固溶于磁铁矿中形成固溶于磁铁矿中形成含镁磁铁矿，以及磁铁矿与铁酸钙的熔含镁磁铁矿，以及磁铁矿与铁酸钙的熔融交织结构，均使这两种矿物更趋稳定，融交织结构，均使这两种矿物更趋稳定，这也是烧结矿还原性变差的一个原因。这也是烧结矿还原性变差的一个原因。2022-8-142l二十世纪五十年代，盛行生产自二十世纪五十年代，盛行生产自熔性烧结矿，并开始把白云石加熔性烧
28、结矿，并开始把白云石加到烧结料中，生产含到烧结料中，生产含MgO的烧的烧结矿。六十年代，开始生产高碱结矿。六十年代，开始生产高碱度烧结矿。七十年代，含度烧结矿。七十年代，含MgO的烧结矿在我国逐渐发展起来。的烧结矿在我国逐渐发展起来。八十年代，含八十年代，含MgO烧结矿的生烧结矿的生产已经相当普遍。产已经相当普遍。2022-8-143l但是，对于烧结技术高度发展的今天，但是，对于烧结技术高度发展的今天，高碱度烧结矿、低高碱度烧结矿、低SiO2烧结矿、低温烧烧结矿、低温烧结工艺等，已改变过去那种含结工艺等，已改变过去那种含MgO的的烧结矿的优势。例如：高碱度烧结矿烧结矿的优势。例如：高碱度烧结矿
29、中存在大量铁酸钙，已具有抑制中存在大量铁酸钙，已具有抑制-C2S相变的能力，相变的能力，MgO抑制抑制-C2S相变的相变的作用则相对减弱；又如：高铁份、低作用则相对减弱；又如：高铁份、低SiO2烧结矿已具备优良的高温软熔性能，烧结矿已具备优良的高温软熔性能，MgO改善烧结矿高温软化性能的作用改善烧结矿高温软化性能的作用已不再明显。已不再明显。2022-8-144l另外，含另外，含MgO的烧结矿的劣势，在当的烧结矿的劣势，在当今烧结工艺和技术下影响有增大趋势。今烧结工艺和技术下影响有增大趋势。例如：随着烧结矿例如：随着烧结矿SiO2含量的降低，含量的降低，粘结相数量大大减少，粘结相数量大大减少，
30、MgO对烧结矿对烧结矿常温强度的负面影响增大；又如：低常温强度的负面影响增大；又如：低SiO2烧结矿的主要粘结相为铁酸钙，烧结矿的主要粘结相为铁酸钙，MgO的存在降低了铁酸钙的含量，因的存在降低了铁酸钙的含量，因而不仅影响烧结矿的固结强度，还直而不仅影响烧结矿的固结强度，还直接影响烧结矿的还原性。接影响烧结矿的还原性。2022-8-145l综上所述，随着烧结工艺及技术综上所述，随着烧结工艺及技术的进步，生产条件已发生很大变的进步，生产条件已发生很大变化，在化，在MgO对烧结矿产、质量对烧结矿产、质量以及成本的影响方面，已表现出以及成本的影响方面，已表现出弊大于利的倾向。弊大于利的倾向。2022
31、-8-146l高炉为了保证炉渣良好的流动性和高炉为了保证炉渣良好的流动性和脱硫能力，需要渣中含有一定量的脱硫能力，需要渣中含有一定量的MgO。但是高炉渣中适宜的但是高炉渣中适宜的MgO含含量是值得深入探讨的研究课题。量是值得深入探讨的研究课题。l高炉需要的部分高炉需要的部分MgO，可以加到球可以加到球团矿中。这一措施同时还具有改善团矿中。这一措施同时还具有改善球团矿冶金性能的作用，从而确保球团矿冶金性能的作用，从而确保综合炉料有良好的冶金性能。综合炉料有良好的冶金性能。l高炉直接加部分镁质熔剂，也是可高炉直接加部分镁质熔剂，也是可以探讨的技术问题。以探讨的技术问题。2022-8-147l为了进
32、一步改善烧结矿的技术经济为了进一步改善烧结矿的技术经济指标，以优化高炉的含铁炉料结构，指标，以优化高炉的含铁炉料结构，需要进一步深化对烧结过程自身精需要进一步深化对烧结过程自身精料的研究工作。料的研究工作。l长期以来，烧结过程对其含铁原长期以来，烧结过程对其含铁原料料铁矿粉的认识，一般仅停留在铁矿粉的认识，一般仅停留在化学成份、粒度分布、矿物组成等化学成份、粒度分布、矿物组成等常温特性方面。常温特性方面。2022-8-148l无论是铁矿石供应商还是烧结用户，无论是铁矿石供应商还是烧结用户，均以上述常温性能作为烧结用铁矿均以上述常温性能作为烧结用铁矿石的技术评价依据。石的技术评价依据。l缺乏对铁
33、矿石自身特性的综合认识，缺乏对铁矿石自身特性的综合认识，特别是对铁矿石在烧结过程所表现特别是对铁矿石在烧结过程所表现的高温物理化学特性知之甚少。的高温物理化学特性知之甚少。l没有建立各种铁矿粉之间烧结特性没有建立各种铁矿粉之间烧结特性互补的明确性概念。互补的明确性概念。2022-8-149l铁矿石种类与烧结效果之间存在一个黑箱。铁矿石种类与烧结效果之间存在一个黑箱。l现有的配矿方法，从本质上而言，属于试探现有的配矿方法，从本质上而言，属于试探性配矿，故盲目性较大，需耗费较多的人力性配矿，故盲目性较大，需耗费较多的人力和财力。和财力。l由于没能全面把握铁矿石的烧结综合特性，由于没能全面把握铁矿石
34、的烧结综合特性，很难实现真正意义上的优化配矿。很难实现真正意义上的优化配矿。l因为无法自主地优化配矿，导致只能以烧结因为无法自主地优化配矿，导致只能以烧结工艺去迎合烧结原料，使烧结过程的整体优工艺去迎合烧结原料，使烧结过程的整体优化受到制约。化受到制约。2022-8-150物理性能物理性能高温特性高温特性微观特性微观特性铁矿石自身特性铁矿石自身特性孔孔隙隙率率同同化化性性液液相相流流动动性性铁铁酸酸钙钙生生成成性性粘粘结结相相强强度度微微观观结结构构矿矿物物组组成成粒粒度度组组成成连连晶晶能能力力化学成份化学成份TFe、SiO2、Al2O3、MgO、TiO2、铁矿石的铁矿石的烧结基础特性烧结基
35、础特性 1 1 铁矿粉的常温特铁矿粉的常温特性性 2 2 铁矿粉的微观特铁矿粉的微观特性性 3 3 铁矿粉的高温特铁矿粉的高温特性性 2022-8-152常常 温温 特特 性性铁铁矿矿粉粉类类型型化化学学成成分分粒粒度度组组成成孔孔隙隙率率制制粒粒性性。2022-8-153赤铁矿赤铁矿Fe2O3 理论含理论含Fe70，红条痕，较软，易还原；红条痕，较软，易还原；磁铁矿磁铁矿Fe3O4 理论含理论含Fe72.4，黑条痕，较硬，难还原；黑条痕，较硬，难还原；褐铁矿褐铁矿xFe2O3.yH2O 黄褐条痕，疏松多孔，易还原；黄褐条痕，疏松多孔，易还原；1)铁铁 矿矿 粉粉 的的 类类 型型假象及半假象
36、赤铁矿假象及半假象赤铁矿 由于地表的氧化作用，自然界中纯由于地表的氧化作用，自然界中纯磁铁磁铁矿矿少见。少见。磁铁矿变成：半假象赤铁矿磁铁矿变成：半假象赤铁矿 （Fe/FeOFe/FeO在在3.53.57 7）或或 假象赤铁矿假象赤铁矿 （Fe/FeOFe/FeO7 7）。）。所谓所谓“假象假象”化学成分：化学成分：FeFe3 3O O4 4FeFe2 2O O3 3 结晶构造：仍为磁铁矿特征结晶构造：仍为磁铁矿特征2022-8-155l含含FeFe品位品位 矿石品位基本上决定了矿石的价值，即矿石品位基本上决定了矿石的价值，即冶炼的经济性。市场上往往以含冶炼的经济性。市场上往往以含Fe量单量单
37、位数计价。因为含位数计价。因为含Fe量愈高的矿石，脉量愈高的矿石，脉石含量愈低，则冶炼时所需熔剂量和形石含量愈低，则冶炼时所需熔剂量和形成的渣量也少，用于分离渣与铁所耗能成的渣量也少，用于分离渣与铁所耗能量相应降低。量相应降低。l脉石成分脉石成分 矿粉中除矿粉中除Fe以外的其它化合物统称为脉石以外的其它化合物统称为脉石 SiO2要少，要少，Al2O3要少，要少，CaO要多，要多，MgO 要合适。要合适。Fe矿物与脉石矿物的结合程度要弱，以易矿物与脉石矿物的结合程度要弱，以易于矿物的单体分离和化学反应。于矿物的单体分离和化学反应。l 有害元素有害元素 常见的有害元素是常见的有害元素是S、P；较少
38、见的有碱金属较少见的有碱金属（K、Na等）以及等）以及Cu、Pb、Zn、F及及As等等 S、P、As、Cu 对钢铁产品性能有害对钢铁产品性能有害K、Na、Zn、Pb、F 对炉衬和高炉顺行有害对炉衬和高炉顺行有害 铁矿粉中的有害元素要尽可能少铁矿粉中的有害元素要尽可能少 l 有益元素有益元素 有益元素有有益元素有Mn、Cr、Ni、V、Ti、Nb、稀土元素稀土元素等等 nMn、Cr、Ni、V、Ti、Nb、稀土元素等稀土元素等,其含量多时可作为复合矿石考虑综合利用。其含量多时可作为复合矿石考虑综合利用。n上述元素多时，高炉冶炼会出现一定的问上述元素多时，高炉冶炼会出现一定的问题，要考虑冶炼的特殊性。
39、题，要考虑冶炼的特殊性。有益元素合适有益元素合适 2022-8-159粒度分布要合适粒度分布要合适 对于烧结用的粉矿对于烧结用的粉矿 太大太大对液相生成不利对液相生成不利 太小太小对烧结透气性不利对烧结透气性不利 2022-8-160铁矿粉的孔隙多时，合适的制粒水铁矿粉的孔隙多时，合适的制粒水分需要增加；为了固结需要更多的分需要增加；为了固结需要更多的液相数量。液相数量。铁矿粉的孔隙小时，它的毛细作用铁矿粉的孔隙小时，它的毛细作用就强，可以使更多的水从颗粒表面就强，可以使更多的水从颗粒表面吸收到颗粒内部，从而在制粒过程吸收到颗粒内部，从而在制粒过程中，使颗粒具有较强的粘附能力。中，使颗粒具有较
40、强的粘附能力。2022-8-161 对于烧结用粉矿石，要求其制粒性要好。对于烧结用粉矿石，要求其制粒性要好。（1）粉矿石中应有起核颗粒作用的粗粒）粉矿石中应有起核颗粒作用的粗粒矿粉；矿粉；（2）粘附粉颗粒的平均粒度应尽可能小；）粘附粉颗粒的平均粒度应尽可能小；（3）中间粒度的颗粒要尽可能少；）中间粒度的颗粒要尽可能少；（4）矿粉的亲水性要好。）矿粉的亲水性要好。2022-8-162水化水化程度程度铁矿物铁矿物存在存在状态状态 脉石脉石矿物矿物存在存在状态状态 微微 观观 特特 性性铁矿粉的水化程度是指铁矿粉中矿物的结晶水含量铁矿粉的水化程度是指铁矿粉中矿物的结晶水含量 不同种类的铁矿石水化程度
41、不同，不同种类的铁矿石水化程度不同，在烧结过程中的行为也不相同。在烧结过程中的行为也不相同。如：褐铁矿比赤铁矿的结晶水含量高，在如：褐铁矿比赤铁矿的结晶水含量高，在烧结过程中结晶水分解使矿石更易于同化，烧结过程中结晶水分解使矿石更易于同化，故大幅度增加其配比时，应防止其过度熔故大幅度增加其配比时，应防止其过度熔化而使烧结料层的热态透气性降低。化而使烧结料层的热态透气性降低。某矿石的某矿石的TG-DTATG-DTA曲线图曲线图某矿石的某矿石的TG-DTATG-DTA曲线图曲线图不同类型的铁矿粉在成矿过程中，由于所受不同类型的铁矿粉在成矿过程中，由于所受的压力、温度及环境等其它因素的影响，铁的压力
42、、温度及环境等其它因素的影响，铁矿粉中各矿物的存在状态也有很大的区别。矿粉中各矿物的存在状态也有很大的区别。脉石矿物的存在状态对烧结行为、烧结矿质脉石矿物的存在状态对烧结行为、烧结矿质量具有非常重要的影响。量具有非常重要的影响。例如，如果铁矿石中的例如，如果铁矿石中的Al2O3以粘土（铝硅以粘土（铝硅酸盐）而不是以三水铝矿的形式存在于铁矿酸盐）而不是以三水铝矿的形式存在于铁矿石中，则烧结矿的石中，则烧结矿的RDI可明显改善。可明显改善。两种矿石的两种矿石的X X射线衍射图谱比较射线衍射图谱比较某矿石中的石英矿物能谱图某矿石中的石英矿物能谱图某矿石中的三水铝矿物能谱图某矿石中的三水铝矿物能谱图两
43、种铁矿粉的脉石矿物形貌两种铁矿粉的脉石矿物形貌（SEM)SEM)比较比较不同产地的铁矿石，在含铁矿不同产地的铁矿石，在含铁矿物类型、结晶粒度、晶粒形貌、物类型、结晶粒度、晶粒形貌、致密性等方面都有很大的区别。致密性等方面都有很大的区别。如果铁矿物的结晶粒度细小，且晶粒形如果铁矿物的结晶粒度细小，且晶粒形貌为豆状，则这类铁矿石在烧结过程易于反貌为豆状，则这类铁矿石在烧结过程易于反应；若铁矿物的结晶粒度粗大，且晶粒形貌应；若铁矿物的结晶粒度粗大，且晶粒形貌为柱状，则这类铁矿石在烧结过程不易于反为柱状，则这类铁矿石在烧结过程不易于反应。应。两种铁矿粉的铁矿物形貌比较两种铁矿粉的铁矿物形貌比较矿石矿石
44、铁矿石铁矿物结晶粒度分布（）铁矿石铁矿物结晶粒度分布（）平均平均粒径粒径m孔孔隙隙率率晶体形貌晶体形貌超细超细220mA101872-55低低板状板状/不均匀不均匀B46036-40低低柱状柱状/不均匀不均匀C49429-25中中片状片状/均匀均匀E-354520120低低块状块状/不均匀不均匀H185527-18中中絮状絮状/交织较多交织较多I991-3高高豆状豆状/均匀均匀/有交织有交织J991-2高高豆状豆状/均匀均匀/有交织有交织K36559-28低低叶片状叶片状/交织较多交织较多L57520-35低低带状或条状带状或条状/不均匀不均匀M8614-8中中胶体胶体/熔融交织熔融交织/均匀
45、均匀Q55540-40低低石林状石林状/不均匀不均匀R255520-26低低棉絮状棉絮状/不均匀不均匀不同铁矿粉的铁矿物特征等的比较不同铁矿粉的铁矿物特征等的比较2022-8-173l铁矿石的烧结基础特性铁矿石的烧结基础特性，就是指铁矿粉，就是指铁矿粉在烧结过程中呈现的高温物理化学性质，在烧结过程中呈现的高温物理化学性质，它反映了铁矿粉的烧结行为和作用，亦它反映了铁矿粉的烧结行为和作用，亦是评价铁矿粉对烧结过程以及烧结矿质是评价铁矿粉对烧结过程以及烧结矿质量所作贡献的基本指标。量所作贡献的基本指标。3 3 铁矿粉的高温特性铁矿粉的高温特性烧结烧结过程过程2022-8-174l国内外这方面的研究
46、工作非常少。在国国内外这方面的研究工作非常少。在国外为数不多的研究仅限于同化性的研究。外为数不多的研究仅限于同化性的研究。l同化性是铁矿石的烧结基础特性的一个同化性是铁矿石的烧结基础特性的一个指标，整体把握指标，整体把握铁矿石的烧结基础特性铁矿石的烧结基础特性是非常重要的。是非常重要的。l铁矿石的烧结基础特性主要包含以下几铁矿石的烧结基础特性主要包含以下几个特性：同化性；液相流动性；个特性：同化性；液相流动性；粘结相自身强度；铁酸钙生成能力；粘结相自身强度；铁酸钙生成能力；连晶固结特性。连晶固结特性。2022-8-175l对于铁矿石而言，表征其同化性对于铁矿石而言，表征其同化性的一个重要指标是
47、它与的一个重要指标是它与CaO反应反应而生成低熔点液相的能力。而生成低熔点液相的能力。l低熔点液相的生成是烧结矿成矿低熔点液相的生成是烧结矿成矿的基础，故矿石同化性直接影响的基础，故矿石同化性直接影响着烧结矿的产、质量。着烧结矿的产、质量。2022-8-176l若铁矿石的同化能力过弱，若铁矿石的同化能力过弱，一方面不利于铁矿石粘结；一方面不利于铁矿石粘结；另一方面会影响铁酸钙的另一方面会影响铁酸钙的形成能力；形成能力；l同时，易形成同时，易形成CaO残余物，残余物，影响烧结矿的常温强度。影响烧结矿的常温强度。2022-8-177l对于非均质烧结矿而言，基对于非均质烧结矿而言，基于烧结矿的固结以
48、及烧结料于烧结矿的固结以及烧结料层的透气性考虑，并不希望层的透气性考虑，并不希望铁矿石过分熔化，即矿石同铁矿石过分熔化，即矿石同化性并非越高越好。化性并非越高越好。2022-8-178l利用铁矿石的同化特性，可以指利用铁矿石的同化特性，可以指导配矿。例如，若实际生产中未导配矿。例如，若实际生产中未熔矿石较多，液相量不足时，则熔矿石较多，液相量不足时，则可以考虑适当加大同化性强的矿可以考虑适当加大同化性强的矿石的配比；反之，则应适当减少石的配比；反之，则应适当减少同化性较强的矿石的配比。同化性较强的矿石的配比。2022-8-179120012501300135001234567891011同化时
49、间/min同化温度/2022-8-180l烧结矿主要是通过液相固结。因烧结矿主要是通过液相固结。因此，有效液相量对烧结矿质量有此，有效液相量对烧结矿质量有重要的影响。当烧结液相生成量重要的影响。当烧结液相生成量和粘度适宜时，可使烧结矿形成和粘度适宜时，可使烧结矿形成微孔海绵状结构的有效固结，从微孔海绵状结构的有效固结，从而改善其强度和还原性。而改善其强度和还原性。2022-8-181l铁矿石的同化性是考察粘结相数铁矿石的同化性是考察粘结相数量的重要指标，但是铁矿石同化量的重要指标，但是铁矿石同化性的强弱并不能完全反映有效粘性的强弱并不能完全反映有效粘结相量的多少。因为流动性很弱结相量的多少。因
50、为流动性很弱的液相不可能使周围矿粉有效粘的液相不可能使周围矿粉有效粘结起来。结起来。2022-8-182l一般来说，液相流动性较高时，其一般来说，液相流动性较高时，其粘结的周围物料的范围也较大，因粘结的周围物料的范围也较大，因而可提高烧结矿的固结强度。但是，而可提高烧结矿的固结强度。但是，粘结相流动性也不可过大，否则会粘结相流动性也不可过大，否则会因粘结层厚度变薄而使烧结矿强度因粘结层厚度变薄而使烧结矿强度下降。由此可见，适宜的液相流动下降。由此可见，适宜的液相流动性才是确保烧结矿有效固结的基础。性才是确保烧结矿有效固结的基础。2022-8-183l一般用粘度来衡量液相流动性的大小，一般用粘度
