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石钢提高烧结矿中MgO含量探讨研究

左静宇，白雄飞

(河北钢铁集团石钢公司技术部，河北 石家庄 050031)

摘 要：为配合高炉原料结构调整，需将烧结矿中MgO含量从1．8%提高到2．65%，进行了白云石粉、轻烧白云石粉作烧结鎂质熔剂的铁前原料成本分析。从理论上分析，用白云石粉做烧结镁质熔剂提高烧结矿中MgO含量可降低铁前成本。生产试验表明：随着烧结矿中MgO含量的提高，烧结矿的转鼓强度下降、固体燃耗上升。在石钢目前的条件下，单纯用白云石粉满足铁前对MgO的需求并不经济。

关 键 词：烧结矿；MgO；探讨

1 前言

为控制高炉ZnO负荷，2012年10月石钢公司对炉料结构进行了优化调整：适当提高块矿比例，用酸性球团替代高MgO、高ZnO含量的涞源球团。为配合高炉原料结构的调整，保持高炉零熔剂操作，需将烧结矿中MgO含量从1．8%提高到2．65%。为此，在铁前成本最低原则的基础上，通过对烧结可选镁质熔剂(包括白云石粉、轻烧白云石粉、髙镁粉、蛇纹石)的优化测算，确定用白云石粉作为烧结的镁质熔剂。

烧结矿中含有适量MgO可以降低烧结矿在高炉内的低温还原粉化率、改善高炉炉渣性能［1］；资料［2］表明：根据所使用的铁矿石的类型，白云石的配加量可在3%～10%之间。但是，随着烧结矿中MgO含量的增加，烧结液相开始形成，使温度上升，烧结液相流动性降低［3］。为此，石钢立足于本厂设备、工艺、原料结构，进行了提高烧结矿中MgO的生产探索。

2 配加方案

根据以往测算，烧结用髙镁粉性价比较低，不列入目前烧结可用镁质熔剂范围。同时，由于烧结矿的SiO2含量较高，现阶段蛇纹石粉也不适宜作烧结用镁质熔剂，目前可用的镁质熔剂范围从可选的4种熔剂缩小到白云石粉和轻烧白云石粉2种；配加方案的制定依据也仅针对这2种可用熔剂的分析比较。

2．1 烧结可用镁质熔剂成分

烧结可用镁质熔剂成分及价格见表1。

2．2 方案测算

测算依据：保持高炉在零熔剂的条件下MgO/Al2O3=0．65、渣碱度=1．18；以2012年10月份入炉、入烧料配比为基础。

(1)不同熔剂的吨铁原料成本，见表2。

由于烧结用白云石粉在价格上的明显优势，采用烧结加白云石粉实现高炉零熔剂比加轻烧白云石粉实现高炉零熔剂吨铁原料成本低15．5元。

(2)提高白云石粉配比对烧结燃耗影响量的理论测算。用白云石粉做镁质熔剂，烧结矿中MgO含量从1．8%提高到2．65%，烧结白云石粉提高约30kg/t矿，吨矿增加白煤消耗约1．44kg。理论计算过程如下：

CaMg(CO3)2=CaO+MgO+2CO2↑

热效应为－304kJ/mol按184．4gCaMg(CO3)2(s)分解生成CaO(s)、MgO(s)和CO2(g)需要304kJ热量，12gC(s)燃烧生成CO2(g)放出393．5kJ热量，白煤碳含量80%，白云石中CaMg(CO3)2含量95．64%(折合CaO+MgO=50%)计算，使30kg白云石粉中CaMg(CO3)2完全煅烧需白煤1．44kg。按吨铁耗1．25t烧结矿、烧结白煤价格1000元/t计算，影响吨铁成本1．8元。

综合以上两项，在不考虑热损失的情况下，吨铁成本降低3．7元。

2．3 实施方案

实施方案：保持烧结矿R2中线值1．95倍；烧结增加白云石粉配比实现提高烧结矿中MgO含量的目的；炼铁确定高炉对烧结矿指标的要求(烧结矿转鼓指数不低于78%)；烧结逐步提高白云石粉配加量，每次增加0．5%；白云石粉配加量上限值以烧结矿指标满足高炉最低要求为准。

在方案实施过程中，由于2012年9～11月份0#高炉检修，烧结矿按需供料，不能完全释放产能。因此，将烧结矿质量和固体燃耗变化作为提高烧结矿中MgO含量的考察重点，对产量的影响不予考虑。

3 试验结果及分析

3．1 白云石粉配比及烧结矿中MgO含量的变化

从图1可以看出，烧结矿中MgO的含量随着白云石粉配比的提高呈上升趋势，但不成正比关系，主要是因为含铁混合料中MgO含量变化所致。通过比较，与指标的相关性白云石粉配比远远高于烧结矿中MgO含量。鉴于此，下面的指标对比分析将以白云石粉配比变化为基础。

3．2 固体燃耗

从图2可以看出，随着白云石粉配比的增加，固体燃耗上升，主要是由于白云石分解吸热所致。当白云石粉配比＜6．00%时，固体燃耗上升趋势明显；上升到6．00%以后，固体燃耗变化趋缓，烧结固体燃耗与白云石粉配比呈多项式关系，R2=0．998。

实际固体燃料消耗上升5～10kg，与理论计算值相差较大，说明生产过程具有较大的热损失。按吨铁耗1．25t烧结矿、烧结白煤价格1000元/t计算，当固体燃耗(按白煤计算)上升4．4kg以上时，用白云石粉作烧结镁质熔剂并不经济。

3．3 烧结矿转鼓强度及＜5mm粒级

从图3和图4可以看出，2012年8～12月份随着白云石粉配比的增加，烧结矿中＜5mm的粒级几乎无变化，最高与最低数值相差仅0．23%。烧结矿的转鼓强度与白云石粉配比呈多项式关系，R2=0．8945。当白云石配比＞6．00%以后，转鼓强度下降趋势明显，但平均值都保持在79%以上。

3．4 烧结矿冶金性能

由图5可以看出，烧结矿冶金性能与白云石粉配比变化呈弱相关关系，线性趋势R2=0．1323。

3．5 烧结矿成分变化

2012年8～12月份烧结矿的成分变化及白云石配比见表3，白云石粉配比从3．09%提高到7．32%时，烧结矿中TFe降低1．3%，但FeO含量与白云石粉配比变化没有对应关系。

4 结论

(1)当烧结矿R2保持1．95时，随着白云石粉配比的增加，烧结矿中＜5mm的粒级几乎无变化，但烧结矿的转鼓指数下降；当白云石粉配比在7．3%左右时，烧结矿转鼓强度平均值仍然在79%以上，能够满足高炉生产需求。

(2)用白云石作镁质熔剂，烧结矿中MgO含量从1．8%提高到2．65%，理论计算吨矿增加白煤消耗约1．44kg，实际增加5～10kg；热损失较大，原因有待进一步分析。

(3)白云石粉配比从3．0%提高到7．3%时，烧结矿中FeO含量变化不大。

(4)烧结矿RDI+3．15与白云石粉配比变化呈弱相关关系。

(5)烧结过程采用白云石粉作镁质熔剂，提高烧结矿中MgO含量到2．5%左右；虽然在技术和生产上都可行，但实际上并不经济，应慎重使用。

参 考 文 献

［1］   聂绍昌，彭志强，周鹏飞，等．新钢配加镁质灰提镁质烧结的研究与生产实践［J］．江西冶金，2009，29(2)：4．

［2］   孙俊波．鞍钢烧结用白云石代替菱镁石做熔剂可行性分析［C］．中国钢铁年会，2001．225．

［3］   吴胜利，韩洪亮，姜伟忠，等．烧结矿中MgO作用机理［J］．北京科技大学学报．2009，31(4)：9．