摘要对水钢几种常用天然块矿的冶金性能进行了测定。结果表明：三种进口块矿中，越南块矿的综合冶金性能最好，其次是澳大利亚块矿，印度块矿的综合冶金性能相对要差些；两种国产块矿中，兰坪块矿的综合冶金性能比清镇块矿好；国产天然块矿的综合冶金性能比进口天然块矿差。

关键词  高炉  天然块矿  冶金性能  测定

1引言   

由于水钢长期以来的炉料结构为高碱度烧结矿  配加天然块矿，其中天然块矿配比较高，最高的甚至接近30％(其中绝大部分是外购)。因此，天然块矿的质量好坏将直接关系到水钢高炉炼铁的产量和质量。此外，因天然铁矿石资源愈来愈贫乏，国内各个钢铁公司为了追求更好的技术经济指标，都纷纷进口高品位的天然块矿，仅水钢就进口了3种块矿，所以对这些进口块矿的冶金性能进行测定就显得特别重要。2006年3月，对水钢常用的2种国内块矿（清镇块矿、兰坪块矿)和3种进口块矿(越南块矿、印度块矿、澳大利亚块矿)的冶金性能进行了测定，以期能为水钢正确选择进口块矿及优化炉料结构提供参考。

2试验的原料条件

水钢常用天然块矿化学成分及碱度见表1。

3结果及分析

在实验室中，对水钢使用的3种进口块矿和2种国产块矿的低温还原粉化性能、还原性能、软化性能及熔滴性能等冶金性能进行了测定。

3．1  低温还原粉化性能的对比

国内外的研究表明，铁矿石的粉化机理是在还原过程中，赤铁矿或再生赤铁矿转变为磁铁矿时发生晶格变形，导致强度降低所致。

        水钢常用五种天然块矿的低温还原粉化性能试验结果见表2。

对比RDI_+3.15指数，从表2可见：这5种天然块矿均具有优良的低温还原粉化性能。

铁矿石的低温还原粉化性能主要受矿石的种类、碱度及其他脉石成分的的影响。

   兰坪块矿的RDI_+3.15达到了96．18％，是由于其矿物主要为褐铁矿，综合碱度高(位居第二)，MgO含量高，Al₂O₃含量低的缘故。越南块矿的RDI_+3.15达到了96．13％，究其原因主要是因为越南块矿含FeO很高(达到19．89％，)，综合碱度高及A1₂O₃含量较低所致。

    清镇块矿虽然FeO=1．95％，比越南块矿低，但在其他块矿中FeO含量排名第二；加之其还原性又是最差的，所以其低温还原粉化性能好，达到了94．83％。澳大利亚块矿和印度矿铁矿物主要是褐铁矿和赤铁矿，而在还原过程中前者的结构比后者致密，因此澳大利亚块矿比印度块矿的低温还原粉化性能好。

3．2还原性能的比较

    高还原性的炉料是高炉冶炼的理想精料，铁矿石的还原性主要是由矿物组成及其本身的孔隙度所决定的。

    水钢常用五种天然块矿的还原性能试验结果见表2，还原度曲线如图1所示。由表2可见：兰坪块矿的还原度指数RI为96．21％，还原速率指数RVI为0．79％／min；越南块矿、印度块矿及澳大利亚块矿的RI分别为85．52％、83．28％，及82．90％，RVI分别为0．56、0．59、0．53％／min；而清镇块矿的RI和RVI分别只有61．65％和0．28％／min。

    其原因分述如下：兰坪块矿主要为褐铁矿和赤铁矿，烧损高(12．66％)，结构疏松多孔，其综合碱度较高(0．26)，所以还原性最好。

    越南块矿虽然FeO含量高(19．89％)，但其矿物主要为磁铁矿和赤铁矿，加之其含铁品位最高(66．47％)，综合碱度近乎是印度块矿、澳大利亚块矿、清镇块矿的10倍，烧损较大，结构疏松，所以其还原性也好。

    印度块矿同澳大利亚块矿相比，印度块矿的品位(64．01％)比澳大利亚块矿的品位(62．32％)高，二者的综合碱度相等，FeO含量接近，它们的主要矿物为易还原的褐铁矿和赤铁矿，加之二者的烧损高，所以二者的还原性均好。只是印度块矿的烧损(3．74％)比澳大利亚块矿的烧损(2．88％)高，其结构更加疏松。因此，印度块矿的还原性比澳大利亚块矿的还原性还好。

    清镇块矿虽然矿物以赤铁矿为主，烧损较高，但其结构较致密；加之FeO含量较高(1．95％)，几乎为澳矿的3倍；A1₂O₃含量(8．62％)是最高的，几乎为其他块矿的4～8倍，估计形成了一种难还原的特殊微观结构；加之该矿石中含有很高的碱金属K₂O、Na₂O(为其他块矿及烧结矿的几十～近百倍)，碱金属高不利于问接还原。因此，其还原性能是最差的。

3．3软化、熔滴性能的分析

5种天然块矿的软化、熔滴性能试验结果见表3。软熔曲线如图2所示。

由表3、图2可见，这5种天然块矿软化、熔滴性能的比较如下：

   炼铁原料的软熔性能主要取决于渣相熔点和数量、浮士体的熔点、矿石的还原度、试样气孔率及孔隙大小等。

   天然块矿的开始软化温度比烧结矿低、软化终了温度又比较高，所以软化温度区间很宽（105-664℃）。由此可见，绝大多数情况下天然块矿的软熔性能比烧结矿差。这是因为天然块矿物中矿物组成不均匀，既有大量低熔点矿物，也有许多高熔点矿物所致。

兰坪块矿开始软化温度很低，才828℃，主要是由于其烧损很大(12．66％)，强度差的缘故；而软化终了温度高(1492℃)，滴落温度高(1499℃，使得软化区间变宽(664℃)，熔滴区间(7℃)很窄，是因为该矿石具有最好的还原性(RI=96．21％，RVI=0．79％／min)及含有较高的SiO₂和Al₂O₃之故(SiO₂％=9．88，AI₂O₃=0．97％，二者之和在块矿中排名第2)；虽然兰坪块矿的滴落温度高，但因软熔区间太窄了，所以其透气性好，最大压差低。

清镇块矿的软化终了温度最低(1192℃)，开始滴落温度也最低(1 248℃)，致使软化区间最小（105℃)，软熔区间大(56℃，排序第2)。这是因为一方面清镇块矿的还原性很差(RI=61．65％，RVI=0．28％／min)，另一方面该矿石中含有很高的碱金属K₂O、Na₂O(为其他块矿及烧结矿的几十～近百倍）所致，但由于矿物微观分布的不均匀性，加之该矿石含有最高的酸性氧化物(SiO₂=8．08％，Al₂O₃（8．62％)，所以其透气性并不好，ΔPmax达到5104Pa.。

越南块矿含铁量最高(TFe-=66．47％)，含酸性氧化物最低(SiO2+Al2O3=3．53％)，综合碱度最高（是除兰坪块以外的其他块矿综合碱度的10倍左右)。碱度高本来是不利于改善其软熔性能的，但由于它的FeO含量(19．89％)是最高的，因此在软熔过程中易生成低熔点矿物硅酸铁(熔点l 205℃)的渣相，所以其软化开始温度最高(1102℃)，软化终了温度低(1 328℃)，开始滴落温度低(1 358℃)，并最终导致软化区间和软熔区间较小，最大压差为2050Pa，其透气性最好。

印度块矿同澳大利亚块矿相比，软化开始温度要低一些，软化终了和开始滴落温度高，软化区间宽些，软熔区间窄。这是因为印度块矿烧损大，结构疏松，还原性好，含铁品位高，酸性氧化物含量较低(SiO₂+Al₂O₃=6．37％，排序倒数第2)的缘故；二者的最大压差接近，分别为5772Pa和5587Pa，这主要是由于澳大利亚块矿虽然开始滴落温度低些，但软熔区间的宽度几乎是印度块矿的3倍，所以二者的最大压差接近，透气性均不太好。

    综上所述，从软化和熔滴两方面考虑，水钢常用5种天然块矿的软化、熔滴性能由好到差的综合排序为：越南块矿>澳大利亚块矿>印度块矿>兰坪块矿>清镇块矿。

4结论

    (1)水钢常用的5种天然块矿：具有优良的低温还原粉化性能，低温还原粉化性能从好到差排序为：兰坪块矿>越南块矿>清镇块矿>澳大利亚块矿>印度块矿；除清镇矿还原性差以外，其余4种块矿均具有优良的还原性能，还原性能从好到差的排序为：兰坪块矿>越南块矿>印度块矿>澳大利亚块矿>清镇块矿；软化、熔滴性能除了清镇块矿和兰坪块矿较差外，其余3种块矿均较好，软化、熔滴性能由好到差的综合排序为：越南块矿>澳大利亚块矿>印度块矿>兰坪块矿>清镇块矿。

    (2)3种进口块矿中，越南块矿的综合冶金性能最好，其次是澳大利亚块矿，印度块矿的综合冶金性能相对要差些。水钢在选用进口块矿时应首选越南块矿。

    (3)两种国产块矿比较，兰坪块矿虽然低温还原粉化性能和还原性最好，但其软熔性较差；清镇块矿除了低温还原粉化性能较好外，还原性和软熔性均是最差的。国产兰坪块矿和清镇块矿的综合冶金性能比三种进口块矿差。

    (4)综合考虑5种天然块矿的冶金性能和Al₂O₃的含量，建议水钢的最佳炉料结构为高碱度烧结矿配加越南块矿和印度块矿。