1  前言

  河北津西钢铁股份公司烧结厂现有3座竖炉(1×8 m²+2×10 m²)，年产普通酸性球团矿160万t，球团矿比例占高炉炼铁炉料30％以上。球团矿作为高炉的酸性炉料，具有品位高、粒度小而均匀、堆密度大、还原性好等优点，但是存在着还原膨胀率高，软化、熔滴温度低等高温冶金性能差的问题，特别是球团矿的荷重软化问题。为了了解我厂球团矿的冶金性能，我们从现场取球团矿(包括烧结矿和综合炉料结构)做了冶金性能分析(见表1)。

    从分析结果来看，我厂的球团矿冶金性能不是太理想，900℃还原性RI低，荷重软化初始温度低，特别是球团矿的熔滴性能特别差，S值达到了534 kPa·℃(标准应当是40 kPa·℃)，实验室试验综合炉料的熔滴特性值也不理想。这样的球团矿加入高炉后势必影响高炉内的透气性，影响高炉的产量提高，如何改善球团矿的冶金性能是我们要尽快解决的问题。

    根据有关资料介绍，球团矿添加MgO对改善球团矿的高温冶金性能有良好的效果。

    因为从理论上讲，球团矿中少量配加MgO可以形成高熔点相，镁橄榄石[2MgO·Si0₂]和偏硅酸镁(MgO·SiO₂]熔化温度分别是1 890℃和1 557℃，对提高球团矿的冶金性能有明显的效果。

    国内、国外好多钢铁厂都有这方面的报道、技术观点和生产实例，像鞍钢、日本加古川钢铁厂、瑞典LKAB公司心、东北大学川、凌源钢铁公司心、中南工大、甘肃河西堡铁厂等。这些宝贵的经验和见解给了我们许多启示，在津西现在的原料条件下通过添加MgO添加剂，可以改善球团矿的冶金性能，为高炉高产、优质、降耗创造条件。特别是津西烧结矿比较紧张的条件下，改善烧结矿的生产局势，改善高炉的原料条件更为重要。

    我们想到的球团矿添加MgO有三种方法：  (1)添加MgO高的铁精矿粉；  (2)添加含MgO20％左右的白云石粉；  (3)添加MgO高的高镁石粉。对上述三种方法分别进行了实验室试验和工业试验。

2  实验室试验

    为了解我公司现在球团矿冶金性能和我公司球团矿添加MgO后的冶金性能变化，我们在实验室进行造球试验，在3#竖炉进行了焙烧投笼试验，试验情况如下。

2．1配料及造球

2．1．1配料

    试验白云石质高Mg0球团混合料、高镁石粉质高Mg0球团混合料均取自3^#竖炉，配加白云石或高镁石粉后进行造球，投笼于3^#竖炉试验。高Mg0成品球团矿与3^#竖炉球团矿同时取样。试验配比和理论计算的化学成分见表2。

2．1．2造球

    A．球团配加白云石粉后，膨润土配比上升，且造球比较困难。由于带人大量的CaO，易形成低熔点液相，竖炉操作容易结大块，造成竖炉焙烧困难，不宜推广。

    B．球团配加高MgO石粉后，南于粒度较细，造球效果明显增强，生球粒度均匀、光滑，具有良好的生球强度一且膨润土配比是下降的趋势。

    a结论：在高Mg0石粉配比阎定在1．6％时，生球落下强度随膨润土配比上升而上升。抗压强度没有明显规律，主要取决于造球操作参数的影响。

    b结论；随着高MgO石粉配比的上升，生球落下强度呈提高趋势，如保持原来的落下强度，膨润土配比是降低趋势。抗压强度也随高MgO石粉配比上升呈上升趋势。

2．2试验期间竖炉热工参数

  竖炉热工参数见表3。

    由取样结果可以看出，配加白云石粉或高镁石粉后，球团矿的冶金性能有了很大的改善，还原性提高了1．9个百分点和8个百分点，还原膨胀率降低了16．48个百分点，荷重软化初始温度提高了37℃，熔滴特性值降低了86．19 kPa·℃。但球团矿的抗压强度降低了1kN／个，需要提高焙温度来解决。

    提高MgO后不仅可以改善球团矿的各项性能，而且在不影响高炉造渣(渣中MgO的要求)的前提下，还可以改善烧结矿的各项指标，可以降低烧结矿燃料消耗、烧结矿中5～10 mm粒级含量，提高烧结矿的TFe、成品率、转鼓强度，降低MgO对烧结矿非常有利。因此，我们作烧结杯模拟试验，实验室模拟现在高Mg0烧结矿和低MgO烧结矿试验数据见表7。

3  生产试验

    根据实验室的试验结果来看，-球团矿中配加一定量的MgO，无论是对烧结矿还是对球团矿均有一定的益处，为此，我们进行了工业试验。

    我们采取两种方法，提高球团MgO。

3．1采用高MgO铁精矿粉

    我们根据杭钢、苏钢球团竖炉生产高MgO球团的经验，通过配加一定量的欧洲某国家的高Mg0铁精矿粉来提高球团矿的MgO。采用此铁精矿粉，配加量为30％，可将球团矿中Mg0提高到1．5％～1．7％，提高了0．8～0．9个百分点，即达到了预期效果。

    试验期2004年10月、11月、12月。进口高MgO铁精矿粉与当地精矿粉对比见表8，配加高MgO铁精矿粉后球团矿、烧结矿冶金性能变化见表9。

    1)球团矿的对比试验，酸性球团矿通过配加高MgO铁精矿粉提高MgO一后，经北京科技大学冶金研究中心检测，冶金性能有全面改善。

    2)使用高MgO铁精矿粉，由于水分比较低，需进行造球前的物料提前润湿，否则，成球困难。膨润土配比也是上升趋势。这种精矿粉价格高，经济上不划算。

    3)烧结矿降低MgO后，还原性能和低温还原粉化性能有一定改善，荷重还原软化性能虽有所下降，但熔滴性能有较大改善。

    4)通过3个月的试验，高炉使用这种球团矿增产的效果较明显。

3．2配加高镁石粉

    试验期为2005~16月21日～2005年7月7日，试验竖炉3^#竖炉，高炉为7^#、8^#高炉。高镁石粉具有Mg0含量高的特点，只需微量配人即可提高球团矿的Mg0，达到理想效果。我们于2005年6月21日10点开始投入轻烧高镁石粉工业试验，试验效果良好，达到了理想效果。高镁石粉成分要求、试验配比、预计化学成分、球团矿理化指标分别见表10-表13。

    1)造球情况：高镁石粉投入后为保证生球质量，人为加大了膨润土配比，由1．5％到1．7％，但明显偏大，后降到1．3％，比较合适。总的趋势，高镁石粉的投入可降低膨润土的配比，而且成球效果明显提高。

    2)球团矿化学指标基本达到预想效果，Mg0达到了2．12％。特别是球团矿的物理强度有所提高，转鼓强度达到了92．02％，对比普通酸性球团提高了3个百分点，抗压强度达到了2200N／个以上，基本能满足450m³级高炉顺行的需要。

    整个试验过程球团的焙烧温度提高了40℃，其它操作指标没有变化，原米担心的生球爆裂问题，通过生产试验来看并没有爆裂，完全可以保证球团矿的物理强度，满足高炉的需求。

    球团矿和综合炉料结构冶金性能的变化见表14、表15。

    从熔滴性能和还原性、荷重软化性能指标来看，均有大的改变和提高，特别是球团矿的荷重软化初始温度达到1000℃以上，指标提升较高，完全达到了先进水平，对高炉中部透气性的提高有极大的促进，整体指标的提升为高炉炉况顺行打下良好的基础。

4  高炉应用效果

    高炉使用高镁球团矿的冶炼指标见表16、表17。

    高炉使用配加高镁石粉高MgO球团矿后，由于球团矿的还原性和熔融性能的改善，高炉透气性指数得以提高，同时带入高炉渣中的MgO也得到了提高，达到了10％以上。高炉渣中的MgO提高后，不仅同提高炉渣二元碱度一样，降低生铁含硅，而且渣子流动性、稳定性变好，提高了炉渣脱硫、排碱能力，使炉渣具有了良好的综合冶金性能，解决了低硅冶炼过程中易出现的炉凉、炉况不顺的问题，为高炉冶炼低硅生铁创造了良好的条件，高炉利用系数得以提高，焦比得以降低，高炉冶炼低硅生铁的效果特别明显。

    由表16、表17可见，高炉应用高镁球团矿后，高炉各项指标有大幅度的上升，特别是8^#高炉利用系数达到了4．0 t／(m³·h)以上，综合燃料比、生铁含Si明显下降，降低了炼铁的成本，达到了高炉高产、优质、低耗的目的。

5  结论

    通过实验室的研究和生产试验结果来看，在河北津西钢铁股份有限公司的原料条件下，无论是以任何方式添加Mg0源，提高球团矿的MgO都是改善球团矿冶金性能行之有效的办法，极大地促进了炼铁指标的改善，为我公司高炉冶炼低硅生铁奠定了坚实的基础，给我公司创造了很大的经济效益。球团矿配加高镁石粉，改善球团矿的冶金性能的措施，现已在其他竖炉和高炉全面推开。