*国家自然基金51104014，生物质焦粉－铁矿粉预制块炉料的还原和制备基础研究；国家自然科学基金51174023，超厚料层减荷烧结新工艺基础研究。培训的重要性
收稿日期：2012－12－20
左海滨（1976－），副教授/博士；100083北京市海淀区。
四川省国家税务局网上办税服务厅低碱度烧结矿生产实践及冶金性能研究
*
左海滨
1
张涛
1
张建良
1
苗广志
2
班友合
2
（1.北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，2.唐山国丰钢铁有限公司技术部）
摘
要
心理教育
介绍了国内某钢铁公司低碱度烧结矿的生产情况，分析了其原料的特点和成矿粒度
分布，对其冶金性能进行了研究，指出了与高碱度烧结矿相比，其转鼓强度、还原性以及低温还原粉化性能下降的原因。关键词
烧结矿
低碱度
冶金性能
Practice of producing low basicity sinter and study
on its metallurgical properties
Zuo Haibin 1
Zhang Tao 1
Zhang Jianliang 1
Miao Guangzhi 2
Ban Youhe 2
手机费用查询（1.University of Science and Technology Beijing ，
2.Guofeng Iron and Steel Co．，Ltd．）
Abstract
Introduced the production condition of the low basicity sinter in a domestic iron steel enter-
pri ，analyzed the characteristics of materials and granularity distribution of the sinter ，studied its metallurgical properties ，and pointed out the reason why its drum strength ，reduction and reduction degradation property were reduced comparing with the high basicity sinter．Keywords
sinter
low basicity
metallurgical properties
高碱度烧结矿的冶金性能十分优良，性价比较高，因此高碱度烧结矿一直是我国高炉炉料的蚝油芦笋
主要成分，配以部分块矿和球团矿入炉冶炼［1］
。为了有效的利用低价低品位矿粉，降低生铁成
本，一些钢铁企业开始考虑利用劣质低价矿粉生产低碱度烧结矿，代替部分球团矿和块矿入炉冶炼。高炉的炉料结构仍然以高碱度烧结矿为主，配加少量的低碱烧结矿、块矿以及球团矿。某公司在两台72m 2
烧结机上进行了低碱度烧结矿的生产，其碱度控制在0.75 0.9，生产的低碱度烧结矿在450m 3
和1780m 3
高炉上进行了冶炼实践。入炉炉料中高碱度烧结矿仍维持在
80%左右，低碱度烧结矿的配比量为5% 10%，球团矿和块矿的总配比在10% 15%。在这种炉料结构下，不仅高炉顺行良好，铁水成本也得到了控制，这说明在入炉炉料中配加部分低碱度烧结矿代替球团矿和块矿是可行的。从冶金性能来看，低碱度烧结矿的转鼓指数、还原性都比高碱度烧结矿低，低温还原粉化性能恶化，这与烧结矿中的矿相组成有着很大的关系，而烧结矿的矿相很大程度上决定于烧结原料中矿粉、燃料的质量以及配比。1
低碱度烧结矿的原燃料条件
该公司的两台72m 2
烧结机生产低碱度烧结
矿所使用原、燃料的物理成分以及干配比在表1中给出。
表1低碱度烧结矿的原燃料成分以及干配比%
原燃料TFe SiO2CaO MgO Al2O3TiO2S P K Na烧损干配比巴西精粉67.60 1.890.350.340.690.070.070.050.0170.120 1.011.00低品澳粉54.337.920.090.12 4.810.120.000.050.0110.2209.016.00低品印粉49.50 6.920.000.1111.670.480.030.060.0460.1959.030.00尾矿粉46.7826.500.57 1.69 2.510.210.370.040.020.1488.9 5.00自熔铁粉52.44 6.78 3.69 3.12 1.490.210.040.270.000.32710.011.00马来西亚粉49.29 5.240.220.189.450.380.110.030.0260.19011.411.00生石灰粉0.00 5.5276.21 6.320.000.000.000.010.000.009.2 3.00白云石粉0.00 1.7330.5521.590.250.000.000.000.0160.16046.08.00焦粉0.008.000.00 1.00 5.600.000.750.000.0270.15785.0 5.00
分析表1可知，生产低碱度烧结矿的原料主要是低品位、劣质矿粉，主要有低品澳粉、低品印粉、马来西亚粉、自熔铁粉等，干配比共占73%。含铁原料中品位较高的只有巴西精粉，而其干配比仅为11%。低品位矿粉中印粉的干配比最高，达到了30%，这种矿粉中的Al2O3含量很高，达到11.67%，属于劣质矿。这种矿粉的配加量不宜过高，因为过量的Al2O3会使烧结矿中的铝硅比升高，合适的铝硅比是SFCA（复合铁酸钙）生成的重要条件，铝硅比过高会导致烧结矿的冶金性能恶化［2］。同时烧结矿中Al2O3过高，也会影响炉渣的中的铝镁比，使炉渣的流动性变差，造成出渣困难，给生产带来不利影响。尾矿粉的品位最低，只有46.78%，虽然其SiO
2
含量很高，达到25.79%，但是由于低品高铝印粉的配加量较大，尾矿粉的加入对于保证合适的铝硅比是有利的。低品印粉、马来西亚粉中的TiO2含量较高，这对于烧结矿的低温还原粉化是不利的［3］，应该控制其用量。
熔剂方面，由于是生产低碱度烧结矿，其碱度的预期值在0.75 0.90之间，所以生石灰的配加量由生产高碱度烧结矿时的8%，降低到了3%，在提高了混合料水分的前提下（生产低碱度烧结矿的混合料水分为8.95%，生产高碱度烧结矿的混合料水分为7.81%），没有对混合料的造球性能造成太大的影响。而由于高铝印粉的配比量比较高，为了保证炉渣的流动性（合适的镁铝比），提高了混合料中白云石的配比量，比生产高碱度烧结矿时提高了2%。
总的来讲，生产低碱度烧结矿的原料特点是：品位低、脉石多、有害微量元素（P、S）含量较高、碱金属（K、Na）含量高、物料烧损大、矿耗高。
2低碱度烧结矿的生产条件、成分及粒度分布
原、燃料经过混匀、造球后，在72m2烧结机上进行烧结生产，其工艺参数与该烧结机生产高碱度烧结矿时的工艺参数对比见表2。
由于混合料中的水分配入量增大，使得料层的透气性降低，所以在生产低碱度烧结矿时，将料层厚度减小140mm，以改善其透气性，这也就导致了烧结机台时产量和利用系数的降低。
福建少林寺
生产低碱度烧结矿，主要是代替部分球团矿和块矿入炉冶炼，但是低碱度烧结矿的成分、粒度分布与球团矿和块矿不具备可比性；烧结矿的强度通过用转鼓指数表示，球团矿的强度用抗压强度表示，二者也不具备可比性。因此将其成分、粒度分布以及转鼓指数与高碱度烧结矿做比较。即在高、低碱度烧结矿的TFe、粒度分布以及冶金性能差别不大的情况下，使用低碱度烧结矿代替部分球团矿和块矿入炉冶炼，相当于加入了具备高碱度烧结矿品位和冶金性能的酸性炉料，对高炉的冶炼过程影响不大。
表272m2烧结机生产两种类型烧结矿的工艺参数对比
烧结矿类型台时产量
t/h
利用系数
t/（m2h）
点火温度
ħ
混合料水分
%
料层厚度
mm
混合料温度
ħ
台车速度
m/min
低碱度烧结矿61.280.851037.228.9561041.24高碱度烧结矿76.20 1.061038.297.8175042.74
表3给出了该烧结机生产的低碱度烧结矿和高碱度烧结矿的成分。可以看出，低碱度烧结矿的品位要
比高碱度烧结矿低3.03%，这是由于前者的混合料中大量使用低品位矿粉的缘故。前者的Al2O3含量比后者高出一倍多，低品位印粉中较高的铝含量是导致这种现象的主要原因。FeO的含量，前者比后者要高出3%，这与前者混合料中含量较高的MgO、Al2O3以及配碳量都有关系［4］。前者成分中较高的TiO2含量，是由于含钛量较高的低品印粉、尾矿粉以及自熔铁粉的配加量较大导致的。通过控制混合料中碱性熔剂的配入量，使得前者成矿的二元碱度（R2）为0.79，符合对其二元碱度的预期值（0.75 0.90）；二者成分中有害元素S的含量基本持平。
两种烧结矿的粒度分布见表4。相对于高碱度烧结矿，低碱度烧结矿粒度分布有所变化：大粒度级的成矿明显增加，粒径大于40mm的烧结矿平均升高将近6%；小粒度级0 5mm的变化不大；5 10mm和10 16mm粒度级均减少5%左右；16 25mm和25 40mm粒度级所占的比例都有小幅度的提高；10 25mm粒度级的成矿比例略有下降。与高碱度烧结矿相比，低碱度烧结矿小粒度级成矿减少，大粒度级成矿增加。
表3低碱度烧结矿和高碱度烧结矿的成分对比%
烧结矿类型TFe FeO SiO2CaO MgO Al2O3R2TiO2S
低碱度51.3712.259.827.73 3.24 5.680.790.470.02高碱度54.409.10 6.2911.88 2.81 2.37 1.890.170.03
表4两种烧结矿粒度分布%
烧结矿类型0 5mm5 10mm10 16mm16 25mm25 40mm＞40mm 高碱度 3.6716.4921.3724.4823.5910.38低碱度 3.8811.8616.2827.0924.7316.33
3低碱度烧结矿的冶金性能分析
3.1转鼓指数
经过转鼓试验测定，低碱度烧结矿的转鼓指数为67.54%，而高碱度烧结矿的转鼓指数为
77.06%，二者相差将近10个百分点。其原因是多方面的：
（1）有研究表明，生成铁酸钙最适宜的二元碱度在1.8 2.2之间［5］，而实验中低碱度烧结矿的二元碱度仅为0.79，烧结过程中产生大量的硅酸盐液相，而且生成SFCA所必须的CaO 含量不足，导致SFCA生成量较少，而铁酸钙是保证烧结矿转鼓强度至关重要的因素。
（2）由于低碱度烧结矿的FeO和SiO
2
的含量比较高，导致成矿中含有大量的铁橄榄石
（2FeO·SiO
2
）。铁橄榄石拥有较好的强度，这是低碱度烧结矿的强度在SFCA严重不足的情况下仍能得以保证的重要原因。
（3）低碱度烧结矿中MgO含量相对较高。当碱度在0.4 0.9、MgO在4%左右时会使脉石的熔点降低［6］，生成的液相量增多，对周围物质的粘结能力加强，这对于改善烧结矿的冷强度有一定的效果。
3.2还原性
表5给出了该公司使用的低碱度烧结矿、高碱度烧结矿、块矿以及球团矿的RI（还原性指数）。经试验测定，低碱度烧结矿的RI为78.42%，而高碱度烧结矿的RI为83.04%，二者相差将近5个百分点，这主要是由于前者成矿中铁酸钙的量比较少，而生成量较大的铁橄榄石还原性很差。低碱度烧结矿的TiO2含量较高，而TiO2能够促进赤铁矿的生成［4］，这也在一定程度上改善了其还原性，因此低碱度烧结矿的还原性并不很低。两种块矿的RI均比低碱度烧结矿低，而球团矿的RI最低，仅为57.45%，
杨国忠简介这说
表5各种矿的还原性指数RI%低碱度烧结矿高碱度烧结矿球团矿海南矿澳矿
78.4283.0457.4574.3475.32
明低碱度烧结矿的还原性要优于块矿和球团矿。
3.3低温还原粉化特性
低碱度烧结矿的低温还原粉化特性与高碱度烧结矿、球团矿以及块矿的比较见表6。低碱度烧结矿的低温还原强度指数（RDI+6.3）、低温还原粉化指数（RDI+3.15）都比其它矿石要低，而其低温还原磨损指数（RDI－0.5）比除澳矿之外的其余铁矿石均高。低温还原粉化性能的恶化与低碱度烧结矿中含量较高的Al2O3有着密切的关系。赤铁矿在450 550ħ时，由αFe2O3还原成γFe2O3发生的晶格改变是造成烧结矿低温还原粉化的主要原因［4］。虽然理论上Al2O3可以抑制再生赤铁矿的生成，但是Al2O3会使烧结矿液相粘度增加，导致未还原以及残余的赤铁矿含量增加，使烧结矿的低温还原粉化性能恶化。TiO2能够促进赤铁矿的生成，而低碱度烧结矿中较高的TiO2含量，也是导致低碱度烧结矿低温还原粉化特性变差的原因之一。
小茨冈表6几种铁矿石的低温还原粉化性能%
铁矿石RDI+6.3RDI+3.15RDI－0.5低碱度烧结矿46.869.7 6.9
高碱度烧结矿52.975.9 6.0海南矿66.586.2 5.5
澳矿63.577.013.4
球团矿97.398.7 1.0
4结论
（1）低碱度烧结矿的生产过程中，应该注意高铝原料的配入量，因为Al2O3的含量不论是对烧结矿的冷态强度还是高温冶金性能，都有很大的影响。应该避免为了单纯的追求降低成本而加大高铝矿粉的使用，这会影响高炉的顺行。
（2）由于烧结矿碱度的限制，烧结过程中生成大量的铁酸钙是不可能的。FeO含量增多的同时，Fe2O3的含量减少，对于改善烧结矿的低温还原粉化特性是有利的。FeO与SiO2形成的铁橄榄石有利于改善烧结矿的强度，但是由于铁橄榄石的还原性不好，FeO的含量也不宜过高。
（3）相比于高碱度烧结矿，低碱度烧结矿的大粒度级成矿增加，转鼓指数明显降低；其还原性要优于球团矿和块矿，但是其低温还原粉化性能恶化严重。综合考虑低碱度烧结矿的特点，建议增大低碱
度烧结矿的入炉粒级，小粒级的成矿做返矿返回烧结，以降低由于其低温还原粉化性能不良对高炉冶炼造成的影响。
（4）高碱度烧结矿仍然是我国炉料发展的主要趋势，但是实践证明，在炉料中配入5% 10%的低碱度烧结矿代替块矿和球团矿是可行的，这既可以降低炼铁成本，又可以实现低品位矿的有效利用。
参考文献
［1］徐矩良.我国高炉合理炉料结构探讨［J］．炼铁，2004，23（4）：25－26.
［2］陈有升，罗秀传，张中中等.影响烧结矿转鼓强度的因素研究［J］．柳钢科技，2010，（1）：17.［3］杨华明，邱冠周.TiO
2
影响烧结矿低温还原粉化率（RDI）的机制［J］．矿产综合利用，1988，（1）：
12－15.
［4］周取定，孔令坛.铁矿石造块理论及工艺［M］．北京：冶金工业出版社，1989.
［5］郭兴敏.烧结过程铁酸钙生成及其矿物学［M］．北京：冶金工业出版社，1999.
［6］周取定，孔令坛.铁矿石造块理论及工艺［M］．北京：冶金工业出版社，1989.
万雪编辑
