关于炉料结构几个问题的探讨

1、关于高炉炉料结构几个问题的探讨高炉炉料结构是指高炉炼铁生产使用的含铁炉料构成中烧结矿、球团矿和天然矿的配比组合。随着精料技术的发展，烧结矿和球团矿逐步淘汰了品位低、SiO2含量高、冶金性能差的天然块矿。但长期实践表明，即便高炉使用单一的矿或球团矿生产，并不能获得最佳的指标和效益。对烧结矿、球团矿以及天然富块矿的冶金性能等的测试研究后，了解到它们的各自的优缺点，从而人们就探索如何发挥和利用它们的优点组合成一定的断料结构模式，来使高炉生产获得好的指标和效益。一、目前国内外高炉炉料结构类型高碱度烧结矿具有优良的冶金性能，约占炼铁炉料结构的70%。高碱度烧结矿的优点：有良好的还原性。铁矿石还原性每提高

2、10%，炼铁焦比下降8%9%；较好的冷强度和低的还原粉化率；较高的荷重软化温度；好的高温还原性和熔滴性使用高碱度烧结矿，在一定程度上可以避免了高炉结瘤。球团矿特点：球团矿粒度小而均匀，有利于高炉料柱透气性的改善和气流的均匀分布。球团矿冷太强度好，运输、存贮、装卸过程产生的粉末少；球团矿含铁品位高和堆密度大，有利于提高高炉料柱的有效重量，增加产量和降低焦比；球团矿还原性好，有利于改善煤气化学能的利用；高炉生产实践表明，用球团矿替代天然块矿，可大幅度提高产量、降低焦比，同时改善煤气的利用效率。FeO含量低，矿物主要是Fe2O3，还原性好；自然堆角小，在高炉内布料易滚向炉子中心；含硫很低；具有还原膨

3、胀的缺点，在有K2O、Na2O等催化的作用下会出现异常膨胀；酸性氧化球团矿的软熔性能较差。目前国内外高炉炉料结构大致分为以下几种类型：以单一自熔性烧结矿为原料；以自熔性烧结矿为主，配少量球团矿或块矿；以高碱度烧结矿为主，配天然块矿；以高碱度烧结矿为主，配酸性球团矿；以高碱度烧结矿为主，配酸性炉料；高、低碱度烧结矿搭配使用；以球团矿为主，配高碱度烧结矿或超高碱度烧结矿；以单一球团矿为原料；自熔性烧结矿配自熔性球团矿或低碱度烧结矿等多种炉料结构。二、 焦炭质量对高炉冶炼的影响焦炭在高炉内的骨架作用是其它炉料所不能取代的。焦炭强度M40、M10直接影响焦炭的骨架作用，对高炉冶炼的影响是无可置疑的。M

4、40增加1%，利用系数增加0.04，降低焦比5.6kg/t；M10降低0.2%，增加产量0.05降低焦比7kg/t。从2004年以来武钢焦炭M40提高了1.4%，M10下降了0.3%。这两项合计可增加产量10%，降低焦比15kg/t以上。焦炭热态强度对高炉冶炼的影响更使十分重要的。以往研究证明：焦炭从料线到风口平均粒度减少20%40%。在块状带，粒度无明显变化；从软熔带位置开始，焦炭粒度变化很大，这是剧烈溶碳反应的结果。高炉炉料的主要阻力在软熔带以及以下的区域。热强度讲直接影响下部区域的透气性，对高炉顺行起着十分重要的作用。三、高炉喷煤对煤的性能要求 高炉喷吹用煤应能满足高炉冶炼工艺要求并对提

5、高喷吹量和置换比有利，以代替更多的焦炭。高炉喷煤对煤的性能要求为： (1)煤的灰分越低越好，一般要求小于15。 (2)硫的质量分数越低越好，一般要求小于1.0。 (3)胶质层越薄越好，Y值应小于10mm，以免在喷吹过程中结焦堵塞喷枪和风口。 (4)煤的可磨性要好，HGI值应大于50。 (5)燃烧性和反应性要好。燃烧性和反应性好的煤允许大量喷吹，并允许适当放粗煤粉粒度，降低制粉能耗。(6)发热值越高越好。喷入高炉的煤粉是以其放出的热量利形成的还原剂(CO、H2)来代替焦炭。煤的发热值越高置换的焦炭越多。四、关于碱金属几个问题的探讨高炉碱金属主要来源于矿石和焦炭，降低矿石软化温度，使软熔带上移引起

6、球团异常膨胀而严重粉化和多数烧结矿中温还原粉化；加剧焦炭的气化反应,降低焦炭强度；促使炉墙结厚甚至结瘤破坏砖衬。高炉碱金属主要有K、Na。由于Zn在高炉中的行为与K、Na相似，因此我们可以将Zn也划入碱金属范围。1 K、Na在高炉中的循环和富集碱金属矿物主要以硅铝酸盐和硅酸盐形态存在。前者如长石类K2O·Al2O3·6SiO2、霞石类K2O·Al2O3·2SiO2和白云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2等，后者如钾钙硅石2K2O·CaO·3SiO2和钠闪石Na2Fe2+Fe3+(Si4O11)OH等。这些碱金属矿物熔点很低，在8

7、001100之间熔化。在高温区，一部分进入炉渣，一部分被C还原成金属K、Na。由于碱金属K、Na沸点只有799和882，还原后立即随煤气上升，在不同的温度条件下与其他物质反应转化为氰化物、氟化物、硅酸盐和碳酸盐，但以碳酸盐为主。2K+2CO2=K2CO3+COK2CO3在900以上熔化。但随炉料下降到大于1050，K、Na重新被还原。因而高炉上部的中低温区K、Na以金属盒碳酸盐形式进行循环和富集。K、Na的氰化物在1400以上的高温区生成。3C+N2+ K2O·Al2O3·2SiO2=2KCN(g)+Al2O3+2SiO2+CO气态氰化物上升到800区域液化，到600转变为

8、固体粉末。它们再随炉料下降被还原生成氰化物。钾钠的氰化物在6001600范围内进行循环和富集。2 K、 Na在高炉中的危害破坏炉料强度 K、Na降低炉料的强度，特别是对焦炭的高温强度影响较大 焦炭吸收K, Na后，形成塞入式化合物KC6、KC8,、KC12、KC24等，一方面使焦炭变得疏松;另一方面使焦炭反应性增大，导致碳熔损反应增大。结果造成焦炭高温强度急剧下降。 K, Na及其低沸点化合物沉积于炉料表面和孔隙，特别是进入Fe2O3晶格内，将使球团矿异常膨胀，高碱度烧结矿粉化。使软熔带位置升高，厚度增加，初渣形成早，对造渣不利 FexO·SiO2·K2O可形成熔点为700

9、左右的玻璃渣相； 低熔点渣相糊住海绵铁表面，使渗碳、滴落困难，使软熔带的下沿温度提高；K、Na促进碳素沉积反应2CO=CO2+C的进行(催化作用)并使得高炉上部的还原速度加快 (K、Na催化还原FeO)；使炉衬破裂，炉墙结厚甚至结瘤 K, Na蒸汽渗入砖缝，氧化沉积，伴随碳素沉积引起膨胀； 与砖衬形成低熔点物质FexO·SiO2·K2O，引起渣化； 当炉况不顺、发生悬料时，煤气横向扩散，结果低熔点物质FexO·SiO2·K2O粘附焦末、矿末后，生成瘤根，久之造成结厚甚至结瘤。使整个料柱的透气性降低，高炉顺行急剧恶化； 使炉料强度变坏，上部透气性降低； 使

10、初渣形成早，软熔带位置高且厚，煤气阻损大大增加； 含K、Na炉渣的表面张力小，易泡沫化产生“液泛”，使中、下部透气性降低；焦炭高温强度下降后，高炉下部透气性变差。3 高炉内锌的还原及危害Zn常以ZnS状态存在，以硫酸盐或硅酸盐形式存在的锌矿物，入炉后很快分解成ZnO，在1000区域还原成Zn并立即气化进入煤气，上升过程中有一部分随煤气逸出炉外，但易在管道中凝集，大部分又被氧化成ZnO并被炉料吸收再度下降还原，形成循环。Zn蒸汽沉积在炉子上部砖衬缝隙中或墙面上，当其氧化后体积膨胀会损坏炉衬或造成结瘤。对冷却壁冷却方式的高炉，使炉内黏结物频繁脱落，风口破损严重。对冷却板结构的高炉，使黏结物粘附牢固

11、，频繁悬料。锌蒸汽顺着冷却设备周围缝隙下到风口区，在强冷却区又冷凝成液体，大量进入到风口组合砖中，使风口组合砖体积膨胀或损坏，造成风口二套大量上翘。沉积金属锌造成炉体砖衬脆裂、破裂，并导致炉缸、炉底炭砖脆化，缩短高炉寿命。随煤气逸出的ZnO，能在上升管和下降近凝集，产生堵塞。4、降低碱金属对高炉危害的措施限制炉料带入的碱量:碱负荷<35kg/t铁高炉碱金属的来源分析中，矿粉、高炉块矿以及焦炭与煤粉带入的碱金属普遍受到重视。而对于碱金属以高炉瓦斯灰为载体在高炉于烧结矿之间的循环重视的往往不够。碱金属（K、Na、Zn）一部分在高炉内循环，一部分进入炉渣外，剩下部分进入高炉煤气。在高炉煤气净化

12、过程中，大部分碱金属进入瓦斯灰。而瓦斯灰作为资源，一直作为烧结矿的辅助原料进行使用。碱金属在烧结过程中，会挥发进入烧结烟气。由于含碱金属的粉尘粒度较细，在烧结烟气除尘过程中，这部分粉尘主要在烧结机电除尘器的三、四电场捕集。因此，要减少碱负荷可以采用以下措施：减少炉料带入的碱负荷；废弃瓦斯灰作为烧结原料。目前可行的方法是转底炉脱锌工艺。这样既可以切断碱金属在烧结和高炉之间的循环，降低高炉碱负荷，又可以生产金属化球团，还可以回收Zn，起到一举多得的效果。将烧结机电除尘器三、四电场的除尘灰废弃，这样也可以降低高炉碱负荷，但会增加除尘系统的投资。增大炉渣排出的碱量降低炉渣碱度。在一定的炉温下，随炉渣碱

13、度降低，排碱率相应提高。自由碱度±0.1，影响渣中碱金属氧化物0.30%。降低炉渣碱度或炉渣碱度不变，生铁含硅量降低，排碱能力提高。Si±0.1%，影响渣中碱金属氧化物0.045%。提高渣中MgO含量，可以降低K2O、Na2O活度，渣中MgO提高，排碱率提高。渣中MgO±1%，影响渣中碱金属氧化物0.21%。提高(MnO/Mn)比,可提高渣中碱金属氧化物。5 转底炉转底炉脱锌工艺，是充分运用转底炉处理钢铁冶金尘泥再生利用的先进技术，采用转底炉还原铁和锌，生产的金属化球团直接供高炉或转炉冶炼，脱锌率高，可大大减少锌元素对高炉生产的影响，降低高炉的维修费用。转底炉处理

14、高炉污泥、烧结及球团粉尘的生产能力，每月回收的锌粉均在400吨以上。经过转底炉脱锌处理将污泥、粉尘中的铅、钾、钠等金属脱离，又为高炉稳定顺行及铁水质量的提升创造了条件。经过脱锌工艺加工所生产的金属含量达50%的金属化球团，再进入到高炉生产中，可为高炉降低可观的能耗。钢铁生产过程中粉尘的产生量一般是钢产量的10%左右，迫于钢铁资源紧张、污染物排放治理的压力，国内钢铁企业大都采用返回烧结的方法来利用这些粉尘，但粉尘中的Zn、K、Na等元素对烧结机产能、烧结矿质量及高炉顺行和长寿产生严重影响。因此，部分Zn、K、Na含量高的粉尘不得不废弃，这样不仅会对环境造成严重的污染，而且造成大量宝贵资源的浪费。

15、“转底炉直接还原生产技术”能够成功解决钢铁冶金过程中冶金粉尘的高效综合利用问题。为了钢铁工业的可持续发展，采用转底炉处理钢铁厂尘泥是近年来转底炉直接还原技术应用的一个重要发展方向。工业实践证明，转底炉处理钢铁尘泥，可使尘泥中的有害元素锌、铅回收率达到90%以上，与其他技术比较，转底炉工艺有以下技术优点：工艺简单，对钢铁厂产生的含锌尘泥及各种含铁原料适应性强；燃料利用率高，无碳氢化合物排放问题；采用内配碳自还原，只需外部升温和传热，反应温度比传统工艺高300-600，反应速度快，球团在炉膛内停留时间短；整个生产过程采用自动控制，自动化程度高；采用先进的余能回收技术，最大限度的利用能源；全部回收除

16、尘灰富含的有用元素，环境保护效果明显。五、Al2O3对高炉操作的影响随着我国钢铁产业的迅速发展，对炼铁原料的需求日益扩大，进口矿粉已占相当数量。目前国内进口的矿粉主要是澳矿与印矿，这两种矿粉中Al2O3含量普遍偏高。高炉炉渣中Al2O3含量平均在18.2%左右，最高时可达到22%。炉渣Al2O3含量高时炉渣的流动性和稳定性都将变差，易引起炉墙粘结与炉缸堆积，破坏高炉冶炼的正常进程，给高炉操作带来一系列的问题。如不制定科学的操作方针与方法，将引起炉况不顺，影响产量与质量。因此，Al2O3含量高的炉渣严重制约了高炉的正常生产。 1 Al2O3含量对炉渣性能的影响Al2O3属于中性，但在高炉冶炼中可

17、认为是酸性物质，其熔点是2050，在高炉冶炼中与SiO2混合后仍产生高熔点（1545）的物质，使渣铁流动性差，分离困难。当加入碱性物质如CaO或MgO后，尽管CaO的熔点是2570，MgO熔点是2800，但与SiO2和Al2O3结合后生成低熔点（低于1400）的物质，在高炉内熔化，形成流动性良好的炉渣，使渣铁分离，保证高炉正常生产。图1（A、B）为不同碱度、不同MgO含量条件下渣中Al2O3含量对炉渣粘度的影响,炉渣中Al2O3含量对粘度影响的关系曲线。图2为1500温度下炉渣Al2O3含量与粘度的散点关系。由图1、图2可以看出,随着炉渣中Al2O3含量增加,炉渣粘度值增加，流动性变差。本次试

18、验所选择的渣系粘度值在1500时大部分小于0.3Pa.s，说明高温区域炉渣能保持正常的流动性，但随着Al2O3含量的提高，炉渣粘度对温度的敏感性提高,尤其在Al2O3含量大于17%时随着温度降低炉渣的粘度值增加较快。 图1 Al2O3含量对炉渣粘度和熔化性温度的影响图2 Al2O3含量与炉渣粘度的散点图 2、MgO含量对炉渣粘度的影响不同MgO含量对炉渣粘度的影响见图3。可以看出，在渣中Al2O3含量和二元碱度确定时，随着渣中MgO含量增加，粘度下降，流动性得到明显改善。可以认为随着渣中MgO含量的增加，MgO与Al2O3生成一系列低熔点物质，并有效扩大渣相中黄长石区，降低炉渣的熔化温度，从而

19、改善炉渣的流动性。 图3 MgO含量对炉渣粘度的影响（Al2O317%） 3碱度对炉渣粘度的影响图4为四元碱度R4与炉渣粘度的关系。可以看出,R4与炉渣粘度具有较好的相关性,随着R4的增加,炉渣粘度值降低。当R4不小于0.95时,1500炉渣粘度值都在0.28 Pa.s以下，炉渣具有较好的流动性。结合以上讨论结果，可以进一步推论：对于Al2O3含量较高的高炉渣系，可以通过最大限度提高MgO含量来提高渣系的四元碱度R4，籍此降低炉渣的粘度，提高炉渣的稳定性。然而，对于确定的四元碱度与Al2O3含量，MgO含量的增加，也就意味着CaO含量减少和二元碱度降低，炉渣脱硫能力也可能受到影响。所以，当原料

20、条件或其它因素限制炉渣四元碱度进一步提高时，增加MgO含量的同时还必须兼顾炉渣的脱硫性能。 图4 四元碱度R4与炉渣粘度的关系 4 炉渣成分对熔化性温度的影响 （1）炉渣Al2O3含量对熔化性温度Tm的影响。炉渣Al2O3含量与熔化性温度Tm的关系见图5。从图5可以看出，随着炉渣Al2O3含量的增加,Tm明显提高，炉渣Al2O3含量每增加1%,Tm提高10左右,即炉渣可操作温度范围被压缩10左右。对于同一Al2O3含量水平，渣系的Tm会因组成（MgO、R4）的不同而不同，其变化幅度甚至高达40，说明在高Al2O3含量的渣系里是可以找到相对低粘度的熔渣组成的。 图5 炉渣Al2O3含量与熔化性温

21、度Tm的关系 从图5还可以看出，如果选择的渣系合理，Tm随渣中Al2O3含量的增加可控制在20以内。实际上，对于渣温控制在1500以上，渣系组成合理，Tm随渣中Al2O3含量的升高不会带来太大影响。因此对于高Al2O3矿的冶炼，其渣温应该相对控制得高一些。（2）炉渣MgO含量对熔化性温度Tm的影响。结合前述讨论可知，对于确定的Al2O3含量和炉渣四元碱度，随炉渣MgO含量增加，炉渣熔化性温度Tm明显降低。这一点目前已被公认，在此不再赘述。（3）炉渣碱度对熔化性温度Tm的影响。图6为二元、四元碱度与熔化性温度的对应关系。可以看出，对于同样的R2，R4越大，则炉渣熔化性温度越低。说明在二元碱度确定

22、时，尽量提高四元碱度有利于由于降低熔化性温度，这与前述降低炉渣粘度的操作完全一致。同时还可看出，在四元碱度确定时，二元碱度越小，熔化性温度越低，这也与前述讨论的炉渣碱度对粘度影响的规律一致。 图6 炉渣四元碱度R4与熔化性温度Tm的关系 5 对炉渣脱硫能力的影响 碱度对炉渣脱硫能力的影响 图7为炉渣脱硫系数LS与四元碱度和二元碱度的试验关系曲线。从图7可以看出，渣脱硫系数LS与四元碱度相关性很好，说明通过R4可以比较客观地估计炉渣脱硫能力。当脱硫系数LS在R4大于0.9以上时，LS随R4增加而增大，这与炉渣粘度与R4关系的变化规律刚好相反，也说明通过增大四元碱度可以获得降低粘度与增加脱硫能力的

23、双重效果。参照马钢现场渣系的脱硫能力，应将R4控制在0.98以上，建议最好控制在1.03左右。图7中反应出炉渣脱硫系数LS与二元碱度无明显规律。原因在于渣中Al2O3、MgO含量对渣的实际碱度与脱硫能力已经产生明显影响，仅由二元碱度R2已经不能客观反映高铝炉渣碱性的强弱。所以，对于高Al2O3渣，其脱硫系数或脱硫能力与三元、四元碱度关系更为密切。 图7 炉渣脱硫系数（Ls）与四元碱度（R4）、二元碱度（R2）的关系 Al2O3含量对炉渣脱硫能力的影响 图8为炉渣脱硫系数与Al2O3含量的关系。可以看出，LS随Al2O3含量的增加，总体呈下降趋势，但相关性规律不明显。图9为炉渣二元碱度与MgO含

24、量确定时，炉渣脱硫系数与Al2O3含量关系。可以看出，随着Al2O3含量的增加，炉渣脱硫能力明显下降，因此在高配比使用高铝矿时应尽量减小入炉料硫负荷。 图8 Al2O3含量与炉渣脱硫系数LS的关系 图9 Al2O3含量对炉渣脱硫系数LS的影响 MgO含量对炉渣脱硫能力的影响图10为MgO含量对炉渣脱硫能力影响的试验结果。在Al2O3含量与R2确定的条件下，炉渣脱硫能力随MgO含量的增加而增大。从影响程度看，MgO含量每增加1.5%与渣中Al2O3含量减少1%的效果相当。而在前述讨论中，每增加2%MgO降低粘度的效果与减少1%Al2O3效果基本持平。这就意味着，当通过增加MgO含量抵消Al2O3

25、对粘度负面效应时，其同样可以抵消相同Al2O3增加引起的炉渣脱硫能力的降低。 图10 MgO含量对炉渣脱硫能力的影响 高Al2O3含量炉渣的适宜渣系组成根据试验结果，采用多元回归方式分别得到1500、1475、1440熔渣粘度与Al2O3、MgO、R4关系公式和渣脱硫系数LS与Al2O3、MgO、R4关系公式： 1500=0.00859×(Al2O3%)-0.00392×(MgO%)-0.18193×R4+0.3338 （1）（相关系数0.83） 1475=0.0187×(Al2O3%)-0.0041×(MgO%)-0.2214×R4

26、+0.267 （2）（相关系数0.79） 1440=0.0498×(Al2O3%)-0.007×(MgO%)-0.05687×R4-0.36716 （3）（相关系数0.64） LS=-82.14+152.96×R2-4.77×(Al2O3%)+ 4.22×(MgO%) （4）（相关系数0.87） 对于四元渣系，当上述3个量确定，则炉渣组成被唯一确定。采用上述三个表征量，可以比较清晰地定性、定量讨论炉渣高温粘度、稳定性与组成的关系。从公式（1）可以看出，Al2O3含量每提高1%，就必须要增加约2%MgO（考虑MgO增加同时提高R4带来的

27、作用），以抵消其对该温度下粘度的影响。但对MgO基础含量相对高（如10%）的渣系很难做到，所以合理的做法是在提高MgO的同时再设法提高炉渣的R4。依据权重，R4每增加0.05，可以抵消增加1% Al2O3对粘度的影响。由（4）式看出，二元碱度对炉渣脱硫能力影响的权重较大。结合前面讨论，对于高铝矿冶炼，如硫的负荷较高时，应选择二元与四元碱度都比较高的渣系。表1是结合关系式（1）、（2）、（3）和（4），优化出的炉渣组成（*：供参考）。 表1 预选炉渣参考组成及其性能预测 % Al2O3/%MgO/%SiO2/%CaO/%R4R21500/Pa.s1475/Pa.sLs159.534.5041.0

28、01.021.190.240.2868.131510.034.0240.981.041.200.230.2872.771610.033.7540.251.011.190.250.3066.151610.533.2640.241.031.210.240.3070.901710.532.5040.001.021.230.250.3269.291711.033.0039.001.001.180.260.3263.96*1712.032.5038.501.021.180.250.3168.561811.031.7539.251.011.240.260.3467.501811.531.5039.001.

29、021.240.260.3369.866对策 随着高炉终渣Al2O3含量的提高，炉渣的熔化性温度上升、高温粘度增大、热稳定性变差、脱硫能力下降。适当的MgO含量与高的四元碱度 R4可降低炉渣高温粘度、降低熔化性温度、拓宽高温低粘度区，提高炉渣脱硫能力。根据马钢原料条件，渣中MgO含量依据Al2O3水平，控制在8.5%12.0%为宜。从熔渣高温性能与脱硫能力综合考虑，炉渣的四元碱度视情况应控制在1.01.02范围。在该前提下，对于硫负荷低的情况，可考虑炉渣二元碱度控制在1.151.2、硫负荷偏高时，控制在1.21.25。当渣中Al2O3含量高于17%时，应考虑适当增加MgO含量与二元碱度（此时四

30、元碱度随之增加）和提高渣温。高配比使用外购高铝矿时，炉渣中Al2O3含量上限控制在19%以内，此时外购高铝矿的配比最多可以达到80%。适当降低炉渣碱度，提高炉温水平 高炉炉渣中Al2O3含量在15%18%时，炉渣的熔化温度明显上升，粘度增大，流动性变差，此时，若盲目降低炉温水平，追求低硅冶炼，极易造成炉缸堆积。当炉渣二元碱度CaO/SiO2约为1.0时，炉渣的流动性是最好的。炉渣的碱度降低不利于脱硫，为此应适当将炉温提高，使炉渣具有充足的物理热，满足炉渣的脱硫能力。这是高Al2O3炉渣冶炼实现高炉稳定顺行重要的手段。适当提高鼓风动能，改善炉缸的工作状态 下部调剂应保证合理的鼓风动能，使炉缸充分

31、活跃，消除死区，减小高Al2O3炉渣因流动性变差引起炉缸堆积的可能性。提高入炉焦炭的强度和高温冶金性能 焦炭是高炉内最重要的透气和透液物。随着冶炼强度的日益增强，高炉内软熔带焦层的作用越来越明显，是保持高炉内部透气性的关键。同时，在高炉的炉腹下部，焦炭粉化是造成高炉炉内下部透气性和透液性恶化的根源。因此，必须提高焦炭的强度和高温冶金性能。 焦炭在块状带以后要经历碳的熔损反应及越来越高的热作用，焦炭的表面结构遭到破坏，M40与M10等指标已失去作用，入炉焦炭在高炉下部具有好的反应强度（CSR）与低的反应性(CRI)是关键。入炉焦炭质量的改善在一定程度上减缓了炉渣中Al2O3含量高对高炉下部透气性

32、的负面影响。 加强入炉原燃料管理，减少入炉粉末量制定合理的筛分制度，严格落实，保证烧结矿、焦炭、球团、生矿的筛分质量。一是严格入炉料的槽位管理，严格控制小于5mm的低槽位现象；二是严格控制筛分速度；三是严格落实清筛网制度。六、烧结矿低温还原粉化烧结矿是高炉炼铁的主要原料之一，烧结矿的化学成分和物理性质的好坏对高炉生产技术经济指标有直接影响。大高炉炼铁要求入炉原料具有: 接近的粒度组成和良好的外形尺寸; 高机械强度; 对低温还原粉化具有一定的抵抗能力; 高软化温度和窄软化区间; 优良的还原性质等。烧结矿低温还原粉化会造成高炉炉况不顺，产量降低和焦比升高。对高炉炉龄、炉墙及热损失也有很大的影响。低

33、温还原粉化的大小用低温还原粉化指数RDI( Reductoin Disintegration Index) 表示。测定方法有国家标准，一定粒度( 1012. 5 mm) 的烧结矿，在固定床中500 的温度下，用由CO，CO2和N2组成的还原气体进行等温静态还原，1 小时后冷却到100以下，用小转鼓转300 转进行粉化试验，以6.30mm、3.15 mm 和500m方孔筛进行筛分，以RDI+ 315为考核指标，RDI+ 63和RDI+ 05作为参考指标。大量数据显示，一般烧结矿的RDI 315降低10%，焦比可降低415 kg/t，产量可提高3%9%。由于烧结矿的低温还原粉化直接影响高炉冶炼的各

34、项经济技术指标，因而我们将围绕降低烧结矿低温还原粉化进行攻关。1 烧结矿低温还原粉化的原因分析烧结矿在冷却过程中，由于其形态不规则，大的气孔多，开口气孔率高，与空气接触面积大，在气孔表面的Fe3O4很容易被氧化成Fe2O3，而Fe2O3在低温还原时，由Fe2O3晶格变成Fe3O4晶格，将会引起大约20% 的体积膨胀，同时Fe2O3被还原成的Fe3O4具有微孔的松散结构也会使体积增大，这个原因引起的体积膨胀形成了一定的内应力。另一方面，由于烧结矿疏松多孔，固结主要靠渣相粘结，但造渣时间短，冷却剧烈，液相分布又不均匀，因此固结后残存着的内应力使烧结矿的结构脆弱。当烧结矿的固结强度不足以克服Fe2O

35、3还原膨胀的产生的内应力时，烧结矿便发生碎裂粉化。骸晶状菱形赤铁矿的生成烧结矿中由于不同矿物的冷缩系数不同而产生了一定的应力，往往在烧结矿中强度较低的部位产生裂纹。温度较低时，烧结矿性脆，还原过程中产生的内应力引起应变，烧结矿耐不住这种应变时，便产生新裂纹，并使原有的裂纹扩展，致使烧结矿粉碎。还原过程中产生的内应力主要是由于烧结矿中的赤铁矿逐级还原时体积膨胀引起的。赤铁矿逐级还原时的体积变化如下:Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe体积 100 125 132 127烧结矿中的赤铁矿有两种，一种是原生赤铁矿，即原料中含有的，并在烧结过程中保留下来的赤铁矿。这种赤铁矿以颗粒状态存在，还原时对烧结

36、矿的破坏较小。另一种是次生赤铁矿，即在烧结过程中由磁铁矿氧化生成的赤铁矿。次生赤铁矿如果是由原料中的磁铁矿在烧结过程中直接氧化生成的，以颗粒状态存在，还原时对烧结矿的破坏也较小; 如果是由烧结熔体中的赤铁矿和铁酸钙在高温下分解出的磁铁矿再氧化生成的，还原时对烧结矿的破坏最大。因为熔体中生成的磁铁矿呈分散状态，冷却时很快被氧化成次生赤铁矿，主要分布在气孔、裂纹和粒状残存原矿的周围，呈平行连晶状，称之为骸晶状菱形赤铁矿，其中夹杂着玻璃质、铁酸钙和磁铁矿等矿物。还原时，骸晶状菱形赤铁矿的还原速度较快，而其中夹杂的矿物还原速度较慢，由于膨胀程度的差异，使骸晶状菱形赤铁矿的还原产物与其中夹杂的矿物之间产

37、生裂纹。另外，由于骸晶状菱形赤铁矿处于烧结矿中原有裂纹的周围，还原膨胀使原有的裂纹迅速扩展。还原期间新裂纹的产生和原有裂纹的扩展，使烧结矿的强度太幅度降低，以致粉碎。因此，烧结过程中生成的骸晶状菱形赤铁矿是造成烧结矿低温还原粉化的最主要原因。烧结温度高于1300 时，产生较多的熔体，冷却过程中，从熔体内结晶出次生的骸晶状菱形赤铁矿、柱状铁酸钙等，来不及结晶的硅酸盐熔渣形成玻璃质。这种烧结矿称为熔融型烧结矿。烧结温度低于1300 时，产生的熔体较少，冷却过程中，从熔体内结晶出斑状赤铁矿、针状铁酸钙等，玻璃质很少，这种烧结矿称为中间型烧结矿。如果烧结温度更低，基本上不通过熔体而是靠固相扩散生成的纤

38、细赤铁矿和纤细铁酸钙起固结作用，则这种烧结矿称为扩散型烧结矿。研究证明: 柱状铁酸钙中固溶有较多的Al2O3和SiO2，从而引起的晶面收缩比针状铁酸钙和纤细铁酸钙的大，产生的内应力也较大，裂纹粗而长，而且容易使裂纹扩展。因此，从抑制低温还原粉化的角度来看，生产熔融型烧结矿是最不利的，应当发展中间型烧结矿，最好是发展扩散型烧结矿。三价铁离子的半径为0. 64×10-10m，而三价铝离子的半径为0. 51×10-10m，二者十分接近。若原料中含有较多的A12O3，烧结温度较高时，熔体中次生赤铁矿结晶格子的一部分Fe3+ 被A13+ 代替，引起晶面收缩，产生内应力，使烧结矿的强度

39、降低，还原时容易产生新裂纹。而且裂纹容易扩展。2 改善烧结矿RDI 的措施优化合理配矿随着优质铁矿粉资源的逐渐减少，进口铁矿粉呈现出成分波动大、质量劣化的不利因素，同时品种更换频繁。而在烧结这个高温、多相、复杂的反应过程中，各相之间，各组分之间相互作用，相互影响，不同种类的铁矿粉，因其基础特性各不相同，它们之间也相互作用，相互影响，因此在烧结配矿时，必须在全面了解铁矿粉的常温特性和高温特性的基础上应用互补原理和方法进行合理配矿。莱钢股份炼铁厂265 m2 烧结机通过稳定的混匀矿配比，实现了优势互补，有效地指导了烧结生产，保证了工艺参数的合理控制，从而稳定了烧结生产，改善了烧结矿的低温还原粉化指标。 适当提高烧结矿的碱度烧结矿的性质决定于它的矿物组成、微观和宏观结构。在这方面，粘结相的矿物组成及其与非粘结相的胶结状态，以及气孔壁的厚度对烧结矿的性能至关重要。就粘结相的矿物组成而言，高碱度烧结矿以铁