高炉炼铁原料对烧结矿影响的研究
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摘要: 本文介绍了炼铁厂在原燃料烧结生产中采取的有效措施，如混匀矿、烧结矿生产、酸性矿整粒及焦炭配置。通过这些工作的开展，为炼铁生产提供良好的原料条件，实现烧结、高炉稳定生产。
关键词:焦炭 烧结矿 原燃料处理 生产
高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。对于炼铁生产而言，原料烧结这一流程十分重要，合理调整混匀配矿，优化烧结工艺，不仅实现工业废料完全利用，而且在混匀矿含铁料80.0%以上来自进口矿、烧结矿碱度大幅下调情况下，保证烧结矿质量相对稳定；在原燃料资源紧张情况下，通过质量管理，进厂原燃料质量呈逐步提高趋势。上述措施的实施有效的保证了高炉的正常顺行，同时高炉各项指标也有大幅提升。
一、烧结生产
烧结就是将含铁原料、燃料、溶剂等，按比例配在一起，经过混均制粒，加水润湿后铺在烧结设备上，从上向下进行点火烧结，点火的同时烧结机下边开始抽风，混合矿中的燃料从上到下的进行燃烧的同时，将易融物质融化润湿难融物质，液相逐渐冷却将难融物质粘在一起，这个过程直到烧结机炉蓖宣告结束。得到的块状物体叫烧结矿，也叫人造富矿。需用到的设备包括翻车机、行车、燃料溶剂破碎设备（锤式、四辊）等；配料系统设备如配料秤等；烧结机（分带式、步进式、环烧等，及配套的抽烟机等）圆通混料机、破碎（单辊）热筛；冷却设备：带冷机或环冷机、冷筛等。另外最多的是皮带等转运设备。
二、原料处理
1、原燃料成分值管理
稳定的原燃料质量是烧结、高炉生产的基础，为了使进厂原燃料质量相对稳定，对进入一次料场的原燃料严格实行成分值管理，即通过商检、进厂抽测检验成分，对含铁料根据品种、SiO2含量堆放在指定地址，严禁混料事故发生；同时在堆积过程对粒度料实行鳞状堆积，确保原料粒度和成分均匀。对外购烧结燃料（焦粉、烧结煤）实行走行堆积，确保燃料成分的相对稳定。
2、优化配矿结构
使用的进口矿主要有巴西、澳大利亚两种系列，其中巴西系列品位高、SiO2及有害杂质较低，但烧结性能差，配加巴西矿有利于烧结提铁降硅，但是影响烧结成品率；澳矿系列相对品位低、SiO2及有害杂质高，且麦克粉、PB粉、扬迪粉、火箭粉等含有较高的结晶水，影响烧结的燃耗，但是澳矿的烧结性能相对较好。为了掌握进口矿的烧结性能，近年来，唐钢炼铁厂与理工大学合作，对所有的外矿进行烧结性能检验，根据检测结果，本着有利于混匀矿成分稳定、有利于烧结生产和烧结矿质量提高、有利于降低烧结成本的原则合理调整混匀配矿结构，在降低烧结矿碱度情况下，保证了烧结矿质量的稳定。
3、合理配焦 稳定入炉焦炭质量
高炉生产使用自产焦炭和外购焦炭。自产混焦、水焦水份高且不稳定，影响焦炭入炉量，反应性相对较差。外购焦，美锦热性能较好，其余成分波动范围大。随着喷吹煤量提高，不仅要求焦炭化学成分、冷态机械强度稳定，而且对焦炭热反应性（CRI）、反应后强度（CSR）要求达到较高指标，确保高炉透气性。
4、优化烧结操作参数 合理控制混合料水碳
入炉烧结矿约占75%，2009年频繁变料，由于巴西系列(中特粉、巴精、巴卡粉)与澳洲系列（澳矿粉、PB粉、麦克粉、火箭粉、扬迪粉）烧结性能存在较大差别，尤其是澳洲系列火箭粉、扬迪粉含结晶水较高粒度组成较好，吸水性、液相流动性均好于巴西系列，最低同化温度低于巴西系列。巴西系列配比接近30%,烧结负压高，在操作上适当减水、减料层、提C。随着扬迪粉、火箭粉陆续配加取代部分中特粉，在烧结操作上适当提水、提C、提料层厚度；通过及时调整操作参数，烧结生产稳步提高。
烧结用的固体燃料有焦粉和白煤。除白煤灰分偏高外，其粒度不合理也是影响烧结矿产量原因之一。白煤中-1mm%比例大，在烧结过程中快速燃烧，热量不被混合料吸收利用，从而烧结料热量不足，不能生成足够液相粘结烧结料，导致烧结矿成品率低。为此，对焦粉、白煤粒度标准修正，规定焦粉粒度-3mm％>80％，白煤粒度-3mm％>75％，白煤粒度中的5~1mm%不小于70%，白煤粒度组成改变后，在化学成分相似的情况下，由于白煤热能利用率的提高，烧结矿质量较前期有了提高。
三、铁矿烧结工艺的特点和具体措施
1、铁矿烧结工艺的特点
随烧结过程进行不断加厚，抽入空气过冷使烧结矿骤冷将影响烧结矿强度。燃烧层主要反应为C的燃烧、MCO3分解、FeS2氧化、形成液相、铁氧化物分解还原氧化。（由于液相的产生使该层透气性变差）。预热层主要反应为：氧化还原、结晶水分解、部分MCO3分解。干燥层主要为烧结料中水分蒸发，易使烧结料球破坏。过湿层，水分凝聚，影响料层透气性。燃料燃烧需空气过剩，过剩系数α=1.4~1.5（燃料分布较稀疏）。一般情况下烧结保持弱氧化气氛（金属化烧结除外），同时烧结过程存在自动蓄热作用（可以考虑采用上高下低的分层配炭），传热速度与燃烧速度的同步，还要考虑将有害杂质S的去除。
2、强化烧结的措施
（1）改善透气性：适宜的水分、延长混料时间、小球烧结、预热混合料
(2)提高抽风负压：但需考虑电耗成本增加问题
(3)高压烧结：增加气体质量流量
(4)热风烧结：可部分解决还原性与强度之间的矛盾
(5)加入稳定剂：P类、B类、Mn、V类
(6)提高R：铁酸钙理论，即控制液相成分，但不利于脱S
(7)厚料层烧结：充分利用自动蓄热作用（条件：预热混合料、低水原则）
(8)双层烧结：二次点火，设备复杂
（9）料面插孔烧结：提高透气性烧结设备（料仓）烧结设备（烧嘴）烧结设备（台车）烧结设备（主排气管）烧结设备（烧结布料机构）烧结设备（除尘设备）烧结设备（抽风系统）烧结设备（风机与风箱）烧结设备（破碎机）烧结设备（传动装置）。
四、结束语
炼铁厂通过加强料场矿等方面的管理、优化混匀配矿及烧结矿生产过程控制、强化整粒、合理配焦，烧结矿碱度稳定率达到100%， 平均转鼓强度>80.7%，＜5mm达到2.49%，满足了高炉生产需要，高炉生产处于长周期稳定状态，各种生产经济技术指标都有明显进步。
参考文献：
1、梁中雨编著，炼铁学，中国冶金工业出版社，2009
2、林万明，宋秀安 编著，高炉炼铁原料的要求，化学工业出版社，2010.
胡洵璞编著，烧结矿原理的技术研究，金属粉末工业，2008.
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