高炉炼铁合理配矿研究

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摘要：近两年来大规模地兴建和扩建钢铁厂，增加了铁矿与焦炭的需求，使得价格上涨。与此同时，铁精矿品位下降，焦炭灰分上升。如何合理配矿，成为当前必须认真研究的课题。笔者首先论述了高炉的合理炉料结构，探讨了如何做到高炉炼铁合理配矿。

关键词：高炉炼铁、炉料结构、合理配矿

中图分类号： TF54 文献标识码： A

一、前言

作为国家的支柱产业，钢铁工业是一个评判国家工业化水平的重要指标。钢铁企业要想在市场竞争中取得一席之地就必须降低生产成本，走低消耗、高品质的发展道路，这就要求企业不仅要积极的采用先进的技术还要注重高炉炼铁的合理配矿，优化配料。

二、关于高炉的合理炉料结构

所谓合理的炉料结构，是指在一定时期和一定的资源条件下，合理搭配烧结矿、球团矿和天然块矿，使炼铁获得最佳的技术经济效益。我国高炉结构的演变经历了3个阶段，20世纪50年代以前，基本上是天然块矿。天然富矿日益匾乏，选矿技术发展，于是出现了人造富矿。50年代至70年代，自熔性烧结矿逐渐成为主要原料。钢铁工业迅速发展，从70年代开始进口铁矿粉，以补烧结原料的不足，同时受国外炼铁技术的启发，开始生产高碱度烧结矿，随之而来，出现了高碱度烧结矿配酸性球团矿，或高碱度烧结矿配球团矿和天然块矿。

全世界高炉的炉料结构大致有3种类型，在亚洲，中国及日本的高炉基本采用高碱度烧结矿为主配合酸性球团矿及天然块矿;在北美洲则球团矿成为高炉的主要炉料;欧洲德国博莱门钢铁公司及荷兰霍戈文钢铁公司的高炉炉料中烧结矿、球团矿各占一半。不同地区的高炉炉料结构之所以有如此巨大的差别，基本是由铁矿资源条件决定的。生产实践证明，不论哪一种炉料结构都能够获得优异的冶炼效果。

三、高炉炼铁合理配矿研究

高炉合理配矿的原则应当是：从国内外能够得到铁矿资源；满足烧结或球团及高炉的工艺要求以及获得最低的生铁成本。我国的高炉生产能力、地理位置和国内外铁矿资源，决定了我国高炉的炉料仍然以烧结矿为主，球团矿的比重应当逐步上升。

1.高炉炉料的合理配置

烧结矿、球团矿和天然富矿是高炉的基本炉料，合理的炉料搭配即充分有效的利用全球铁矿资源，从而使得高炉冶炼技术得到优化，最终达到节约资源，降低成本的效果。优化高炉的炉料结构是实现高炉强化冶炼的根本保证。合理的炉料结构可以提高炉料的还原性，使得高炉冶金性能的各项指标如软熔滴落、还原后粉化和膨胀性等得以改善。优化高炉的炉料结构是有效降低钢铁生产成本的有效途径。现阶段，我国高炉的炉料结构主要有三种结构形式：高碱度烧结矿配加部分酸性球团矿、高碱度烧结矿配加部分块矿和酸性球团矿、酸性球团矿配加少部分高碱度烧结矿。除了依靠改进天然富矿、烧结矿和球团矿之间的成分配搭以达到优化炉料结构的目的外，作为炉料中重要组成部分的烧结矿、球团矿，其自身的配料优化也是改善高炉炉料结构、提高高炉经济效益的有效方法和途径。

2. 高炉烧结矿的配料

（1）烧结矿配料中溶剂的碱度要大于1.8，若其碱度低于1.8则会阻碍铁酸钙系形成固结相，从而影响到烧结矿的质量。

（2）烧结矿需要较高的铁品位，TFe大于/等于60%，SiO2小于4.5%。这样可以帮助高炉炼铁实现高喷煤、低渣比和低焦比的目的，提高经济效益。

（3）烧结矿应保持较低的 FeO含量小于5%，若FeO 含量过高则会降低烧结矿的还原性，降低高炉冶炼过程中的煤气的利用率，使得焦炭的能耗增加。由于我国在冶炼烧结矿时其燃料的粒度不够细致、成分比重过多，且磁铁精矿也被大量的用于冶炼之中，因而在我国现阶段不少钢铁企业在生成烧结矿时以高 FeO 含量来增强烧结矿的强度，这种烧结矿不仅还原性差，而且其抗磨性和抗压性都会很差，致使烧结矿的质量不稳定。合理的烧结矿混匀矿配料中要注重对矿粉种类的选择，应当尽量选用巴西的铁矿铁矿粉，其不仅铁品位高而且拥有较高的烧结性能。虽然与澳大利亚相比，巴西矿石的运费较高，但巴西粉与澳粉相比其结构要致密很多，而在烧结混合料中，致密型矿石与烧结矿的还原性呈正比例的关系，巴西矿粉是我国提高烧结矿品位的首选铁矿。同时，烧结原料中应当采用国产精矿搭配进口矿粉，达到平衡 Al2O3和控制高炉炉渣中 Al2O3和 SiO2水平的作用。但由于国内精矿的铁品位平均在62%左右，钢铁企业应特别注重选矿厂选矿的品位。依据我国现有的高炉工艺水平，烧结矿的理想水平应当满足含SiO2大于等于4%；炉渣重量在300千克左右，所含 Al2O3小于16%。

3.球团矿的配料

（1）选用的铁精矿应具有低SiO2含量和高铁品位，其中SiO2小于3.5%,TFe大于/等于65%。这样配比的球团矿有利于减少高炉冶炼的炉渣量。

（2）球团矿中添加适量的镁，这样不仅可以增强高炉炉渣的流动性而且还可以解除高炉冶炼过程中的低温还原粉化和膨胀状况。当前我国球团矿在产量和质量上都有待提升，高炉冶炼所用的球团矿以进口为主，如若可以利用国内生产的铁精矿冶炼球团矿则可以极有效的优化我国的高炉炉料结构，从而达到节约生产成本，提高经济效益的目的。球团矿的配料应当以国产高品位的精矿粉为首选，激励选矿工厂引用先进的选矿方法以改善精矿品位，在矿山完成球团矿的生产。如此一来不仅可以提高矿山的经济效益还可以最大限度的节约生产资源，减少环境污染。目前我国球团矿配料依旧主要进口于巴西，其南部为片状结构的镜铁矿，w（TFe）为98.0%;其北部为赤铁矿，w（TFe）为66.80%。据大量实践证明，国产磁精矿搭配巴西进口精矿在较高焙烧温度的条件卜进行球团矿的生产可以有效的提高球团矿的含铁品位。

四、高炉合理配矿的计算实例

以某大型钢铁公司所属铁矿山为例，该矿山年产矿石4500万t，用单一磁选工艺，年产磁选铁精矿1600万t，平均品位w(Fe)=66.52%，,w（SiO2）=6.44%，成本为302元/t。采用编制的采矿、选矿、烧结(球团)、炼铁系统技术经济分析软件，用下列4个方案进行了测算。

方案1:全部采用单一磁选，600万t磁选精矿w(Fe)=66.52%,w(SiO2) =6.44%，生产球团矿，1000万t磁选精矿生产烧结矿。炼铁炉料中球团与烧结的比例为4:6。

方案2:全部采用磁、浮选工艺，磁、浮选精矿(w(TFe)=69.20%，w(SiO2)=3.44%)其中640万t生产球团矿，其余生产烧结矿。

方案3:用240万t巴西精矿粉(w(TFe)=66. 58%，w(SiO2)=0.85%)，取代A矿山年产之磁、浮选精矿，配加自产磁选精矿445.71万t，生产球团矿。其余的900.83万t磁选精矿生产烧结矿。

方案4:用360万t澳大利亚烧结粉(w(TFe)=63.64%，w(Si02)=4.5%)，取代360万t磁选精矿，配545万t磁选精矿生产烧结矿，其余为658.11万t磁、浮流程选的铁精矿生产球团矿。

球团、烧结、炼铁的各项工艺参数均选用该公司平均先进指标，未作工艺参数的优化处理。对4个方案的计算结果列于表1。

表14种配料方案计算结果

从表8可见，方案2的效果最好，表明矿石品位愈高，经济效益愈好，但未必能够实现。因为烧结矿含Si02只有3. 66%，虽然碱度(Ca0/Si02)高达1. 8，强度恐难保证。第3,4方案的经济效益也优于第1方案。应当声明的是，以上4个方案，仅能作为例子，随着精矿的价格变化，生产技术的革新，经济效益会发生变化。因此，对于某一个具体的钢铁公司应当经常对高炉配矿进行计算。

五、结语

要实现高炉炼铁的合理配矿，必然要以高质量的炉料为基础。为了实现优质铁矿的产生，降低生产成本，提高冶炼指标，除了优化炉料结构、优化炉料配料以外，还应实现高炉设备大型化和电子化。就某一个钢铁公司而论 ，要根据它所在的地理位置和资源条件，经过科学的计算，确定该公司炼铁的合理配矿。

参考文献：

吕庆：《石钢烧结配加马来西亚粉烧结性能的研究》，《河北冶金》， 2011年05期

孔令坛：《中国炼铁原料的技术进步和展望》，《中国冶金》， 2003年04期

贾秀凤 沙玉铎：《烧结提产的生产实践》，《宝钢技术》， 2010年04期