使用高铁矿的影响分析及对策探讨

1. 引言

随着世界范围内有限的铁矿资源不断被使用和高品位铁矿石消耗量逐渐增加，造成优质铁矿石资源稀缺且价格居高不下。图1列出了国外四大矿石公司产品近几年的预测Al2O3含量波动趋势，由图可见进入市场的铁矿石中的Al2O3含量大部分呈逐渐增加的趋势，澳洲矿中Al2O3含量普遍要高于巴西矿。故湛江钢铁以“降本增效”为目标，为降低生产成本、提高市场竞争力提高，突破用矿结构、增加价格相对低廉的高Al2O3铁矿石资源的使用比例是必然的发展趋势。但在湛钢目前的生产指标条件下，Al2O3含量的提高势必会影响烧结矿性能和高炉高效生产。

本文重点结合生产实绩从理论方面就使用高 Al2O3铁矿对烧结、高炉冶炼带来的影响进行分析，并对烧结矿质量、高炉渣系的优化方向进行探讨，为减轻高 Al2O3铁矿在实际使用带来的负面影响提供一定的指导依据，对湛钢的降本增效具有重要的推动作用。

2. 提升高Al2O3矿配比的配矿成本价差值概算

根据湛江钢铁目前配矿结构和2017年年度配矿方案，烧结用矿石主要是使用2种巴西矿 + 2种澳洲矿 + 小部分其它远程矿，其中澳洲矿Al2O3含量比巴西矿平均高0.5%，但巴西矿的17年预测矿价比澳洲矿高出40元/吨。

现假定高炉渣中Al2O3含量可适度提高0.1%，对配矿成本差值进行概算：

Figure 1. The 2016 performance and post prediction value of Al2O3 in the products of four major foreign ore companies图1. 四大国外矿石公司产品含Al2O3量2016年实绩及后期预测值

由理论计算，若高炉渣中Al2O3含量能提升0.1%，则可增加高铝澳洲矿降低巴西矿使用量，根据2017年矿价差异，一年降低配矿成本808万元，经济效益可观。

虽提升澳矿使用量对生产有一定负面影响，但在目前的钢铁市场形势下，各钢厂都在寻求提升效益途径，故需对高Al2O3高炉渣生产的可行性进行探讨，打破因Al2O3含量对降本的限制。

3. 国外高Al2O3炉渣冶炼的生产实践

查找相关文献[1][2]，表1统计了近年来国外典型高炉炉渣Al2O3含量在15%以上水平冶炼的公司的相关指标。国外采用高Al2O3渣冶炼，要高于我们的Al2O3水平。故认为只要采取有效措施，适当提高高Al2O3铁矿的使用配比、高炉高Al2O3渣冶炼、达到降低成本的目标在实际生产中是可以实现的。

4. 高Al2O3矿对烧结影响及优化方向

4.1. 高Al2O3对烧结矿冶金性能的影响

图2是对2016年湛钢1#烧结机生产烧结矿的几个指标汇总。从图中可看出，烧结矿中的Al2O3含量是控制在1.6%～1.8%范围内波动，对烧结矿的成品率、低温还原粉化(RDI ? 2.8 mm)以及转鼓强度(TI + 6.3 mm)无明显的线性影响规律。说明在目前生产实绩范围内的Al2O3含量相比较于烧结矿其他成分指标，如碱度、SiO2含量、MgO含量等，对烧结矿性能的影响作用较不突出。

Figure 2. Summary of performance indexes of 1# sintering in 2016图2. 2016年1#烧结机生产指标实绩汇总

Table 1. Main blast furnace slag components of some typical overseas plants表1. 国外典型高炉炉渣的主要成分高炉 (Al2O3)/% (MgO)/% 炉渣碱度光阳高炉 16 5 1.18浦项高炉 15.5 3.3 1.2霍戈文高炉 17.4 10.2 1.15印度Durgapur高炉 20.1 9.5 1.1

结合现场生产实绩和高Al2O3烧结矿类文献的研究结果[3][4][5][6][7]，Al2O3是烧结矿中不可缺少的成分，其主要存在于黄长石、铁酸钙和硅酸盐渣相中，一定量的 Al2O3有利于四元系针状交织结构的复合铁酸钙(SFCA)的形成，可提高烧结矿强度。同时由于 Al2O3和 Fe2O3的晶格常数相近，能广泛溶于Fe2O3中，促进 Fe2O3的生成，故在一定范围内增加 Al2O3含量可明显提升铝固溶复合铁酸钙CaO·SiO2-CaO·3(Fe、Al)2O3，降低磁铁矿相，改善烧结矿的还原性能。但是 Al2O3含量太高时，在赤铁矿中固溶量增加，促使 Fe2O3再结晶连晶，由粒状向骸晶状、片状发展，则在低温还原过程中，晶体结构变化产生的膨胀应力由较为分散变得相对集中，促使膨胀激烈化，故使烧结矿强度和低温还原粉化率性能变坏，影响烧结生产率。

4.2. 高Al2O3烧结矿质量优化方向

由上分析，高 Al2O3含量主要影响到烧结矿的冷强度低温还原粉化率和强度，宝钢股份大院是通过对烧结台面喷洒CaCl2溶液改善烧结矿低温还原粉化，但在湛钢顾及到CaCl2溶液对生产系统有腐蚀作用且氯化物排放严重污染环境[8]，现结合湛钢实际生产中指标波动及各因素间的相互影响关系(见图3)，高Al2O3烧结生产时可考虑从以下几个方向改善烧结矿质量：

文章来源：《烧结球团》 网址: http://www.sjqtzz.cn/qikandaodu/2021/0314/429.html