使用高铁矿的影响分析及对策探讨(2)

1) 根据高炉炉料结构适当提高烧结矿碱度。结合后期高炉炉料优化分析，需适当提高烧结矿碱度。碱度提高，烧结矿中铁酸钙和复合铁酸钙相增多，骸晶Fe2O3下降，改善烧结矿强度和低温还原粉化；

Figure 3. Summary of sinter quality indexes produced by 1# sintering in 2016图3. 2016年1#烧结机生产烧结矿质量指标实绩汇总

2) 适当提高烧结矿的MgO含量。MgO提高后，更多Mg2+固溶于磁铁矿促进难还原的磁铁矿稳定存在，减少再生赤铁矿生成量，降低低温还原粉化率。同时也会生成较多难还原的钙镁橄榄石等矿物，这些矿物与磁铁矿、铁酸钙形成熔蚀交织结构，使烧结矿更致密，有利于强度的提高，但更难还原；

3) 适当提高烧结矿的FeO含量。相关研究均表明[4][6]，烧结矿中一定范围内的FeO含量对RDI ? 2.8 mm值由明显的负相关影响。FeO高，表明还原气氛强，抑制再生赤铁矿的生成，有利于粘结相中发展抗粉化性高的亚铁盐等。但过高的FeO含量同样存在着降低烧结矿还原性的问题。

5. 高Al2O3矿对高炉冶炼的影响及应对措施

5.1. 高Al2O3对高炉生产过程的影响

5.1.1. 高Al2O3对高炉终渣性能的影响

氧化物Al2O3熔点高2050℃，根据图4的Al2O3-CaO和Al2O3-SiO2二元相图可知，Al2O3单独与CaO或SiO2结合的化合物熔点高(＞1545℃)。但在高炉冶炼中，根据图5的渣系四元相图Al2O3-CaO-SiO2-MgO可知，Al2O3会同时与CaO、SiO2、MgO等多种成分结合，在一定条件下可生成低熔点(＜1500℃)的物质，形成流动性良好的炉渣。从图4也可发现，渣中过低或过高的Al2O3范围内炉渣熔化温度均有所上升。

图6给出了渣中Al2O3含量在5%～30%波动时的Al2O3-CaO-SiO2-MgO四元渣系等温相图，图中粗实线为1500℃熔点的等温曲线。从图中可看出，低熔化温度区域在Al2O3低于15%时随Al2O3含量的增加而扩展，在Al2O3高于20%后随Al2O3含量的增加而明显缩小，因而一定条件下适当提高Al2O3含量是有利于造渣的，但不宜高于20%。

再通过分析图7的1500℃条件下Al2O3-CaO-SiO2三元渣系等粘度相图可见，在同为1.0的碱度时A点15% Al2O3渣系粘度比B点20% Al2O3渣系低0.15 Pa·s；在固定20% Al2O3改变碱度时，C点1.2碱度渣系粘度比B点1.0碱度渣系粘度低2.5 Pa·s。从粘度线间距可看出，Al2O3含量在低于15%时，炉渣稳定性随Al2O3含量增加而增强；在高于20%时，炉渣稳定性随Al2O3含量增加而变差。

5.1.2. 高Al2O3对高炉软熔带的影响

Figure 4. Binary phase diagrams of Al2O3-CaO and Al2O3-SiO2图4. Al2O3-CaO和Al2O3-SiO2二元相图(注：文中相图图片均来源于《渣图集–(西德)德国钢铁工程师协会》)

使用高 Al2O3铁矿必然引起烧结矿中 Al2O3含量提高，烧结矿作为高炉入炉主要含铁炉料，其软融滴落性能会对高炉软熔滴落带的大小、位置和透气性等产生影响[9]。烧结矿熔融滴落行为伴随着金属铁的渗碳和聚合过程。通过渗碳反应使得还原得到的金属铁熔点降低并提高其流动性；还原流动的金属铁会产生聚合，但由于金属铁之间被渣相填充，故渣相的性能对金属铁的聚合有较大影响[10][11]。由图6和图7可知，在碱度为1.8左右使，渣相的液相线温度和粘度均随Al2O3含量的增加而提高。因此过高Al2O3烧结矿的滴落温度升高，造成在高炉炉身部位的软熔滴落带变宽，影响炉内压差，造成高炉操作上的困难。

Figure 5. Quarternary phase diagram of Al2O3-CaO-SiO2-MgO melts图5. 高炉渣系Al2O3-CaO-SiO2-MgO四元相图

5.1.3. 高Al2O3对炉渣脱硫能力的影响

高炉内脱硫反应可用式(1)表示：

铁水硫容量：

KS：迁移反应平衡常数

则当炉渣中Al2O3含量过高时，会与O2?结合形成铝氧复合负离子，降低了炉渣中O2?浓度，抑制反应向右进行，故在炉温、炉渣碱度一定的条件下，Al2O3含量上升将导致CaO等物质的绝对含量下降，从而减弱炉渣的脱硫能力。

针对高 Al2O3对高炉生产可能带来的几点负面影响，结合目前高炉生产指标和理论分析认为，可从三方面采取应对措施：

1) 增加烧结矿中MgO含量，可改善高Al2O3烧结矿的熔滴性和高炉软熔带特性。MgO促进含镁磁铁矿、钙镁橄榄石等高熔点矿物，烧结矿软化温度、熔化温度均上升，高炉内软熔区间和滴落区间变薄，压差减小。

Figure 6. Quarternary isothermal phase diagram of Al2O3-CaO-SiO2-MgO melts图6. Al2O3-CaO-SiO2-MgO四元渣系等温相图

Figure 7. Iso-viscosity contours of Al2O3-CaO-SiO2 melts at 1500?C图7. 1500℃ Al2O3-CaO-SiO2三元渣系等粘度相图

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