球团矿添加镁质添加剂的研究

张树江，蒋中秋，朱立光，张彩军

(1.河北津西钢铁集团正达钢铁公司，河北唐山 063000;2.河北联合大学冶金学院，河北唐山 063009)

河北津西钢铁集团正达钢铁有限公司对球团矿的质量高度重视，为了进一步满足公司高炉冶炼的要求，提高目前生产的球团矿质量，改善烧结矿质量，提高炼铁精料水平，极大地促进炼铁高炉经济技术指标的提升，目前该公司高炉炉料结构为高碱度、高氧化镁烧结矿+普通酸性球团。此炉料结构存在着球团矿的冶金性能中荷重软化初始温度低，造成球团矿在高炉中高温区提前融化，影响高炉高温区的透气性，妨碍了铁矿石的间接还原，影响高炉的焦比和产量。因此建议生产MgO球团，既提高球团矿的软化性能，还可以降低烧结矿的MgO，改善烧结矿还原性，还可以提高烧结成品率，提高烧结矿产量，缓解现烧结矿供应不足之现象。基于该厂生产现场情况，要求不做大的设备改造，并且要求成本不要上升的前提，使用镁质添加剂，提高球团MgO含量。

1 理论研究

球团矿的高温性能主要取决于:1)球团还原过程中球团中心存在着未还原的FeO，它与其他渣相成分反应生成低熔点的液相;2)FeO本身的熔融性能。改善球团矿高温性能的根本途径就是提高以上两相的熔融温度。MgO的加入正起了这个作用。从MgO-FeO系统状态图可看出，随固溶的MgO量的增加，使系统的熔点提高。

酸性球团矿中加入MgO可能形成的几种矿物熔点为:铁酸镁(MgO·Fe2O3)1720℃，斜顽辉石(MgO·SiO2)1525℃镁橄榄石(2MgO·SiO2)1890℃，都比铁橄榄石(2FeO·SiO2)1205℃及富氏体(FexO)1369℃高。

对于酸性球团矿，其本身的熔融温度不高，因此在高温还原时很容易出现熔融渣，球团矿软化变形，气孔被熔渣堵塞，球表层生成一层致密的金属壳，影响还原的进行。使得球团矿的中心部分还原不完全，结果将形成一熔融的未还原的核。核中未还原的FeO降低了熔点促使了正硅酸铁(2FeO·SiO2)的形成，而它是很难还原的。正硅酸铁(2FeO·SiO2)在1000℃开始形成。非直接还原将是很困难的，这样焦耗就将增加。

MgO球团矿由于固溶了高熔点矿物，使得本身的软融温度得以提高，尽量避免了上述现象的发生，提高了间接还原，降低了焦比。

MgO球团矿能防止球、球之间，球、矿之间的熔融粘结，无疑对降低炉料料层阻力损失，降低软融带的厚度，提高煤气利用率是有益的。这也是降低焦比、提高炼铁产量的原因。

球团矿的MgO提高在保证高炉造渣的前提下，可以降低烧结矿的MgO，提高烧结矿中铁酸钙的含量，减少还原性差、强度低的铁酸镁的含量，达到提高烧结矿强度和冶金性能的目的。

2 实验方案及结果分析

2.1 实验方案

降低烧结矿的MgO含量，对球团矿取消膨润土的添加，改加入镁质添加剂。球团矿、烧结矿化学成分见表1所示。

表1 球团矿、烧结矿化学成分

具体配料方案和预计效果见表2和表3所示。

表2 预计生产MgO球团矿及烧结矿效果分析

生产MgO球团矿对高炉成本影响预计效果如表3所示:

表3 生产MgO球团矿对高炉成本影响

从表2和表3可以看出添加镁质添加剂后增加球团矿的MgO含量，可以使球团矿的生产成本明显降低，球团矿TFe略有降低但不明显;烧结矿的成本略有增加;但高炉的入炉矿成本降低，炼铁成品明显的降低。预计效果显著。

2.2 实验过程

1)实验过程中要求将镁质添加剂的MgO上调至40%以上发符合实验要求，球团矿MgO含量调整至1.85%左右，达到了实验要求

2)实验过程中生球水份控制在7.6%，落下大于4次，抗压1.8kg，能满足竖炉焙烧物理要求

3)镁球焙烧温度高，竖炉煤气燃烧温度提高了60℃，这势必提高了煤气使用量，提高了竖炉的热量，提高了生球干燥效果，提高了竖炉的产量，球团产量比使用镁质添加剂前提高40吨/天。

2.3 实验结果

实验结果如表4、5所示

表4 烧结矿、球团矿冶金性能对比

表5 炉料结构冶金性能

通过表4和表5，对比烧结矿和球团矿可以看出:

球团矿增加氧化镁含量后，还原性没有得到改善，并有一定程度的降低，但是还原膨胀得到明显的改善;开始软化温度增高，温度区间变窄，软化性能明显得到改善。

烧结矿降低MgO含量后，烧结矿900℃还原达到优良指标;500℃低温还原粉化性能略有下降，但维持在较好水平，烧结矿软化开始温度提高，但荷重软化性能变好。

降MgO烧结矿与提MgO球团搭配，模拟高炉熔滴特性得到明显改善，有利于高炉产量的提高和焦比的降低。

高炉使用MgO球团矿效果如表6所示

表6 高炉使用效果对比

通过表6可以看出:使用高氧化镁球团后，高炉日平均产量增加85.5t，利用系数增加0.19t/m3d，透气性指数、平均风温都有提高，有利于高炉的顺行，同时生铁的含硅量，高炉的悬坐料次数都有所降低，利于高炉顺产高产，对高炉操作有利。

3 结论

1)球团矿增加氧化镁含量后还原膨胀得到明显的改善;开始软化温度增高，温度区间变窄，软化性能明显得到改善。烧结矿降低MgO含量后，烧结矿软化开始温度提高，但荷重软化性能变好。降MgO烧结矿与提MgO球团搭配，模拟高炉熔滴特性得到明显改善，有利于高炉产量的提高和焦比的降低。

2)通过生产实践总结，MgO转嫁后，烧结矿、球团矿冶金性能提高，带来的经济效益:球团矿提高MgO后，两矿冶金性能得到提高，有利于高炉炉况顺行，产量增加，焦比降低，可带来年节约5400万元的直接经济效益，促进了炼铁经济技术指标的提升。

3)使用高氧化镁球团后，高炉日平均产量增加85.5 t，利用系数增加0.19 t/m3d，透气性指数、平均风温都有提高，有利于高炉的顺行，同时生铁的含硅量，高炉的悬坐料次数都有所降低，利于高炉顺产高产，对高炉操作有利。

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