南非块矿与PB块矿质量对比分析

杨成，杨云

（山东石横特钢集团有限公司，山东肥城 271612）

试验研究

南非块矿与PB块矿质量对比分析

杨成，杨云

（山东石横特钢集团有限公司，山东肥城 271612）

矿石的化学成分、物理性能和冶金性能分析表明，PB块矿与南非块矿相比，含铁品位相当，SiO2、Al2O3、S和碱金属含量低，但P含量高，烧损大；PB块矿的粒度、冷热强度均不如南非块矿；PB块矿还原性明显优于南非块矿62.7%。鉴于PB块矿的性能，建议高炉使用时将PB块矿布在高炉中心，减少低料线操作，采取矿焦混装等措施，以改善料柱透气性。

南非块矿；PB块矿；化学成分；物理性能；冶金性能

1 前言

随着外矿普氏价格逐步走低，作为石横特钢长协矿的南非块矿逐渐失去性价比优势，为此采购了价格相对便宜的PB块矿。由于对PB块矿性能及配加PB块后对炉况的影响等缺乏了解，为此对两种矿石的质量情况进行对比分析，以期对高炉生产提供指导。铁矿石的质量应包括化学成分、物理性能和冶金性能3个方面，其中化学成分是基础，物理性能是保证，冶金性能是关键。

2 矿石质量对比分析

2.1 化学成分

块矿作为直接入炉的高炉炉料，按照配矿的基本原则，首先要求含铁品位高，SiO2含量低；其次是Al2O3的含量；第3是S、P、及K、Na等有害元素；第4是结晶水（LOI）含量。石横特钢常用的南非块矿和PB块矿的化学成分见表1。

表1 南非块矿和PB块矿化学成分（质量分数）%

由表1可以看出，PB块矿与南非块矿相比，化学成分除P和结晶水含量偏高外，其主要化学成分比较优良。PB块矿与南非块矿含铁品位相差不大，但作为渣铁比的源头SiO2和Al2O3均较低，S和碱金属的含量也很低，这些对高炉冶炼指标无疑都是有利的；P含量偏高不会对高炉冶炼的产品质量产生不良影响；唯独6.3%的烧损，在高炉上部会消耗一些热量，只要不采用低料线操作，对高炉冶炼进程也不会产生太大影响。

2.2 物理性能

块矿的物理性能主要包括机械强度（转鼓指数）、粒度及粒度组成和热爆裂指数，现将北京科技大学冶金学院实测南非块矿和PB块矿物理性能结果列于表2。

由表2可见，PB块矿的粒度、冷热强度均不如南非块矿；粒度组成中，南非块矿-6.3mm的矿石比例为11%，而PB块矿为20%。PB块矿的A-0.5（7.8%）是南非块矿（3.2%）的两倍多。受PB块矿结晶水含量较高影响，其DI-6.3达到了7.29%，对高炉块状带的透气性会产生轻微影响；同时结晶水分解要消耗一定的热量，会对焦比产生一定影响。

在500～1 000℃，结晶水分解化学反应式：2H2O＋C＝CO2＋H2－83 134 kJ；在1 000℃以上，H2O＋C＝CO＋H2－124 450 kJ。

表2 南非块矿和PB块矿物理性能%

2.3 冶金性能

块矿的冶金性能与矿的种类和化学成分密切相关，900℃的还原性（RI），褐铁矿因具有较高的孔隙率为最好；其次是赤铁矿；磁铁矿较难还原。500℃低温还原粉化性能（RDI＋3.15）又与矿种及还原性相关，难还原的磁铁块矿还原粉化指数比较高，易还原的赤铁矿的RDI＋3.15比较低。铁块矿的脉石组成和脉石量，对其软熔性能有较大的影响。南非块矿和PB块矿的冶金性能见表3。

在表3中，900℃还原性（RI）测定方法基本参照ISO7215采用GB/T 13241—1991标准方法；500℃低温还原粉化指数（RDI）采用GB/T 13242—1991标准方法；荷重软化性能和熔滴性能采用北京科技大学许满兴设定的方法（USTB标准）。其中：TBS为开始软化温度，△TB为软融区间，TS为开始熔融温度，Td为开始滴落温度，△T为熔滴区间，△P为料柱最高压差，S为熔滴性能特征值。

表3 南非块矿和PB块矿的冶金性能

从表3可以看出，褐铁矿PB块矿RI（88.3%）明显优于赤铁矿南非块矿（62.7%），而RDI+3.15基本一致。PB块矿的开始软化温度低（926℃）、软融区间宽（226℃），高炉使用PB块矿后，可能会造成炉身下部和炉腰部位软化带的透气性恶化，因此在操作上要设法改善这一区域的透气性。

PB块矿的开始熔融温度为1 487℃，开始滴落温度为1 492℃，熔滴区间仅为5℃，S值为12.05 kPa·℃。矿石的熔滴性能是影响高炉冶炼过程最重要指标，按国内外的惯例，块矿的S值≤40 kPa·℃是优秀的。由此可见，PB块矿的熔滴性能优良，加上其低的SiO2和Al2O3含量，对改善高炉下部的透性有利，这些均为高炉配加PB块矿提供了条件，能提高产量和降低焦比。

3 结语

通过对比分析南非块矿及PB块矿的化学成分、物理性能和冶金性能，对使用PB块矿有如下建议：

1）考虑到PB块矿的结晶水含量和热爆性能，建议将PB块尽量放在高炉中心。对于使用主皮带供料的高炉来说，可使PB块矿最后放料，保持在上料皮带尾部，使得PB块矿在料罐中上部。装料制度采取多环布料且由外向里，使PB块矿靠近中心。

2）鉴于PB块矿软化温度低和软融区间宽，建议矿焦混装（在块矿层中混装入小焦丁）。理论研究和生产实践都证明这样不仅能改善块矿的还原性，还能有效改善这一带的透气性。目前，石横特钢已经采取这一措施，但在放料顺序上，可以让二者更近一些。

3）以上数据部分引用了北京科技大学冶金学院的实验数据，与石横特钢使用块矿实际性能有一定偏差。石横特钢使用PB块矿后，还需进一步分析和总结PB块矿对炉况的影响，为保证高炉长期稳定顺行、继续优化炉料结构、降低燃料比提供指导。

Quality Comparison and Analysisbetween South Africa Oreand PB Ore

YANG Cheng,YANG Yun
（Shandong Shiheng Special Steel Group Co.,Ltd.,Feicheng 271612,China）

The analysis by ore chemical composition,physical properties and metallurgical performance showed that the PB ore compared with South Africa ore has high iron grade,SiO2,Al2O3,S and alkali metal content are low,but the content of P is high;The granularity,cold and hot strength of the PB ore are not better than South Africa ore;But the reductibility of the PB ore is better than the South Africa ore.In view of the performance of the PB ore,it is suggested that the ore should be distributed at the center of the blast furnace,reduce low stock line operation,mix the ore and coke together so that improve the vapor permeability of stock column.

South Africa ore;PB ore;chemical composition;physical property;metallurgical property

TF542

文章编号：1004-4620（2014）04-0035-02

2014-05-29

杨成，男，1986年生，2009年毕业于重庆科技学院冶金技术专业。现为山东石横特钢集团炼铁厂技术科助理工程师，从事高炉工艺管理工作。