八钢COREX使用烧结矿的可行性研究

杨成波，李涛

（宝钢集团八钢公司炼铁分公司）

COREX炼铁是一种发展中的新炼铁技术。由于少用焦炭、缩短传统的炼铁流程、大大减少炼铁工业污染物排放，从而受到许多国家和冶金工作者的重视。目前世界上所有的COREX炼铁工艺使用的含铁原料主要是以球团矿和块矿为主。而八钢高炉炉料结构是高碱度烧结矿配加酸性球团矿。随着国家对淘汰钢企落后产能力度的加大，八钢现有的430m3的小高炉将被淘汰。如果八钢COREX投产采用球团矿加块矿的炉料结构，势必会导致球团矿的不足和烧结矿产能的过剩。为此，针对八钢COREX工艺使用烧结矿进行了研究。

1 COREX工艺简介

COREX炼铁过程是在两个反应容器中完成的。即上部的预还原竖炉，将铁矿石还原成金属化率在70%～90%的海绵铁；下部的熔融气化炉，将海绵铁熔炼成铁水，同时产生还原煤气，如图1所示。

2 八钢高炉现在炉料结构组成

目前全球有5套COREX装置，分别是南非SALDANHA的一座COREX-2000，印度JINDAL的两座COREX-2000，宝钢罗泾的2座COREX-3000，其炉料结构如表1所示。

表1 COREX炉料结构

表2 八钢高炉炉料结构

表3 八钢烧结矿和球团矿生产状况

八钢高炉的炉料结构如表2所示，八钢球团矿和烧结矿生产状况如表3所示。

从表1可以看出，COREX的炉料结构主要是以球团矿和块矿为主，南非选择以块矿为主的炉料结构是由于其工厂距SISHEN块矿产地近，使用块矿具有巨大的成本优势；印度使用以球团为主的炉料结构是由于其球团相对廉价；宝钢的原料都是以进口为主，另外约有20%的湛江球团。而八钢所有的球团厂离本部距离较远，一般都在600km以上，而且基本只能通过公路运输，COREX搬迁至八钢后，球团需求量增加，球团矿的运输条件和成本将成为COREX生产的限制性环节。

从表2可知，八钢430m3高炉炉料结构主要是以烧结矿和进口球团矿为主，而2500m3高炉的炉料结构主要是以烧结矿和球团A、球团B为主。随着国家对淘汰钢企落后产能力度的加大，八钢现有的430m3高炉势必被淘汰。如果八钢COREX投产以后仍沿用其以前COREX的炉料结构，这样势必会导致球团矿的不足和烧结矿产能的过剩（八钢球团矿和烧结矿生产状况如表3所示）。

另外，从宝钢COREX的生产实际来看炉料结构的局限性是导致其生产成本过高的重要原因。所以，研究在八钢COREX工艺中使用烧结矿是十分有必要的。

3 八钢高炉使用烧结矿、球团矿性能的比较

3.1 矿石化学成分及物理性能的比较

八钢高炉原料化学成分和物理性能如表4。

表4 八钢高炉原料化学成分和物理性能

从表4可以看出，烧结矿和球团矿相比主要有以下特点：（1）烧结矿品位较低，只有约53.5%；而球团矿品位一般能达到62%。（2）烧结矿FeO含量高，在8%；而球团团矿矿物组成以Fe2O3为主，FeO含量低。（3）烧结矿转鼓指数在82%，而球团矿都在90%以上；球团矿粒度也比较均匀，主要集中在8～16mm，而烧结矿粒度比较分散。化学成分的差异将影响辅料的添加和渣比，入炉炉料粒度直接影响竖炉的透气性。

3.2 冶金性能的比较

矿石冶金性能主要包括低温还原粉化、荷重静态还原、软熔特性，八钢矿石部分的冶金性能如表5所示。

表5 八钢矿石部分冶金性能

从表5中可以看出：（1）球团矿的软化开始温度低，都在1000℃以下，有的甚至在900℃；烧结矿的软化开始温度高；（2）球团矿的还原度高，还原性能好，但是烧结矿和其比较相差不是很大；（3）烧结矿的低温还原粉化率高，RDI+6.3mm只有30%远低于球团矿。

软化开始温度直接影响还原煤气温度的控制，导致热损失增加；低温还原粉化指标好则炉料透气性好，可降低COREX竖炉压差，有利于煤气流合理分布和炉况顺行。

4 八钢COREX使用烧结矿的优缺点分析

4.1 优点

（1）八钢COREX使用烧结矿后，不但能够解决球团矿的不足和烧结矿产能的过剩，而且还可以降低COREX原料的使用成本，对提高八钢整体经济效益，提高产品的市场竞争能力有较大作用。

（2）从表4可知，八钢目前使用的球团矿碱度是在0.2＜R＜0.36的酸性球团矿，而目前世界上COREX工艺使用的球团矿碱度都在0.8～1.0。如果八钢COREX100%使用酸性球团矿，势必会加大石灰石等熔剂的添加，导致渣比增大。这样高碱度烧结矿的加入，就可以减少或杜绝使用石灰石等熔剂，从而减少了熔剂分解热（COREX-3000熔剂分解消耗的热量占总热量的3.5%[2]）；同时减少了熔剂分解产生的CO2发生熔损反应的碳素量，对降低燃料比和提高竖炉料柱的透气性均有利[1]。

（3）从COREX已使用炉料经验表明，块矿因还原后软化温度低于球团，往往比球团易粘结。球团矿的软化开始温度低，如果还原煤气温度控制不当，就很可能造成竖炉内物料的粘结，造成竖炉难行、炉况恶化，导致竖炉清空周期短。烧结矿的软化开始温度大都在1100℃以上，如果八钢COREX使用烧结矿就可以减少还原煤气温度过高引起的竖炉粘结问题，在确保除尘器正常工作的前提下，可以提高进入竖炉的还原煤气温度，减少无效的热损失（煤气从汽化炉到进入竖炉的中间过程中热损失占总热量的2%[2]。

4.2 缺点

（1）烧结矿的低温还原粉化率指标差，烧结矿的加入势必会引起竖炉透气性的变差，导致竖炉内煤气流分布不合理和炉况的恶化；竖炉内大量的粉末遇见高温煤气就会导致竖炉粘结加重。所以，烧结矿的加入比例不能太高。

（2）烧结矿和球团矿相比粒度分布不均匀，而且烧结矿形状不规则；如果粒度不一、形状各异的烧结矿加入到竖炉中会造成竖炉的透气性变差，增大悬料的危险性。所以，如果加入烧结矿必须对其进行分级入炉，10mm以下的烧结矿不要加入竖炉中。

5 结论

通过分析可知：（1）与球团矿相比，烧结矿除了低温还原粉化率高、品位低、粒度不均匀外，其余指标符合要求，所以八钢COREX使用烧结矿是可行的；（2）由于球团矿和烧结矿的差异性，所以COREX的炉料结构建议为以球团矿为主另外配加一定比例的烧结矿，并且烧结矿的粒度必须分级处理；（3）八钢使用的球团矿是碱度约0.2的酸性球团矿，加入高碱度烧结矿，可以减少或避免生石灰等熔剂的加入，减少单位生铁的热量消耗，有利于降低燃料比和原料成本；同时烧结矿的软化温度高于球团矿，使用烧结矿可以提高进入竖炉还原煤气温度，减少热损失;（4）由于八钢的炉料结构是以烧结矿为主，且在COREX建成后八钢现有的小高炉必被淘汰，所以使用COREX使用烧结矿可以解决烧结产能过剩的问题。

[1]贾国利.COREX熔融还原炼铁工艺使用烧结矿的可行性研究[C]；2008年全国炼铁生产技术会议暨炼铁年会文集（下册）；2008年.

[2]陈炳庆等.COREX熔融还原炼铁技术[J].钢铁.1998,(02).