烧结矿中FeO含量的工艺控制措施及分析

孙艳红

（山东钢铁集团济南分公司炼铁厂， 山东　济南　250101）

烧结矿中FeO含量的工艺控制措施及分析

孙艳红

（山东钢铁集团济南分公司炼铁厂， 山东济南250101）

从烧结矿强度指标和还原性指标两方面分析烧结矿中FeO含量对烧结矿质量的影响机理，探讨影响烧结矿中FeO含量的因素，包括烧结料层厚度、燃料配比和水分、烧结矿化学成分、焦粉粒度。认为：减少烧结矿FeO含量能增强烧结矿还原性能，但过低的FeO含量易造成烧结还原性能恶化。

烧结矿FeO含量热态性能还原性

在实际生产中，经常将烧结矿中FeO含量作为评价烧结生产的一项综合指标，因为它不仅反映烧结过程中的热量控制状态和烧结生产水平的高低，同时也是影响烧结矿质量的主要因素之一，尤其是关系到烧结矿热态性能的一个重要因素[1]。减少烧结矿中FeO含量，可提升烧结矿还原性，但若FeO含量过低，反而会恶化烧结矿部分理化性能指标。

在具体实践中我们发现，烧结矿中FeO的含量除了受混合料水分、配碳量、返矿比例等因素的影响，还与MgO含量、原料结构、SiO2含量等因素关系紧密，为多个变量相互作用的结果。因此，探究发现影响烧结矿中FeO含量的因素，对在稳定烧结生产、确保高炉高产低耗及稳定顺行方面意义重大。

1　烧结矿中FeO含量对烧结矿质量的影响

烧结生产的主要目的就是，通过高温焙烧，使多种铁矿粉混合后黏结成块。在这个人造块矿的过程中，主要黏结相有铁酸钙（CaO·Fe2O3）、铁橄榄石（2FeO·SiO2）、钙铁橄榄石（CaO·FeO·SiO2）、钙镁橄榄石（CaO·MgO·SiO2）、浮氏体（Fe3O4·FeOx）等种类。由此可见，FeO在烧结矿里多以铁橄榄石、钙铁橄榄石与少量浮氏体等状态赋存。

另外，烧结矿中FeO含量的高低及稳定程度直接反映了烧结矿的生产水平。主要原因有：一方面，在烧结生产过程中，FeO的生成与焙烧过程的温度、气氛及时间等因素息息相关；另一方面，FeO含量的高低与烧结矿的强度指标与冶金性能直接关联。

1.1烧结矿中FeO含量对强度指标的影响

一般认为，提高FeO含量，有利于改善烧结矿强度，但二者之间却不是简单的正相关关系，而是抛物线的关系，即当烧结矿中的w（FeO）达到某一价值（8%）时，烧结矿强度达到最大值。因此烧结矿中合适的FeO含量应为w（FeO）=7%～9%。这样一来，可以使烧结矿既具有一定强度，又具有良好的还原性。但在实际生产中对FeO含量的控制，应该具体问题具体分析。

1.1.1烧结矿中FeO含量与SiO2含量的关系

当低硅烧结时，对烧结矿中FeO含量的控制水平与烧结矿中SiO2含量有直接的关系。如果烧结矿中w（SiO2）＜4.5%，则要降低FeO含量几乎不可能。在此情况下，为了确保烧结矿具有足够的强度，应该适当提高FeO含量；当烧结矿中w（SiO2）＞5%时，可以使FeO含量适当降低，原因是在此种条件下，其他黏结相的数量足以保证烧结矿具有一定的强度满足高炉需求。

1.1.2烧结矿中FeO含量与碱度R的关系

烧结矿中FeO含量与碱度的高低密切相关。当R=1.6～1.7时，要控制低含量的FeO不可能，原因是在这种情况下，烧结矿中的黏结相不足以保证强度，因此，必须适当提高FeO含量，以保证烧结矿具有足够的强度；当R＞1.8时，则可以适当降低FeO含量。

1.2烧结矿中FeO含量对还原性指标的影响

从提高高炉产量和降低焦比的角度考虑，希望在确保烧结矿强度的前提下，尽量降低FeO含量。在巴西等国家，一般控制w（FeO）为3%～4%，而在北欧等一些国家，则控制w（FeO）在10%～12%，应根据各自的实际条件进行合理的选择。

烧结矿中的FeO含量对烧结矿强度与还原性指标具有不同的影响。因此，在实际生产中，应根据各自的生产条件合理选择合FeO含量。

2　影响烧结矿FeO含量的主要因素

2.1烧结料层厚度

厚料层烧结前提为低铁、低碳、高还原性。烧结时，一方面，随着料层厚度的增加，自动蓄热能力变强，配碳量则降低，料层氧化性气氛变强[2]；另一方面，随着料层厚度的提升，料层中高温保持时间逐渐延长，有利于铁酸钙黏结相的形成，从而抑制烧结时Fe2O3转变为Fe3O4，减少烧结矿中FeO含量。

2.2燃料配比

大量实践性研究指出：当配碳量增加后，CO生成量变多，提升了FeO含量。当配碳量在一定范围内，烧结矿中FeO含量增长缓慢，在该区间内混合料中的碳主要作为发热剂处于充分燃烧阶段，料层中CO浓度随配碳量的提高增加不明显，料层中还原性气氛增强不明显。当配碳量超过3.9%时，透过料层的风量不能满足碳充分燃烧所需要的氧气量，且燃烧带内温度高，碳的燃烧进入不完全阶段，因此会生成大量的CO，料层的还原性气氛明显增强，FeO含量急剧上升。由此看见，合理匹配碳量和风量的关系，是稳定烧结矿中FeO含量以及保证烧结质量的重要措施。

2.3水分

合适的水分与碳、风量等各因素的合理匹配是生产高质量烧结矿的条件。水分对FeO含量的影响，主要是在改变烧结料层透气性的基础上达到改变烧结气氛来实现的。在保证烧好、烧透的条件下，改善料层透气性，提高传热前沿移动速度，加之受高温下水分解产生的H+与OH-的助燃作用，缩短还原性气氛时间，减少了FeO含量。

2.4烧结矿化学成分与碱度

2.4.1碱度R

在燃料用量与SiO2含量一定的基础上，烧结矿最终矿物化学组成从某方面取决于R的高低。R升高后，为铁酸钙（CaO·Fe2O3）形成提供了CaO，从而降低了铁橄榄石（2FeO·SiO2）生成量，使烧结矿中的FeO含量降低。同时，R升高后，会提高生石灰用量，增强混合料制粒效果，提升料层内氧位，增加铁酸钙（CaO·Fe2O3）的生成量，抑制铁橄榄石（2FeO·SiO2）的生成。可见，提升烧结矿碱度可降低FeO含量。

2.4.2SiO2含量

若温度超过900℃，磁铁矿能被还原，尤其是在有SiO2的环境下，更易出现如下还原反应：

2Fe3O4+3SiO2+2CO=3（2FeO·SiO2）+2CO2.

此反应的最终产物铁橄榄石（2FeO·SiO2）提升了FeO含量。研究发现：随着配碳量的增加，SiO2对FeO含量的影响逐步减弱，烧结过程中液相生成量逐渐增加，逐步趋向于匀相；烧结矿最终的矿物组成更大程度上决定于烧结过程的温度水平。

2.5焦粉粒度

从宏观视角分析，整个烧结流程即为一个氧化流程，不过在料层内部，固体燃料颗粒临近范围内，仍属于还原性气氛。此种局部还原性气氛范围大小与固体燃料粒度关系紧密，受氧气传质的影响。若燃料粒度过大，局部燃烧不充分，还原性气氛强，保留时间久；若燃料粒度小，还原性气氛则弱。若配碳量不变，此类局部还原性气氛强弱均会影响烧结矿中FeO含量。

3　结论

1）减少烧结矿FeO含量能增加烧结矿还原性能，但过低的FeO含量易造成烧结还原性能恶化。

2）烧结矿生产中的烧结料层厚度、燃料配比、水分、R、焦粉粒度、SiO2含量等，都是影响烧结矿中FeO含量的重要因素。

3）在实际生产中，应该根据各自的生产条件，合理控制FeO含量，以确保在烧结矿强度足够的前提下，尽量降低FeO含量，提高烧结矿的还原性能。

[1]唐贤容，王笃阳，张清岑.烧结理论与工艺[M].长沙：中南工业大学出版社，1992.

[2]薛俊虎.烧结生产技能知识问答[M].北京：冶金工业出版社，2005.

（编辑：胡玉香）

Measures and Analysis on Control Technology of FeO Content in Sinter

SUN Yanhong
（Iron Works of Jinan Branch，Shandong Iron and Steel Group，Jinan Shandong 250101）

From two aspects of intensity index and reducibility，this paper analyzes the affecting of FeO content in sinter quality，and discusses the factors of FeO content，including sintering thickness，the ratio of fuel and water，chemical composition and particle size of coke powder.It is thought that reducing the FeO content can strengthen the reducibility of sinter and the lower FeO content can deteriorate the reducibility.

sinter，FeO content，hot performance，reducibility

TF046

A

1672-1152（2016）04-0112-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.04.38

经验交流

2016-06-15

孙艳红（1972—），女，烧结球团工程师，研究方向：烧结工艺。