青岛特钢高炉使用PB块和纽曼块对比分析

吴艺鹏，潘积国，刘玉猛，闫洪义，林芝森

（青岛特殊钢铁有限公司，山东 青岛266200）

近年铁矿石价格一直处于高位，青岛特钢高炉长期使用PB块矿，矿种单一，且价格偏高。为拓宽高炉能够使用的块矿种类，青岛特钢试验使用纽曼块矿。通过对PB 块矿、纽曼块矿两种矿石进行化学成分、冶金性能及使用效果对比分析，以确定纽曼块矿是否适合青岛特钢现有生产条件下高炉生产，并对高炉使用纽曼块矿提供理论支撑。

1 试验方法

1.1 铁矿石热裂指数的测定

铁矿石块矿热裂指数测定方法参照ISO 8371—2007标准进行测定。取铁矿石块矿样品1 000±1 g，样品粒度为20.0～25.0 mm，将马弗炉加热到700 ℃时后保温10 min，将块矿样品放入马弗炉中的反应器中，同时马弗炉温度保持700 ℃、时间30 min，取出块矿样品，自然冷却至室温，分别用6.3、3.15和0.5 mm的方孔标准筛过筛称重，测定铁矿石块矿的热爆裂性能指数。试验结果分别以DI-6.3、DI+3.15、DI-0.5来表示。热裂指数计算公式为：

式中：m1为热处理后的试样质量，g；m2为筛分后，粒度＜6.30 mm矿石的质量，g。

1.2 铁矿石块矿900 ℃还原度的测定

采用GB/T 13241—91《铁矿石的还原性测定方法》来测定，取铁矿石块矿样品500±1 g，粒度为10.0～12.5 mm，块矿样品在N2环境的还原管中加热至900 ℃，然后通入20%CO+20%CO2+60%N2混合气体恒温还原180 min，试验结果以Rt表示铁矿石块矿的还原性。还原度计算公式为：

式中：Rt为还原t时间的还原度，%；m0为试样质量，g；m1为还原开始前试样质量，g；mt为还原tmin后试样质量，g；W1为还原前试样中FeO含量，%；W2为试验前试样中全铁含量，%。

1.3 铁矿石块矿荷重软化熔滴性的测定

铁矿石块矿荷重软化熔滴性的测定参考北京科技大学的试验方法，试验在熔滴炉中进行。取铁矿石块矿样品500±1 g，粒度为6.3～10.0 mm。在石墨坩埚底部装入粒度为10.00～15.00 mm的焦炭10 mm 厚，在焦炭上装入厚度为80 mm 的块矿样品，在块矿样品上再装入10 mm 厚的焦炭，最后加入石墨盖。试验采取三段升温制度，即以10 ℃/min升温速度的0～900 ℃阶段，以3 ℃/min升温速度的900～1 020 ℃阶段，以5 ℃/min升温速度的1 020～1 600 ℃阶段。表1为熔滴试验标准参数及含义。

表1 熔滴试验标准参数及其含义

2 试验结果与分析

2.1 化学成分对比

对两种块矿进行成分分析，结果如表2所示。

表2 两种块矿化学成分 %

从表2中的数据可以看出，两种块矿的含铁品位均高于60%，其中PB 块为62.67%，纽曼块矿为63.21%，纽曼块矿铁品味略高于PB块矿。PB块矿的Al2O3、SiO2含量高于纽曼块矿，PB块矿的CaO含量低于纽曼块矿。两种块矿的有害元素含量基本相同。

2.2 铁矿石块矿热爆裂程度

块矿的热裂指数是评价铁矿石块矿冶金性能的主要指标。块矿的热裂指数能够反应块矿在高炉炉身上部区域受热后的破碎情况。热裂指数越低，其在块状带产生的粉末越少，块状带的透气性越好，越利于高炉顺行稳定。两种进口铁矿石的热裂指数试验数据见表3。PB 块矿和纽曼块矿的热裂指数DI平均值分别为15.3%、16.8%。

表3 两种块矿的热裂指数测定结果

从热裂指数考察，两种块矿的冶金性能相当。

2.3 铁矿石块矿还原度

铁矿石的还原度反映。相同还原条件下，块矿的还原度指数越好，其被还原的速度就越快，越有利于于高炉的间接还原，能够提高煤气利用率，降低焦比，提高煤比，提高产量降低成本。试验得出，PB 块的还原度为81.35%，纽曼块矿的还原度为72.16%。PB 块矿的还原性优于纽曼块矿，但纽曼块矿的还原性指标也达到72.16%，能够满足1 800 m3级别高炉的冶炼要求，并不会对炉身上部块状带的透气性带来负面影响。

2.4 铁矿石的荷重软熔性能

本次试验研究以块矿样品软化收缩40%的温度作为熔融开始温度，即软化终了温度可以作为熔融开始温度，则熔融区间可以表示为△Td=Td-T40。表4所示为两种块矿的软熔性能测定数据。

表4 两种块矿的荷重软熔性能

由试验结果可以看出，两种块矿样品的软化开始温度均低于1 000 ℃，其中PB 块矿为885 ℃，纽曼块矿928 ℃。PB 块矿的软化开始温度低于纽曼块矿，但纽曼块矿的软化区间大于PB 块矿。两种块矿样品的滴落温度均高于1 400 ℃，其中，PB 块矿为1 157 ℃，纽曼块矿为1 289 ℃，纽曼块矿的滴落温度高于PB 块矿，并且纽曼块矿的滴落区间远远小于PB块矿。两种块矿样品的最大压差差异较大，其中，PB块矿为5 640 Pa，纽曼块矿为3 230 Pa。

3 块矿使用后高炉经济技术参数对比分析

青岛特钢1#、2#高炉自2020 年3 月份开始使用纽曼块矿代替PB 块矿，为更进一步考察纽曼块矿对高炉冶炼的影响，对高炉使用纽曼块矿前后2个月的高炉经济技术指标进行对比分析，见表5、6。

表5 高炉经济技术指标对比

表6 高炉操作参数指标对比

通过对高炉使用纽曼块矿前后高炉经济技术指标对比发现，高炉使用纽曼块矿对高炉经济技术指标未造成不利影响。

4 结 语

通过对PB 块矿及纽曼块矿的化学成分、冶金性能及使用效果对比分析，可知：1）PB 块矿、纽曼块矿化学成分相差不大，纽曼块矿铁品味略高于PB块矿。PB块矿的Al2O3、SiO2含量高于纽曼块矿，PB 块矿的CaO 含量低于纽曼块矿。2）对PB 块矿、纽曼块矿的冶金性能分析，PB块矿的热爆裂性、还原性略优于纽曼块矿。纽曼块矿的荷重软熔性略优于PB块矿。3）分析高炉经济技术指标可知纽曼块矿对高炉稳定顺行未有不利影响，高炉可以使用纽曼块矿代替PB块矿。