摘  要  首钢水钢位于贵州省六盘水市，距离最近的铁矿石港口有近千公里，铁路运距长，运费高，使用进口矿成本高。贵州省属于铁矿石资源相对贫乏的省粉，铁矿石贮量少，且相对分散，铁矿石品位低，矿石多属于烧结性能较差的菱铁矿、褐铁矿，为充分利用这些资源，在烧结矿生产中多配加菱铁粉，可以起到降低生产成本的目的，但菱铁粉配比过高后，由于烧损大，烧结矿中形成大量的孔洞会影响到烧结矿强度，首钢水钢通过本试验研究大配比菱铁矿情况下通过合理的配矿及烧结生产参数的调整达到保证烧结矿强度的情况下增大菱铁矿配矿比的可能性。

关键词  首钢水钢  菱铁矿  烧结杯  试验  效果

1 前言

菱铁矿是一种铁的碳酸盐，化学式FeCO3，理论含铁量为48.2%。 在碳酸铁的矿床中，碳酸盐的一部分铁往往与其他金属组成各种复盐，如（CaFe）CO3、（MgFe）CO3等，因此，在菱铁矿中常夹有镁、锰钙的碳酸盐。自然界中常见的是一种坚硬致密的菱铁矿，密度为3.9，硬度为3.5-4，颜色为灰色和黄褐色，在烧结过程中碳酸盐分解，造成菱铁矿会产生较大的烧损[1]。一般情况下烧损值能够达到30%，随着碳酸盐的分解，铁品位得到提高，但在烧结过程中收缩量较大，在烧结矿具会形成大量的孔洞，影响烧结矿强度。使用较大配比菱铁矿配料生产会降低生产成本，但菱铁粉配比过大后对烧结矿强度影响也显而易见。我厂原有的结论是配比一般控制在6%以下。研究在烧结生产中通过合理配矿，并优化生产操作参数，使烧结矿强度达到高炉生产的需求显得尤为重要。本文通过烧结杯试验摸索相关生产操作参数及合理的配矿比。

2  原燃料的准备

（1）将含铁原料破碎、筛分使其粒度达到规定要求：0-8mm。

（2）将烧结用燃料（焦粉、煤粉）破碎、筛分使其粒度达到规定要求：＜3mm者占80-90%。

（3）将烧结用熔剂（石灰石、白云石、生石灰）破碎、筛分使其粒度达到规定要求：＜3mm占82%以上。

（4）检测每种原料的水分：

称每种原料1kg，放入烘箱中在105℃±5℃的温度下干燥，直到原料中的水分完全排出为止；称残余物料的质量，计算每种原料的水分含量。

（5）各种原料尽量放在密封容器中，如带盖的不锈钢桶中。

（6）对每种原料应检测或知道其化学成分，表将其化学成分填入到配料Excel中，点击相应按钮生成如表1所示的原料化学成分表。

3  模拟一烧车间烧结机的生产工艺条件为基础，其点火负压为7000 Pa，烧结负压为 10000Pa，点火温度为1050±50℃，点火时间为 90s，二次混合时间为 4min，冷却负压为3500Pa，烧结杯直径为300毫米，烧结料层厚度为 690mm，铺底料厚度为20mm，落下高度为2m。

4  试验方案

4.1  固定菱铁粉配比，变换进口粉配比参数

4.1.1 试验配比

焦煤粉配比6.2、生石灰配比4、混合料水分7.2%，烧结矿中mgo水平按1.9%控制，烧结矿碱度按2.15（倍）控制。计算得出石灰石、白云石配比。配比1中，石灰石配10、白云石0.7，配比2中，石灰石配10.1、白云石0.7，配比3中，石灰石配10.2、白云石0.7。

4.1.2  试验配比

焦煤粉配比6.2、生石灰配比4、混合料水分7.2%，烧结矿中mgo水平按1.9%控制，烧结矿碱度按2.15（倍）控制。计算得出石灰石、白云石配比。配比4中，石灰石配9.7、白云石0.6，配比5中，石灰石配9.8、白云石0.6，配比6中，石灰石配9.9、白云石0.6。

4.1.3  试验配比

焦煤粉配比6.2、生石灰配比4、混合料水分7.2%，烧结矿中mgo水平按1.9%控制，烧结矿碱度按2.15（倍）控制。计算得出石灰石、白云石配比。配比7中，石灰石配9.5、白云石0.5，配比8中，石灰石配9.6、白云石0.5，配比9中，石灰石配9.7、白云石0.5。

4.2

菱铁粉分别配8、11、14的情况下分别优选一个配比，进行变换配碳量、混合料水分交叉试验。若每种情况都要进行变参数交叉试验，烧结双杯，则交叉试验共需27种情况，需烧结54杯。由于烧结试验次数较多，考虑按正交试验法进行烧结杯试验，减少试验次数，L9(34)设计正交试验表如下（四因素三水平）。

试验因素分别设置为：菱铁粉配比、燃料配比、混合料水分、烧结矿mgo水平。分别设计三个水平。菱铁粉配比分别为8、11、14，燃料配比为5.8、6.1、6.4，混合料水分分别为6.8%、7.2%、7.6%，mgo水平分别设置为1.6%、1.9%、2.2%。根据优选出来的配比情况，计算不同mgo水平下的白云石配比。

5  试验结果：

5. 1  烧结杯试验结果：

经过配比优选后，按照正交试验得出试验结果：

5. 2  正交试验数据处理

将菱铁粉配比作为A因素，燃料配比作为B因素，混合料水份作为C因素，mgo水平（含量）作为D因素，分析各项因素对各项指标的影响，并进行一系列的数据处理，得到以下数据，根据因子对指标影响极差越大，相关度越高的原则，得到以下处理数据，分析出相应的结果。

5. 3  各因素对不同生产指标影响的最佳控制参数

根据各因素影响对生产指标极差大小的影响得出最佳参数：   

垂直烧结速度影响因素最佳参数控制水平：A2B2C3D1即：菱铁粉配11、燃料配比6.1、混合料水分控制在7.6%，mgo含量控制在1.6%，

烧成率影响因素最佳参数控制水平：A2B3C2D2即：菱铁粉配11、燃料配比6.4、混合料水分控制在7.2%，mgo含量控制在1.9%，

成品率影响因素最佳参数控制水平：A3B2C3D1即：菱铁粉配14、燃料配比6.1、混合料水分控制在7.6%，mgo含量控制在1.6%，

利用系数影响因素最佳参数控制水平：A2B2C3D1即：菱铁粉配11、燃料配比6.1、混合料水分控制在7.6%，mgo含量控制在1.6%，

转鼓指数影响因素最佳参数控制水平：A3B3C1D1即：菱铁粉配14、燃料配比6.4、混合料水分控制在6.8%，mgo含量控制在1.6%，

以上因素中，总体上mgo含量控制在较低水平有利于各指标的改善，除了烧结成率水平较高时，需mgo含量控制在1.9%时除外，其余情况较好的指标均需要mgo控制在较低的水平。在试验配比情况下，菱铁矿配比在相对较高的情况下配11或14，有利于烧结矿质量的改善。

5. 4  冶金性能试验结果:

分别将菱铁粉配11与配14两种情况下烧结杯试验得到的烧结矿进行冶金性能测试，试验结果如下：

（1）低温还原粉化试验

 试验结果显示：低温还原粉化性能达YB/T421-2014铁烧结矿质量标准优质烧结矿要求的低温还原粉化指数RDI(+3.15mm)中优质烧结矿必须达68%以上的水平。

（2）还原度试验

试验结果显示：还原度指数未达YB/T421-2014铁烧结矿质量标准中优质烧结矿还原度指数RI(+3.15mm)中必须达70%以上的水平。其中菱铁矿配10%时的烧结矿达到一级烧结矿要求的还原度水平68%以上，配14%还原度指数未达二级烧结矿要求所达到65%的水平。

（3）熔滴性能试验：

熔滴性能相关参数目前还未进入烧结矿质量标准中，原因是试验结果的重现性较差，但目前一般根据最大压差来判定是否适用于高炉冶炼，一般要求最大压差控制在9800 Pa或8600 Pa以下[2]。

6  矿相分析

测试条件：反射光 10X10、10X50

烧结矿样送首钢水钢技术中心进行矿相分析，烧结矿矿物组成见下表

烧结矿矿物组成含量（数点法%），显微镜下观察结果：

烧结矿矿物组成含量（数点法%）

试样在显微镜下观察显示出大量的较密集的孔洞，如图A所示，对其机械强度的提高产生一定的不利影响。试样中部孔洞放大后观察如图B所示，主要以铁酸钙和磁铁矿的交织状结构为主.试样边缘部分位置放大后观察结构如图C所示，粘结相以玻璃相为主。

虽然在微观结构下有大量实密集的孔洞，从铁酸钙数量、玻璃相数量比例上来看，能够满足于生产要求。

7  实际生产中的应用

在实际生产中进行配料形成混匀料，混匀料配比如下：菱铁粉11.2%、62巴西26.2%，62澳粉26.1%、南非15.1%、48粉12.7%、高返8.7%。

混匀料进入烧结车间配料室配料，燃料配比5.8，折合燃料百分比4.17%，碱度考核2.0（倍），在实际生产中烧结矿转鼓指数在79.5%左右。在此期间，高炉稳定顺行，生产指标如下：

8  结语

对于菱铁矿烧结性能较差的矿种，即便配矿比在11%以上，通过合理的配矿，使用其他烧结性能较好的进口矿合理搭配，矿石各种性能相互弥补，在烧结杯试验验证，满足烧结转鼓指数的前提下，对矿石进行冶金性能试验，在冶金性能基本满足的情况下，还可取烧结矿样进行矿相分析，矿相中铁酸钙含量大于35%，玻璃相含量少于10%的情况下，可在生产实践中合理配矿，生产满足高炉生产需要的烧结矿，从高炉的实际使用情况看，技术经济指标满足生产要求。

9  参考文献

[1] 薛俊虎. 《烧结生产技能知识问答》  冶金工业出版社.

[2] 许满兴. 烧结矿冶金性能对其质量和高炉主要操作指标的影响. 2014大高炉及炼铁原料技术交流会论文集.