付国伟  白晓光  赵  彬  吕志义  张  永

( 内蒙古包钢钢联股份有限公司技术中心)

摘  要  本文针对白云鄂博铁精矿低SiO2含量特点，进行了高硅熔剂性褐铁矿替代蛇纹石的烧结试验研究，提出了高硅熔剂性褐铁矿在包钢烧结使用的技术方案，方案的提出可为包钢烧结生产优化铁料结构及熔剂结构同时大幅降低生产成本提供技术支持。

关键词  白云鄂博铁精矿  烧结  蛇纹石  高硅熔剂性褐铁矿

1  前言

烧结矿作为我国当前高炉冶炼生产的主要原料之一，其质量好坏对于炼铁生产有着重要的影响[1-3]。因包钢白云鄂博铁精矿为含K2O、Na2O、F铁精矿[4]，SiO2含量较低，烧结工艺为了保证烧结矿SiO2含量控制到5.0%，配加了1%-3%蛇纹石，大幅增加了包钢烧结生产的成本。基于此，本文针对包钢烧结铁料结构，进行了高硅熔剂性褐铁矿替代蛇纹石的烧结试验研究，试验过程对高硅熔剂性褐铁矿的物化性能、烧结性能以及所制备烧结矿的冶金性能及矿物组成进行了系统分析，提出了高硅熔剂性褐铁矿在包钢烧结使用的技术方案，可为包钢烧结生产优化铁料结构及熔剂结构，同时大幅降低烧结生产成本提供技术支持。

2  试验原料的化学成分及粒度组成

2.1  试验原料的化学成分

试验用原料的化学成分见表1。

由表1可知：高硅熔剂性褐铁矿原矿Ig与FMG混合粉基本一致，选后高硅熔剂性褐铁矿Ig要高于FMG混合粉，ZnO含量高，选别后ZnO有富集现象出现；原矿碱金属钾含量与巴润精矿相当，P含量明显低于海运矿；原矿SiO2含量较高，铁品位低，经水洗重选后，品位明显提高，SiO2含量明显降低。

2.2  试验原料粒度组成

试验原料的粒度组成见表2。

3  试验方案

在烧结矿SiO2含量控制为5.0%、MgO含量2.0%、碱度2.0的条件下，基准点配料方案为使用蛇纹石调整烧结矿SiO2含量，试验点各方案为烧结停止使用蛇纹石，使用高硅熔剂性褐铁矿及选后高硅熔剂性褐铁矿调整烧结矿SiO2含量，其中2#方案与1#方案所有原料配比一致，区别在于2#方案是将选后高硅熔剂性褐铁矿粒度进行了细化（＜1mm达到100%），试验方案见表3。

4  烧结杯试验结果及分析

4.1  烧结矿化学成分分析（表4）

由表4可知：

（1）各试验点烧结矿SiO2含量控制在5.0±0.05%，MgO含量在2.0±0.06%，碱度稳定，FeO含量控制在8.5±0.5%，说明烧结过程水碳控制稳定。

（2）与配加蛇纹石相比，烧结配加选后高硅熔剂性褐铁矿及高硅熔剂性褐铁矿后，烧结矿品位呈上升趋势。

4.2  烧结工艺指标变化（见表5）

由表5可知：

（1）在水碳一致前提下，配加选后高硅熔剂性褐铁矿后，烧结矿转鼓强度明显降低，燃耗升高，主要原因为选后高硅熔剂性褐铁矿在烧结过程中形成的未熔矿石强度差所致，为了改善选别后褐铁矿的烧结性能，采取将粗粒度选后高硅熔剂性褐铁矿磨至＜0.5mm粒级占比为100%的技术措施，使选后高硅熔剂性褐铁矿作为粘附粉，促使其完全矿化，减少未熔区内选别后褐铁矿量，改善烧结矿强度，提高成品率。

（2）在烧结矿化学成分稳定及烧结垂速控制稳定前提下，小比例使用高硅熔剂性褐铁矿，烧结矿成品率稍有下降，干烧成率、燃耗及转鼓强度变化不明显。

4.3  烧结矿冶金性能

烧结矿冶金性能如表6所示。

由表6表可知：

（1）烧结配加高硅熔剂性褐铁矿后，烧结矿还原性较基准点提高5.44个百分点，还原粉化率提高5.90个百分点，可见配加熔剂性高硅褐铁矿有利于高炉间接还原发展，改善高炉煤气利用。

（2）烧结配加高硅熔剂性褐铁矿后，滴落温度区间降低，滴落区间变窄，原因为在烧结过程高硅熔剂性褐铁矿未完全矿化，导致烧结矿SiO2富集程度高，在软熔过程中，FeO与SiO2反应，形成低熔点橄榄石提前滴落。

4.4  岩矿相分析

对基准、2#及4#三个试验点烧结矿矿相结构和矿物组成进行了分析，见图3-1—3-6及表7。

由图3-1~3-6及表7可知：

（1）基准点赤铁矿与板状铁酸钙交织结构较为发育（见图3-1），2#烧结矿橄榄石较为发育，且与磁铁矿和针状铁酸钙形成熔蚀结构（见图3-2），分布较为均匀广泛，可见通过褐铁矿细磨可改善烧结矿矿物组成及结构，褐铁矿在烧结过程中残存颗粒强度差的烧结特性，从而改善褐铁矿烧结的烧结矿冷态强度。

（2）与基准点相比，3#烧结矿铁酸钙含量提高，且多呈磁铁矿与针状铁酸钙交织结构及赤铁矿与针状铁酸钙交织结构（见图3-3及3-4），结晶结构紧密。局部存在矿橄榄石、赤铁矿及磁铁矿液相交织结构（见图3-5），此结构中空隙较大，赤铁矿多为颗粒状，连晶强度差，此结构的形成应为大粒度褐铁矿在烧结过程中与碱性熔剂反应生成，对烧结矿转鼓强度不利。

（3）但因褐铁矿平均粒度较大，参与矿化反应能力弱，在烧结过程中主要矿物颗粒中赤铁矿再结晶存在于烧结矿中，进入液相区的SiO2含量较基准点低，有利于白云鄂博铁精矿及细粒度澳粉与碱性熔剂发生矿化反应生成磁铁矿与针状铁酸钙熔蚀结构及赤铁矿与针状铁酸钙交织结构，改善铁酸钙的生成、烧结矿强度和还原性。

（4）基准点烧结矿局部存在硅酸二钙（见图3-6），而2#及3#烧结矿中没发现硅酸二钙存在。分析原因认为蛇纹石平均粒度较高硅熔剂性褐铁矿小，因此在烧结混合料中配加褐铁矿后，SiO2的偏析度较大，与碱性熔剂接触的动力学条件差，不易生成硅酸二钙。

5  结论

（1）烧结停止使用蛇纹石，使用选后高硅熔剂性褐铁矿调整烧结矿SiO2含量，该褐铁矿在烧结铁料中的配比为10.2%，可降低烧结配矿成本，烧结矿品位（理论计算）提高0.03个百分点，但烧结矿质量及工艺指标明显变差，转鼓降低1.87个百分点，燃耗提高1.06kg/t，烧结矿Zn含量增加0.093kg/t。

（2）使用选后高硅熔剂性褐铁矿调整烧结矿SiO2含量，该褐铁矿在烧结铁料的配比为3.4%，可降低烧结配矿成本，烧结矿品位（理论计算）提高0.01个百分点，烧结矿质量指标变化不大，烧结矿Zn含量增加0.02kg/t。

（3）综合考虑烧结矿产质量、有害元素控制及系统降本，建议公司采购区内褐铁矿原矿调整烧结矿SiO2含量，停止使用蛇纹石。

6  参考文献

[1] 郄亚娜，吕庆，张旭升，等.TiO2含量对烧结矿矿相结构的影响[N].钢铁研究学报，2015，27( 11) : 21． 

[2] 向升林.SiO2与MgO在铁酸钙系熔体中的溶解动力学研究[D].重庆:重庆大学，2015． 

[3] 胡长庆，闫龙飞，张国柱，等.MgO/Al2O3对复合铁酸钙润湿性和黏度的影响[J].烧结球团，2018，43 ( 01 ) : 6－9 + 14．

[4] 林东鲁，李春龙，邬虎林.白云鄂博特殊矿采选冶工艺攻关与技术进步[M].北京：冶金工业出版社，2007.