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1、烧结降镁效益更美首钢京唐自然镁烧结的研究及应用裴元东 安钢 赵志星 程峥明近年来，钢铁行业形势严峻，铁前成本压力急剧增加，铁矿粉质量不断劣化。为了稳定烧结矿质量，同时进一步降低炼铁生产成本，首钢京唐公司经过一系列基础研究，最终实现了自然镁烧结，烧结矿品位、强度、粒度、冶金性能和熔滴性能得到改善，并创造了可观的经济效益。烧结降镁优势明显作为亚太地区高炉的主要炉料，烧结矿一般占高炉结构的 60% 以上。通常在烧结配料中添加白云石、蛇纹石等含镁熔剂来提高高炉渣中的MgO 含量，以改善炉渣的流动性和脱硫能力，适应炉渣中的高Al2O3 质量分数。烧结作为贡献高炉渣MgO 的主要来源，其MgO 含量受高炉
2、渣需求和高炉操作习惯所限。日韩高炉渣中的MgO 含量控制在 3%5% 的水平，而国内大多在7% 以上。受此影响，日本新日铁、韩国浦项光阳和现代制铁烧结矿的MgO含量在0.7%1.2%的水平；而国内烧结矿的MgO含量大多在1.6%以上，高的甚至在3.0%以上。甚至有部分研究者认为，烧结中较高的 MgO 含量有利于烧结矿质量的提高。近年来，大量国内烧结研究者呼吁烧结降镁，首钢京唐走在了实践的前列。项目组围绕首钢京唐开展了烧结过程热平衡测算、烧结基础特性测试和高温共聚焦原位观察、矿相研究、烧结杯试验、综合炉料熔滴性能测试的一系列烧结降MgO 实验室研究。研究发现：降镁有助于提高烧结矿品位，有助于发展
3、优质铁酸钙，提高烧结矿还原性。降低0.5%的 MgO ，可提高烧结矿TFe含量 0.3%以上；在进口矿粉劣化的背景下，调镁更显出主动保烧结矿品位的价值。烧结矿品位的提高，有助于形成更多优质黏结相针状铁酸钙，从而对烧结矿指标和还原性改善有利。降镁有助于减少熔剂耗热，从而增加烧结有效热量。含镁熔剂在烧结过程中分解耗热，降低含镁熔剂配比有助于节能和改善烧结矿质量。烧结矿MgO含量降低 0.5 个百分点，含镁熔剂单耗降低14kg/t烧结矿，烧结过程分解耗热减少了约 1% ，相当于在烧结热损失一定的情况下，烧结过程的有效热量增加1% ，从而有利于烧结矿粒度组成的改善。降镁有助于改善烧结液相流动性，增强烧
4、结黏结效果。烧结基础特性和高温共焦设备测试表明：烧结混匀料MgO 含量从 2.3%降低到 0.3%后， 液相流动性指数从0.7 提高到 1.9 ；与含 MgO 的方案相比，原位观察发现不含MgO 的方案具有最高的液相流动速度。烧结液相流动性的改善，增强了黏结效果，有利于烧结矿粒度组成的改善。烧结降镁搭配球团提镁，在保证高炉渣系稳定的基础上改善了综合炉料的熔滴性能。熔滴性能试验表明，综合炉料结 构 从 烧结 矿1.9%MgO+ 球 团矿0.7%MgO转变 为 烧 结矿1.5%MgO+ 球团矿 1.7%MgO 后，熔滴区间从64降低到 59，最大压差从1910Pa 降低到 1590Pa，最终使综合
5、炉料的S 特性值从 122.2kPa 降低到93.8kPa 。工业实践创造效益基础研究发现烧结降镁的优势明显，而2012 年 11 月首钢京唐球团生产镁质球团矿，为烧结降镁提供了条件。2013年 2 月开始研究人员在首钢京唐烧结开展了降MgO工业试验，取得了如下结果： 烧结矿 MgO 含量从 1.8%逐步降到 1.5%水平，结合矿粉结构调整，烧结矿品位从55.95%提高到56.48%，2013 年 9 月份后含镁熔剂在首钢京唐已基本停配。降镁后烧结指标改善明显：烧结矿10mm 比例从 20.28%降低到 17.85%，还原性从 80.15%提高到 84.7%，烧结矿熔滴性能显著改善，烧结矿的
6、S特性值从 262kPa 降低到 87kPa 。近年来首钢京唐烧结矿主要指标如附表所示。经过一年多工业实践，2014 年首钢京唐烧结矿MgO 含量已稳定在1.4%1.5%的水平，在国内大型烧结厂中处于最低水平， 2014 年 10 月份更是进一步达到1.35%。附图为首钢京唐烧结厂与国际上烧结厂MgO含量的比较。与部分国际先进厂矿相比，尽管首钢京唐烧结矿的MgO含量仍略高，但已属于不配加含镁熔剂的自然镁烧结矿。据统计，首钢京唐烧结降镁的年效益达到812.5 万元。2014 年 10 月经过专家鉴定，首钢京唐烧结降镁研究及实践达到国内领先水平。专家认为，首钢京唐烧结降镁成功实践在国内具有较大的应用前景。钢铁企业主要可以考虑如下两种应用方案：一是通过降低烧结矿MgO 含量来适当降低高炉渣中MgO含量，为高炉精料做出贡献；二是降低烧结含镁熔剂配比，相应地在球团中添加适宜的含镁添加物将烧结矿MgO 含量转移到球团中，通过生产低镁烧结矿和高镁球团矿来改善综合炉料的冶金和熔滴性能，进而改善高炉技术经济指标。
