河北钢铁集团邯钢公司生产制造部 河北邯郸 056003
摘要：我国钢铁工业得到了前所未有的发展，而钢材是现代建筑工程最主要的结构材料和工程材料，其质量直接关系到工程的结构质量和安全。烧结矿是高炉炼铁的主要原料之一，其质量直接影响到钢铁的质量。烧结原料、烧结性能不同，烧结矿中矿物的组成和结构也不同，而烧结矿的组成和结构是影响其质量的最主要因素。因此，研究烧结矿的组成和结构对其质量的影响具有非常重要的现实意义。
关键词：高炉；配吃落地烧结矿；实际操作
1 前言
邯钢西区1号高炉炉容3200m3，设有32个风口，4个出铁场，于2008年4月18日点火开炉。主要工艺如下：（1）设置独立的矿槽和焦槽，并列式布置；烧结矿分级入炉，采用焦丁回收入炉技术；（2）采用PW型并罐无钟炉顶；（3）冷却系统采用软水密闭循环，实现全软水冷却；（4）采用INBA渣处理装置；（5）采用改进型高温内燃式热风炉；（6）TRT炉顶余压回收装置。
邯钢西区1号高炉是邯钢首个开炉的大型高炉，投产初期各项经济技术指标与国内同类型高炉有很大的差距。09年10月后，1号高炉去除中心焦，采用平台+漏斗布料模式。历经近一年时间，摸索出适应自身炉况的操作制度，炉缸工作状态逐渐改善，各方面技术指标不断进步。尤其在进入2012年以后，通过实施加强入炉原燃料管理、优化高炉操作制度、稳定高炉操作炉型、强化炉前生产管理、降低高炉休慢风率、四班统一稳定操作等有效措施，实现了高炉长期稳定生产，燃料比长期保持在500kg/t以下。
2 高炉配吃落地烧结矿的原料
烧结矿作为高炉炼铁的主要原料，直接影响着高炉冶炼过程的经济技术指标，除要求其具有较高的品位外，还需对其中脉石成分进行分析。现在广泛为各实验室采用的方法为以碳酸钠熔融法进行SiO2-CaO-MgO-Al2O3的系统分析，由于贵金属铂坩埚的使用，不仅提高了分析成本，同时对日常管理提出了更高的要求，完成上述系统分析约需2小时左右。近年来发展起来的X荧光分析技术，初步实现了烧结矿试样分析的仪器化，但因该方法所用设备昂贵，对标样的依赖性强等因素，不仅使分析成本大大提高，同时试样成分的差异性造成的制备条件限制，使其广泛应用受到一定的局限。为此，在进行了大量分析实验的基础上，本法采用过氧化钠进行快速熔融，硝酸溶解试样的方法，测定烧结矿中二氧化硅、氧化钙、氧化镁和三氧化二铝的含量，本法具有快速、准确、设备要求简单、分析成本低的特点，效果良好。
3 转炉高炉配吃落烧结矿的实际操作分析
3.1 高炉配吃落烧结矿的冶金特性分析
高炉配吃落烧结矿主要是由含铁矿物及脉石矿物组成的液相粘结在一起的多种矿物的复合体，一般情况下，高碱度烧结矿在1200℃-1500℃之间发生软化熔融。另外，经过烧结和筛分工艺后烧结矿的化学成分和物理性能稳定，粒度均匀比表面积大，有良好的还原性和软熔性。因此，在转炉炼钢冶炼条件下，高炉配吃落烧结矿其冶金特性优于铁矿石和污泥球。
3.2 转炉冶炼条件变化
所用铁水的不稳定性对于冶炼过程控制不利，生产中铁水废钢比不好掌握。由于价格高等因素，转炉开始停用球团矿。炼铁厂高炉铁水温度高，冷却料加入量较大，如果单纯用污泥球调温，不能较好地控制熔池快速升温。外购铁水温度低，若废钢用量大提不起温度，不好化渣，影响脱硫脱磷效果，而且后期需要补吹提温，过氧化对炉况不利。在这种情况下，固定废钢加入量，通过调节冷却料用量控制过程温度有利于冶炼操作。废钢量按外购铁水条件准备，如果外购铁水低温低硅高硫，就采用全铁冶炼，去掉量不多的废钢后装入量变化幅度不大，对枪位控制影响不大，冶炼时头批料加入适量烧结矿或是污泥球有利于化渣；如果是炼铁厂高炉铁水，温度较高，烧结矿较强的冷却效应也能有效控制熔池升温过快。
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3.3 冶炼过程特点分析
在炼钢温度条件下，加入转炉内的烧结矿可迅速参与转炉造渣并向熔池供氧。
1）转炉冶炼前期是硅锰氧化期，熔池温度一般在1200℃-1400℃范围，此时加入后，一方面本身的矿物组分迅速熔化成渣，而且促使初期渣中FeO含量迅速增加，有利于石灰熔解成流动性相对较好的氧化渣，缩短了成渣时间。对于硅锰氧化期短、初渣过热度低的低硅铁水来说，由于碳氧反应提前，早化渣尤为重要。
2）冶炼中期是碳氧反应激烈进行期，转炉熔池温度一般为1470℃-1650℃，脱碳反应的限制性环节是熔池的供氧强度，此时加入后，其中的Fe2O3几乎全部消耗于碳氧反应，起到了冷却剂和氧化剂的双重作用，能有效缓解中期返干。
3）转炉冶炼后期是终点拉碳期，在目前的生产条件下根据不同钢种要求，一般放钢温度控制在1660℃-1720℃。由于石灰质量差、低温低硅铁水多等原因，经常前期化渣效果不好，影响脱磷效果，后期加入适量烧结矿能增加炉渣氧化性，有利于后期脱磷。脱磷反应方程式为
2[P]+5（FeO）+4（CaO）=（4CaO・P2O5）+5[Fe]
或2[P]+5（FeO）+3（CaO）=（3CaO・P2O5）+5[Fe]
综上所述，转炉配吃高炉烧结矿对于转炉冶炼过程中均匀冷却和快速成渣是有利的，转炉配吃高炉烧结矿是完全可行的。
4 铁矿烧结工艺的特点和具体措施
4.1 铁矿烧结工艺的特点
随烧结过程进行不断加厚，抽入空气过冷使烧结矿骤冷将影响烧结矿强度。燃烧层主要反应为C的燃烧、MCO3分解、FeS2氧化、形成液相、铁氧化物分解还原氧化。（由于液相的产生使该层透气性变差）。预热层主要反应为：氧化还原、结晶水分解、部分MCO3分解。干燥层主要为烧结料中水分蒸发，易使烧结料球破坏。过湿层，水分凝聚，影响料层透气性。燃料燃烧需空气过剩，过剩系数α=1.4~1.5（燃料分布较稀疏）。一般情况下烧结保持弱氧化气氛（金属化烧结除外），同时烧结过程存在自动蓄热作用（可以考虑采用上高下低的分层配炭），传热速度与燃烧速度的同步，还要考虑将有害杂质S的去除。
4.2 强化烧结的措施
（1）改善透气性：适宜的水分、延长混料时间、小球烧结、预热混合料
（2）提高抽风负压：但需考虑电耗成本增加问题
（3）高压烧结：增加气体质量流量
（4）热风烧结：可部分解决还原性与强度之间的矛盾
（5）加入稳定剂：P类、B类、Mn、V类
（6）提高R：铁酸钙理论，即控制液相成分，但不利于脱S
（7）厚料层烧结：充分利用自动蓄热作用（条件：预热混合料、低水原则）
（8）双层烧结：二次点火，设备复杂
（9）料面插孔烧结：提高透气性烧结设备（料仓）烧结设备（烧嘴）烧结设备（台车）烧结设备（主排气管）烧结设备（烧结布料机构）烧结设备（除尘设备）烧结设备（抽风系统）烧结设备（风机与风箱）烧结设备（破碎机）烧结设备（传动装置）。
5 结语
对于炼铁生产而言，原料烧结这一流程十分重要，合理调整混匀配矿，优化烧结工艺，不仅实现工业废料完全利用，而且在混匀矿含铁料80.0%以上来自进口矿、烧结矿碱度大幅下调情况下，保证烧结矿质量相对稳定；在原燃料资源紧张情况下，通过质量管理，进厂原燃料质量呈逐步提高趋势。上述措施的实施有效的保证了高炉的正常顺行，同时高炉各项指标也有大幅提升。
参考文献：
[1]董相华.烧结矿组成和结构对烧结矿质量影响的相关研究[D].贵阳：贵州大学，2008.
[2]林万明，宋秀安编著，高炉炼铁原料的要求，化学工业出版社，2010.
论文作者:王志磊
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第22期
论文发表时间:2019/5/24
标签：高炉论文; 转炉论文; 熔池论文; 铁水论文; 设备论文; 质量论文; 废钢论文; 《建筑细部》2018年第22期论文;