2020年(冶金行业)利用高温冶金性能试验指导高炉配矿研究

提高高炉炉料中球团矿配比、促进节能减排（资料来源：冶金管理，王维兴）一、优化炼铁炉料结构的原则高炉炼铁炉料是由烧结矿、球团矿和块矿组成，各高炉要根据不同的生产条件，决定各种炉料的配比，实现优化炼铁生产和低成本。

世界各国、各钢铁企业没有一个标准的炼铁炉料结构，都要根据各企业的具体情况制定适宜的炉料结构，同时还要根据外界情况的变化，进行及时调整。

2017 年中钢协会员单位高炉的炉料中平均有13%左右的球团矿，78%烧结矿，9%块矿。

在高炉生产时，各企业要根据其具体生产条件下，实现科学高炉炼铁操作（满足炼铁学基本原理），完成环境友好、低成本生产的目的。

实现低成本炼铁的方法包括：优化配矿、优化高炉操作、设备维护完好、生产效率高。

而实现高产低耗就要高炉入炉矿含铁品位高，有优质的炉料，包括高质量烧结矿要实现高碱度（1.8-2.2倍）。

但炼铁炉渣碱度要求在1.0-1.1 倍，炉料就需要配低碱度的球团矿（或块矿）。

高炉生产实现低燃料比，要求原燃料质量要好（入炉铁品位要高、冶金性能好、低MgO 和Al2O3、低渣量、焦炭质量好、含有害杂质少等），成分稳定，粒度均匀等。

要实现资源的合理利用，就要合理回收利用企业内含铁尘泥等等资源。

建议将含有害杂质高的烧结机头灰、高炉布袋灰，加石灰混合，造球，干燥，给转炉生产用，切断炼铁系统有害杂质的循环富集。

此外，球团工艺相比烧结工艺具有一定的优越性：1）产品冶金性能一般来说，烧结矿综合冶金性能优于球团矿，因此，高炉炼铁炉料中以高碱度烧结矿（在1.8-2.2 倍）为主。

但是，炼铁炉渣碱度要求在1.0 左右，必须搭配一部分酸性球团矿，这样结构炉料的冶金性能才最优，使高炉生产正常进行。

球团矿的缺点是膨胀率高，易粉化。

目前，北美和欧洲一些高炉使用100%自熔性球团矿，冶金性能完全能满足高炉炼铁的要求，也取得了较好的高炉生产指标。

2）生产运行费用球团工序能耗是烧结的2/3，环保治理费用低，球团矿铁品位比烧结矿高5-9 个百分点（原料品位、碱度相同条件下），炼铁生产效益高10 元/t。

2019年第3期新疆钢铁总151期6.YB/T 4143-2019《火花源原子发射光谱法测定固体金属均匀性检验方法》本标准适用于火花源原子发射光谱测量同批次下固体块状金属材料的均匀性。

本标准符合GB/T 15000.3标准样品定值的一般原则和统计方法。

主要是标准样品的应用开发，也可用于其它成批次（包括大批次和小批次，简称L/B ）金属材料的均匀性测量，其结果是提供一个L/B 均匀性在室内或室间的综合性研究。

该试验的设计主要针对火花源原子发射光谱法金属L/B 中元素的均匀性检验，也可适用于其它仪器检测技术，如X 射线荧光光谱法（XRF ）和原子吸收光谱法（AAS ）代替标准：YB/T 4143-20067.YB/T 4144-2019《建立和控制原子发射光谱化学分析曲线规则》本标准规定了建立和控制原子发射光谱化学分析曲线的规则。

本标准适用于火花原子发射光谱，不适用于X-射线发射光谱。

尽管分析曲线的产生和日常控制运行关联，但是仍被看作是相互独立的。

因为计算机程序运行生成分析曲线的多元线性回归是责成的，村标准不再详细描述该过程，但是，还是给出了关于生成方程评估的一些推荐性规范。

代替标准：YB/T 4144-20068.YB/T4168-2019《焦炉用黏土砖及半硅砖》本标准规定了焦炉用黏土砖及半硅砖的分类及形状尺寸、技术要求、试验方法、质量评定程序、包装、标志、运输、储存和质量证明书。

本标准适用于焦炉用黏土砖、半硅砖，也可用于炭素炉、煤气发生炉和直立炉内衬用砖等。

代替标准：YB/T4168-20079.YB/T 4736-2019《锂电池用四氧化三锰》本标准规定了锂电池用四氧化三锰的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存及质量证明书。

本标准适用于锂电池用四氧化三锰。

10.YB/T 4737-2019《炼钢铁素炉料（废钢铁）加工利用技术条件》本标准规定了炼钢铁素炉料（废钢铁）的术语和定义、分类、技术要求、交货条件、检验项目与检验方法、验收规则、运输和质量证明书等。

M etallurgical smelting冶金冶炼烧结配矿优化及高炉生产应对实践张利波摘要：近些年，高炉炼铁一直是冶炼生铁过程中应用的最重要的技术，居于主导地位。

最近几年，全球的学者即使研究出许多高炉炼铁技术，不过在制作成本的经济性方面，依旧不能和以往的高炉制造技术进行比较。

国内，因为历史条件与制造成本的干预，非高炉炼铁技术的发展速度较慢，超过百分之九十五的生铁依旧借助高炉进行制作。

高炉生产期间，入炉原料重点是烧结矿、球团矿和块矿，而且烧结矿的比例高于百分之八十。

所以，烧结矿的品质高低在高炉生产过程中占据着主导作用，提升烧结矿品质对于缩减制作成本、保证高炉良好的运行具备着较高的作用。

关键词：烧结配矿优化；高炉生产；应对实践对策现如今使用的矿粉、矿石以及含铁工业物料等，使得烧结原料逐渐繁杂，如何通过原料的优化搭配实现品质最优、成本最优是钢铁生产重点关注的问题。

烧结矿是高炉的主要“口粮”，其质量的好坏直接影响高炉生产稳定和各项经济技术指标的完成。

为了确保烧结矿质量稳定，工作人员运用智能化手段，提升烧结配料精度，改善烧结矿质量，为高炉高效生产筑牢保障。

1 研究背景1.1 铁矿粉市场行情在我国环保政策高效实施的环境下，钢铁公司开始限制产量，铁矿石的需求数目逐渐下降。

不过在2017年～2018年鉴因为钢铁利润空间的变化，个别产能被释放，导致铁矿石的需求数目逐渐提升。

身为铁矿石的出产地澳大利亚与巴西境内铁矿石的出产量也随之增加，不过市场依然处于供需不平衡的状态，导致铁矿石的流通价格较高。

并且，因为持续的挖掘与应用优质资源，导致地球上的优质铁矿石数量逐步的减少，铁矿石供需框架的调节会是后期国际上需要一起面临与开展的工作。

我国铁矿石的存储数量位于世界前列，大约为整体存储量的百分之十二，整体的应用潜力较高。

由于铁矿的开采、加工工艺的提升，铁矿资源的整体应用会呈现出良好的经济性。

1.2 烧结配矿结构优化的理论基础低品矿粉为减少烧结资金投入最为重要的方式，不过品味下降可能导致非铁元素的高效提升，造成烧结矿品质降低，为后续高炉生产留下隐藏的危害，科学的应用铁矿粉高温特性展开烧结配矿，能够提升烧结配矿的效果。

利用高温冶金性能试验指导高炉配矿研究李继昌王万里赵贵清武连海付光军闫海生(酒泉钢铁集团公司)摘要：针对三地高炉铁料资源供应日趋紧张，供料逐渐呈现多样化小量化的特点。

我们利用高温冶金性能试验手段，尽可能对较大批次供料进行取样试验和分析，对少数矿种的特殊行为进行个别测试分析，对高炉实现经济合理配矿提供技术指导和参考依据。

关键词：高温性能试验高炉配矿研究l 高温冶金性能试验试样准备(1)按照项目合同书内容和三地炼铁工序高炉配矿实际状况，高温冶金性能试验单种矿样按大宗主要矿种考虑，按此原则本项目单种矿样选择分别为翼钢自产高烧矿、代县球团矿、进口印度块矿。

榆钢为自产高烧矿、长城球团矿、龙泰球团矿、泰生块矿。

本部为进口澳块矿、新疆伊吾宝山块矿、康达块矿、安泰科技块矿、鑫九龙球团矿、华瑞球团矿、新进口哈球矿、试验高烧矿。

其化学成分分析见表1。

(2)单种矿高温冶金性能试验矿样的取样和制备。

翼钢自产高烧矿、代县球团矿、进口印度块矿取自高炉矿槽。

榆钢自产高烧矿、长城球团矿、龙泰球团矿取自高炉矿槽下筛子料斗，泰生块矿取自料场经破碎后筛出10～12．5mm粒级为试验样品料。

本部块矿和球团矿分别取自储运北料场和200万新料场。

每种试验矿样基本按5～6公斤制备，并进行分装标记，避免混样和错样。

2高温冶金性能试验方法本项目高温冶金性能试验方法有：铁矿石900℃还原性测定方法；铁矿石500℃低温还原粉化指数试验方法：铁矿石荷重软化性能测定方法；铁矿石熔融滴落试验方法。

试验全部在技术中心炼铁研究所试验室内进行。

2．1铁矿石900℃还原度实验方法900℃还原度试验采用GB／T 3241—91标准方法，试样在900℃温度下连续还原180分钟。

在试样升温阶段和还原度测试后的降温阶段，通入氮气进行保护，防止氧化。

还原度以“RJ”表示。

试验装置见照片1。

2．2 500℃低温还原粉化试验方法500℃低温还原粉化试验采用GB／T13242—9l标准方法，试样在500*C温度下连续还原60分钟，然后经转鼓实验后筛分称重得出结果。

高炉炉渣成分对炉料粘度的影响研究解巍;宿成;董方【摘要】通过对高炉炉渣成分整理,利用方差分析方法,得出不同温度下MgO,Al2 O3,碱度与炉渣粘度的线性关系.试验结果表明:在高温条件下温度对黏度的影响最大,远超化学成分的影响.但随着温度的降低,化学成分的影响逐渐显现,数据为高炉生产提供了理论参考.【期刊名称】《内蒙古科技大学学报》【年(卷),期】2016(035)002【总页数】4页(P148-151)【关键词】高炉炉渣;成分;粘度【作者】解巍;宿成;董方【作者单位】内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古包钢(集团)公司生产部,内蒙古包头014010;内蒙古包钢(集团)公司生产部,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TF534.1随着包钢自产烧结矿、球团矿品位的提高和进口铁矿石数量的增加、高炉喷煤比的不断增大及自产焦炭中灰分的增加, 这些因素必然会使炉渣成分和性能发生改变，保持高炉炉渣合适的流动性, 适当控制炉渣的粘度与高炉生产的顺行密切相关.影响炉渣粘度的因素很多, 其中两个重要的因素是炉渣温度和成分.高炉炉渣性能对高炉操作、配矿成分和生铁成本产生重要影响.因此，系统研究目前炉渣粘度性能对高炉顺产意义重大.试验研究方案采用三因素四水平的正交试验设计，研究碱度，MgO，Al2O3含量对炉渣的粘度的影响.试验所用炉渣以包钢某高炉炉渣为基础，配加纯化学试剂来调整炉渣中的碱度，MgO，Al2O3含量.探寻不同碱度，MgO，Al2O3含量对高炉炉渣黏度的影响.测试采用东北大学研发的 RTW-10熔体物性测定仪(旋转法)进行[1]，利用降温定点测定方法.首先，将炉渣试样的温度升至指定温度1 500 ℃下恒温 30 min，待熔渣的温度和化学成份均匀后测定该温度下的熔渣粘度；而后，开始降逐次测定各温度点下熔渣的粘度.采用某高炉炉渣成分，利用RTW-10熔体物性测定仪测定不同成分和不同试验温度条件下炉渣的粘度，试验结果见表1.从表1极差数据中可以看出，极差越大的因素，对炉渣黏度的影响越大.在1 480 ℃条件下，虽然MgO极差相比其它两者略高，但相差较小.而1 450 ℃时，Al2O3与碱度的极差增加，碱度增加的幅度较大，MgO极差略有下降.1 420 ℃到1360 ℃条件下，Al2O3的极差大大提高，远远大于其余二者.碱度极差在1 420 ℃几乎没有变化，而在1 360 ℃下降幅度较大.由此可见，在高温条件下温度对黏度的影响最大，远超化学成分的影响.随着温度的降低，化学成分的影响逐渐显现，尤其是Al2O3其对黏度的影响随温度的下降越来越大，成为主要影响因素，远超碱度和MgO对粘度的影响.利用Origin 7.5软件对数据进行方差分析，得到不同温度下，MgO，Al2O3碱度对粘度影响的线性关系.其中Y1 480，Y1 450，Y1 420，Y1 380，Y1 360为温度1 480 ℃，1 450 ℃，1 420 ℃，1 380 ℃，1 360 ℃时的黏度，X1，X2，X3分别为MgO，Al2O3含量和自由碱度.Y1 480=0.365 8-0.007 X1+0.01 X2-0.223 X3Y1 450=0.536 3-0.009 X1+0.015 X2-0.389 X3 (2)Y1 420=0.497 2-0.007 X1+0.024 X2-0.427 X3 (3)Y1 380=0.181 6-0.002 X1+0.046 X2-0.365 X3 (4)Y1 360=0.045 3-0.002 X1+0.059 X2-0.369 X3 (5)从回归方程可见，在实验室研究的高炉渣成分配比下，提高碱度，MgO含量，可以降低炉渣黏度；提高Al2O3含量则提高炉渣黏度.渣中MgO[2,3]含量可避免渣中出现高熔点的正硅酸钙(2CaO·SiO2)，还可带入较多的O2-离子，减少Si-O，Al-O阴离子团的聚合度，破坏它们的网状结构，形成简单的单、双四面体结构，该结构的炉渣熔化温度较低，炉渣粘度低，流动性较好. 提高炉渣的二元碱度(CaO/SiO2)，能使熔渣中 O2-活度增大，使硅氧复合阴离子解体，从而使熔渣粘度下降，流动性改善.但当碱度>1.20时[4]，炉渣的粘度上升，炉渣的矿物结构发生了变化，炉渣中正硅酸钙(2CaO·SiO2)的数量增加，这部分高熔点矿物容易在炉渣中产生非均匀相，使炉渣熔化性温度急剧升高，流动性变差，短渣的性能逐渐增强，炉渣的稳定性也变差.随着Al2O3含量的增加，炉渣中Al2O3吸收氧离子构成 (AlO4)5-复合阴离子团的数量也随之增加，容易形成结晶能力很强的高熔点复杂化合物，如尖晶石(MgO·Al2O3，熔点为2 135 ℃)，铝酸一钙(CaO·Al2O3，熔点为1 600 ℃)等；形成大量的非均匀相，很容易结晶出固体存在于炉渣熔体中, 造成炉渣的粘度越来越大, 流动性变差.(1)高温条件下温度对黏度的影响最大，远超化学成分的影响.随着温度的降低，化学成分的影响逐渐显现；(2)在实验炉渣成分配比内，MgO对炉渣粘度影响随炉温波动甚微；(3)在炉温较低的情况下，Al2O3与碱度的变化将对炉渣产生较大影响.【相关文献】[1] 邹祥宇，张伟，王再义，等. 碱度和Al2O3含量对高炉炉渣性能的影响[J]. 鞍钢技术，2008，(4)：20-23.[2] 何环宇，王庆祥，曾小宁. MgO含量对高炉炉渣粘度的影响[J]. 钢铁研究学报，2006，(6)：11-14.[3] 茅沈栋，杜屏. 降低MgO含量对高炉渣粘度和熔化性温度的影响[J]. 钢铁研究学报，2015，27(9)：33-36.[4] 杨建炜. 高Al2O3高炉渣冶金性能的研究[D].保定：河北理工大学，2005.。

高炉使用含PMC矿炉料的配矿结构研究陈树军;刘凯;王小艾;吕庆【摘要】通过实验室模拟高炉内矿石的熔滴过程,对含PMC矿粉的烧结矿、球团矿与南非块矿搭配的炉料结构进行了研究.研究发现,烧结矿+球团矿的炉料结构模式的熔滴性能优于烧结矿+球团矿+块矿的炉料结构模式.其中,在6#方案65%烧结矿+35%球团矿的配比下,△Tds (熔融区间)值为132℃,△Pmax (最大压差)为4．990 kPa, S (总特性值)为296 kPa·℃,是6个方案中熔滴性能最优的方案.炉料中的碱金属是造成炉料透气性变差的主要原因,表现为S值随着碱金属负荷的增加而升高.增加炉料中以PMC为主的球团矿可以降低炉料的碱金属负荷,从而改善炉料的熔滴特性.%Through a simulation of droplet of ores in the blast furnace in the laboratory, an investigation was conducted on the raw materials structure composed of sinters,South Africa mines and pellets mainly containing PMC ore powders. The results indicated that the raw materials structure composed of sinters + pellets is better than that composed of sinters + pellet + South Africa mines. Among them, the△Tds val ue of scheme 6# is 132℃,the△Pmax is 4. 990 kPa, and the value of S is 296 kPa·℃, which is the best one in the simulation of droplet of ores. Furthermore alkali metals contained in the raw materials have a negative effect on the permeability , which can be improved by decreasing amount of alkali metals.【期刊名称】《材料与冶金学报》【年(卷),期】2016(015)003【总页数】8页(P159-165,170)【关键词】炉料结构;PMC磁铁矿;碱金属;碱度;熔滴性能【作者】陈树军;刘凯;王小艾;吕庆【作者单位】东北大学冶金学院，沈阳 110004; 河钢集团承钢分公司;华北理工大学冶金与能源学院，教育部现代冶金技术重点实验室，河北唐山 063009;河钢集团宣化分公司;华北理工大学冶金与能源学院，教育部现代冶金技术重点实验室，河北唐山 063009【正文语种】中文【中图分类】TF53在日益严峻的钢铁形势下，降低铁水成本,提高资源利用率，成为钢铁企业亟需解决的问题[1-3].因此，越来越多的企业提高了外矿的使用率.PMC精粉是一种含铁品位较高，同时含有较高钛、磷、铜、碱金属，且价格较低的铁矿粉.目前，使用PMC矿对高炉顺行的影响，尤其是对软熔滴落带影响的研究还较少.为了最大限度地使用PMC矿产资源，保证高炉冶炼顺行、高产，本文对PMC烧结矿、球团矿与南非块矿合理配比进行了研究.炉料结构没有统一固定的模式，高炉生产实践表明[4,5]，对炉料进行合理组织都可能获得较理想的冶炼效果.炉料结构的软熔滴落性能是影响高炉透气性指标的重要因素[6]，直接关系到高炉顺行.炉料结构的软熔滴落性能已经成为选择高炉冶炼合理炉料结构、判断和改变高炉软熔带形状的重要依据和手段.通过实验室模拟炉料在高炉冶炼状态下的还原过程，检测矿石的软化区间(ΔT1)、还原气的压力差(ΔPmax)、熔融区间(ΔTds)、总特性值(S)值等值，能够得到软熔带温度区间、高温区域透气性、焦炭高温反应性能、初渣流动性等重要参数，使熔滴试验结果与高炉的软熔带建立起联系，从而推定各种铁矿石在高炉内形成软化带、软熔带的相对部位，并预测它们对高炉料柱透气性及炉缸温度的影响，为高炉调整炉料结构提供理论基础[7-9].参考国内高炉实际生产的炉料结构[10]，试验采用了烧结矿+球团矿+块矿和烧结矿+球团矿的炉料结构模式，对不同配矿的熔融滴落性能进行了研究.1.1 试验原料试验所用烧结矿、球团矿均为实验室条件下所制，原料的化学成分如表1～表3所示.试验用的原料化学成分如表3所示.1.2 试验步骤试验采用熔融滴落模拟高温炉，其结构如图1所示.用直径为60 mm，高215 mm的石墨坩埚作为反应容器，试样总质量为214 g，其中矿石为170 g，焦炭为44 g；焦炭分为上下两层装入，荷重 9.8 N/cm2.试验过程：从室温到1 300 ℃ 的升温速率为10 ℃/min，从1 300 ℃ 到1 550 ℃ 的升温速率为5 ℃/min，保温30 min,升温过程通N2保护；炉温200 ℃时装入炉料，500 ℃时切换成由一氧化碳和氮气组成的反应气体，体积比为CO∶N2=30∶70，炉料收缩量为10%前保持气体流量为0.9 m3/h,收缩10%后不再调节气体流量，直至矿石熔融滴落，保存完数据后切换成氮气，流量0.3m3/h.试验过程中各参数的意义：分别以收缩率到达10%和40%代表软化开始温度和软化终了温度，用T10%和T40%表示，以压差陡升温度和渣铁开始滴落的温度代表熔化开始温度和滴落开始温度，用Ts、Td表示.ΔT1=T40% -T10%为软化区间，ΔTds=Td-TS为熔化区间，熔化开始时的压差用ΔPs表示，最大压差用ΔPmax表示.S值为综合衡量炉料熔滴性能的指标，S值越小代表熔滴性能越好.1.3 试验方案以实验室制备的烧结矿、球团矿为原料，按照一定的炉料结构进行熔滴试验，具体的试验方案如表4所示，各试验方案的化学成分如表5所示.炉料熔滴性能试验结果如表6所示.2.1 不同炉料结构的ΔT1比较不同炉料结构的ΔT1如图2所示.高炉软熔带在高炉冶炼过程中起到煤气二次分配器的作用，合理的炉料结构应该有利于理想的软熔带形成.试验中ΔT1是T40%和T10%的差值，其值的大小表征着软化温度区间的宽窄，其值越小说明软化温度区间越窄，矿石的软化性能越好.由图2可知：ΔT1由高到低的顺序为4#、5#、6#、3#、2#、1#.其中,1#方案的ΔT1最低,为180 ℃，软化温度区间最窄，炉料透气性阻力最小，对于高炉内煤气运动比较有利.结合表6可知，4#方案的T40%最高，达到了1 423 ℃，6#方案的最低，为1 373 ℃，二者相仅仅相差50 ℃.因此，6个方案的T40%相差得并不大，并且整体都落在了一个比较高的温度范围，所以其软熔带位置都比较低，高炉的块状带都相对较宽，透气性比较好.由以上分析可知，6个方案软化温度区间都比较窄.其中，1#方案的软化温度区间最窄，在冶炼条件相同时矿石的软熔带最薄，料柱的透气性最好，有利于高炉内煤气的运动.2.2 不同炉料结构的ΔTds比较不同炉料结构的ΔTds如图3所示.由图3可知：ΔTds由高到低的顺序为4#、5#、3#、2#、1#、6#.ΔTds是Td和Ts的差值.熔滴性能优良的炉料结构应具有较低的ΔTds.其中，6#方案的△Tds值为132 ℃，在6个方案中最低，熔滴带的温度区间最窄.现代高炉炼铁一般要求△Tds<100 ℃，1#方案的△Tds值为133 ℃，与6#没有太大的差别.因此，就△Tds指标而言，1#、6#方案都比较好.由表5可知，1#、6#方案的TFe含量都比较高，渣量相对较少，炉料易滴落，炉料透气性好，所以△Tds值比较低.由于炉料在高温下快速熔化对高炉顺行意义重大，所以现代高炉炼铁一般要求铁矿石的滴落温度要高.由表6可知，6#方案的Td值最低，为1 391 ℃，其余五个方案均在1 400 ℃以上.因此，就Td指标来看各个方案都达到了比较好的水平.具有较好熔融滴落性能的高炉原料结构应具有较高的Ts、Td和较低的ΔTds.综合考虑Ts、Td和ΔTds，炉料的熔滴性能以6#方案为最优.2.3 不同炉料结构与ΔPmax、S值关系(1)不同炉料结构ΔPmax的比较不同炉料结构ΔPmax如图4所示.由图4可以看出，整体上1#、2#、3#方案的ΔPmax高于4#、5#、6#方案.其中，3#方案的ΔPmax最高与具有相同炉料结构的1#相比高出近 2 kPa；然而，同为烧结矿+球团矿结构的4#、5#、6# 方案的ΔPmax相差并不大.如前所述，各方案的软化温度区间都比较窄，所以使ΔPmax产生区别的主要原因并不是软熔区间的不同造成的，通过表5可以看到1#、2#、3#方案的碱金属含量都比较高，会使焦炭的气化反应提前并且加剧，使料柱软熔带气窗的透气性大大降低，导致ΔPmax升高.因此，仅从ΔPmax指标来看，选择碱金属含量较低的4#、5#、6#方案，对于改善透气性指标，降低碱金属入炉比较有利.(2)不同炉料结构S值比较不同炉料结构S值如图5所示.由图5可以看出，1#、2#、3#方案的S值整体上高于4#、5#、6#方案.由S值的计算式:式中：Ts为熔化开始温度，℃； Td为滴落开始温度，℃；ΔPs为熔化开始时的压差，kPa；ΔPmax 为最大压差，kPa.可以看到，ΔPmax是S值的一个重要影响因素，因此，很多情况下作为熔滴性能综合评定指标的S值与ΔPmax表现出的规律很相似.本试验中6#方案的ΔPmax最低，炉料的透气性好，所以6#炉料结构的S值最低，熔滴性能最好.(3)炉料二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)与ΔPmax的关系炉料二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)与ΔPmax的关系如图6所示.由图6可知，△Pmax随二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)的变化呈先下降后稍有升高的趋势.二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)在1.60～1.80之间时，△Pmax都比较低.其中，6#方案碱度下的△Pmax最低.整体上看，1#、2#、3#方案的碱度下的△Pma x高于4#、5#、6#方案.从炉料结构上分析，1#、2#、3#方案的炉料结构与4#、5#、6#相比，区别主要是1#、2#、3#配入了一定量的南非块矿，而4#、5#、6#方案提高了球团矿的配比.由表3可知南非块矿的Rw(CaO)/w(SiO2)仅为0.027，而球团矿的二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)为0.27，是南非块矿的10倍，所以在提高球团矿的配比时，炉料的二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)就会增加.从试验结果看，炉料的二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)控制在一定范围内时，对于改善△Pm ax非常有利，所以生产中可以考虑提高球团矿的使用.而且由表2可知，本次试验所用球团矿中的PMC矿配比高达68.60%，因此，可以通过提高球团矿的配比达到优化炉料性能、提高PMC矿使用率的目的.从二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)对炉料透气性能影响上分析，炉料二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)在一定范围内时，△Pmax会随着二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)增加而降低[12,13]，当二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)超过一定值后，由于6个方案的炉料中均含有较高的TiO2，渣中的钙钛矿含量增加，使渣的黏度增大，导致△Pmax升高.而且，各方案的 Al2O3含量都比较高，高炉渣中Al2O3含量高会使炉渣黏度增加，影响料柱的透气性[14].综合以上分析，6#方案的碱度最有利于改善炉料的透气性.然而，高炉炼铁一般要求熔滴过程的△Pmax要低，最好△Pmax<1.764 kPa.在这一要求下，6个方案的最大压差均处在了较高的水平.所以，很有必要做进一步的研究.(4)炉料二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)与S值的关系炉料二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)与S值的关系如图7所示.由图7可知，总特性值S随着二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)的变化呈先减小后增大的趋势，其变化趋势与△Pmax随二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)的变化趋势一致.一般S值越小代表炉料的熔滴性能越好，6个方案中，6#方案的S值最低为 296 kPa·℃，是这几组方案中熔滴性能最好的方案.但是，与国际先进水平要求下的S<40 kPa·℃ 相比差距还是很大.如前所述，6#方案的△Pmax、ΔTd都是6个方案中最低的，所以6#方案的S值最低,熔滴性能最好.(5)炉料碱金属含量与ΔPmax的关系炉料碱金属含量与ΔPmax的关系如图8所示.由图8可知，随着炉料中碱金属负荷的增加，△Pmax呈增大的趋势.△Pmax增大，料柱透气性变差.由表3的原料成分可知，球团矿的钾钠含量是这三种矿中最低的，而南非块矿最高.碱金属是高炉中的有害元素，在高炉内会形成碱金属循环，积累到一定程度时会给高炉带来严重危害，而降低炉料的碱金属含量是控制碱金属危害的一个重要手段.所以在使用本试验中的炉料进行冶炼生产时，炉料的碱金属含量可以通过提高球团矿的配入量进行控制，同时也实现了提高PMC矿使用率的目的.由表5可以知道，1#、2#、3#方案的碱金属含量整体比4#、5#、6#方案高.碱金属对△Pmax的影响，主要是由于碱金属会加速炉料中焦碳的碳素溶损反应，使炭气化反应剧烈，焦炭气孔壁变薄，软熔带气窗的透气性降低，压差升高[15]；此外，在熔滴试验的铁矿石还原过程中，由于碱金属对还原反应具有正催化作用，使矿石中金属铁晶体生长加快，在相界面上产生应力，当应力积累到一定程度时，便产生大量的裂纹，导致粉化率升高，粉化加剧导致料层透气性变差，△Pmax升高.6个试验方案中，6#方案的K、Na含量最低，其△Pmax最小，熔滴性能最好.(6)炉料碱金属含量与S值的关系炉料碱金属含量与S值的关系如图9.由图9可知随着炉料中碱金属负荷的增加，S值呈增大的趋势.炉料中碱金属含量的增加，破坏了焦炭的强度，恶化了料柱的透气性，使△Pmax升高，熔滴性能变差，反映到S值上就是S值变大.取6#、3#试验后的焦炭进行电镜扫描，对比不同K、Na含量对焦炭的腐蚀程度如图10所示.图10(a)是6#方案下反应后的焦炭形貌，图10(b)是3#方案下反应后的焦炭形貌.由图10可以看到,由于3#方案的碱金属含量高于6#方案，所以反应后的焦炭表面腐蚀严重，气孔变大，气孔壁变薄，焦炭强度下降，料柱透气性变差，总特性S值升高.(1)6个方案的软熔区间都比较窄.其中，4#配矿方案T10%与T40%指标都比较高，在高炉中的相应位置最低；1#方案的软化温度区间最窄，在冶炼条件相同时料柱的透气性最好，有利于高炉内煤气的运动.(2)6#方案的△Tds值在六个方案中最低，熔滴温度区间最窄；1#方案的△Tds值与6#没有太大的差别，因此，就△Tds而言1#、6#方案的指标都比较好.(3)△Pmax随二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)的变化呈先下降后升高的趋势.其中，6#方案的△Pmax最低；S值随着二元碱度Rw(CaO)/w(SiO2)的变化呈先减小后增大的趋势.6个方案中，6#方案的S值最低为296 kPa·℃，是这几组方案中熔滴性能最好的方案.但是，与国际先进水平要求下的S<40 kPa·℃ 相比差距还很大，仍然有必要进行更进一步的研究.(4)随着炉料中碱金属负荷的增加，△Pmax、S值均呈增大的趋势.碱金属对炉料熔滴性能的影响主要是通过对焦炭反应性的催化作用实现的，在实际生产中碱金属的危害应该引起足够的重视.(5)整体上烧结矿+球团矿的炉料结构模式的熔滴性能优于烧结矿+球团矿+块矿的炉料结构模式.因此，在冶炼含PMC矿的炉料时应首先考虑烧结矿+球团矿的炉料结构模式.【相关文献】[1]王明军, 张丙怀, 阳海斌, 等. 南钢新2号高炉炉料冶金性能的研究[J]. 钢铁, 2008, 43(4): 14-17. 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