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    高爐煉鐵爐料中脈石的來源

    2022/3/31

      礦石中有用礦物伴生的無用的固體物質,其組成的礦物稱為脈石礦物,如鉻礦石中的橄欖石和輝石,銅礦石中的石英、絹云母、綠泥石等,鉛鋅礦石中的石英、方解石等不含鉛、鋅的礦物,金礦石中的石英、云母等不含金礦物,石棉礦石中的白云石和方解石等。脈石礦物主要是非金屬礦物,但也包括一些金屬礦物,如銅礦石中達不到綜合利用量的方鉛礦和閃鋅礦、硫鐵礦石中達不到綜合利用量的閃鋅礦和黃銅礦,都因量少不能綜合利用,而稱其為脈石礦物。通常通過選礦和其他方法除去,礦石中含脈石愈少,則其質量愈高。

      高爐所用生礦中,脈石主要指的是SiO2和Al2O3。脈石是高爐造渣的主要來源,非特殊礦冶煉形成的爐渣主要包括SiO2、Al2O3、CaO和MgO[1]。SiO2含量是決定渣量大小的關鍵,因此,在高爐冶煉選用生礦時,應盡量選擇低硅生礦。

      Al2O3含量影響爐渣的流動性,但在與SiO2比例在一定范圍時(0.1-0.3),有利于低溫燒結,改善燒結礦強度和冶煉性能。在入爐料中,CaO和MgO的加入可以減少石灰石和白云石的熔劑添加量,尤其是在開停爐過程中,爐渣堿度,包括二元、三元、四元堿度,對于爐渣堿度、流動性調節以及高爐爐況的恢復等起著關鍵的作用。

      脈石含量對煉鐵流程的影響

      在高爐所用原料中,燒結礦、球團礦和生礦中都含有脈石,脈石中SiO2含量的高低決定了燒結礦強度和反應性、球團礦的強度、以及高爐冶煉渣量的大小。渣鐵比高則會導致高爐冶煉焦比升高,使生鐵成本提高,為此,人們要在合理的配礦條件下尋求低硅的富礦粉作為入爐原料[3]。

      針對釩鈦礦燒結,不同SiO2 配比條件下,TiO2 含量的增加對燒結礦利用系數的影響均成正相關,其對轉鼓指數的降低作用較為明顯,大概每提高1% 的TiO2,轉鼓指數降低2% ~ 3%;TiO2 含量變化與低溫還原粉化指數呈正相關,在低硅下提高TiO2 含量,對RDI+3.15 的影響正向作用更加明顯。

      湛鋼高爐渣中鎂鋁比下降,由2016 年的0.49 降至2019 年的0.42 左右,年均鐵水溫度逐步上升,基本控制在1510 至1515℃之間,鐵水硫含量控制在0.026% 及以下,為煉鋼提供鐵水。隨著M/A 或者堿度的增加,爐渣溶化性溫度都是增加趨勢,爐渣粘度都有下降趨勢,考慮到熔化性溫度,M/A 和堿度不宜同時過高,二者為互補關系,當M/A 在0.4 至0.45 時,堿度在1.23 至1.25即可,爐渣粘度及熔化性溫度均合適。湛鋼高爐渣成分范圍落在1500℃條件下CaO-SiO2-MgOAl2O3四元系等粘度圖及等液相線圖稀疏部位,得出湛鋼高爐渣化學穩定性良好,高爐渣粘度符合高爐冶煉要求[4]。湛江高爐近年來取得了一系列的成績,如經濟指標持續提升,技術指標名列大高爐前列。高爐爐渣粘度及成分的合理控制是其實現這些目標的關鍵支撐。

      在高爐冶煉過程中,爐渣堿度增加有助于提高爐渣穿過焦炭層的能力,這主要是由于爐渣中SiO2質量分數降低,爐渣黏度降低,流動性變好,同時渣中SiO2質量分數降低也使得渣焦間潤濕性變差,有利于爐渣的流動[5]。在高爐軟熔帶以下,SiO2含量越高,爐渣粘度越大,對于氣流阻力和透液性都有較大的負面影響,因此,在高爐冶煉過程中,應保證合適的爐渣堿度。

      針對高爐爐渣的利用,有學者提出混合鐵尾礦渣與高爐渣制作合格礦棉,以提升高爐渣和礦渣的利用價值[6]。高爐渣作為礦渣棉原料的瓶頸是SiO2%含量稍低,而冀東地區鐵尾礦化學成分主要為SiO2,質量分數達到75%以上,這為鐵尾礦作為高爐熔渣的調質劑奠定了基礎(鐵尾礦是選礦過程中排出的固體或粉狀的殘渣)。2020年中國生鐵產量達到8億噸以上,按照渣鐵比330kg/t計算,爐渣產量在2.64億噸以上。通過這種方法提升爐渣的利用效果,對于企業來說可以達到一舉兩得的效果。

      鐵礦石中脈石含量的高低決定因素在于礦山和礦種,各大鋼企采用適合自身的處理方法,配合采購,在優化配礦、選礦、燒結、高爐冶煉等方面,提前做好工業試驗和分析,以實現對原料的選擇。

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