摘要：近兩年來(lái)大規(guī)模地興建和擴(kuò)建鋼鐵廠，增加了鐵礦與焦炭的需求，使得價(jià)格上漲。與此同時(shí)，鐵精礦品位下降，焦炭灰分上升。如何合理配礦，成為當(dāng)前必須認(rèn)真研究的課題。筆者首先論述了高爐的合理爐料結(jié)構(gòu)，探討了如何做到高爐煉鐵合理配礦。

關(guān)鍵詞：高爐煉鐵；爐料結(jié)構(gòu)；合理配礦

一、前言

作為國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，鋼鐵工業(yè)是一個(gè)評(píng)判國(guó)家工業(yè)化水平的重要指標(biāo)。鋼鐵企業(yè)要想在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得一席之地就必須降低生產(chǎn)成本，走低消耗、高品質(zhì)的發(fā)展道路，這就要求企業(yè)不僅要積極的采用先進(jìn)的技術(shù)還要注重高爐煉鐵的合理配礦，優(yōu)化配料。

二、關(guān)于高爐的合理爐料結(jié)構(gòu)

所謂合理的爐料結(jié)構(gòu)，是指在一定時(shí)期和一定的資源條件下，合理搭配燒結(jié)礦、球團(tuán)礦和天然塊礦，使煉鐵獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)高爐結(jié)構(gòu)的演變經(jīng)歷了3個(gè)階段，20世紀(jì)50年代以前，基本上是天然塊礦。天然富礦日益匾乏，選礦技術(shù)發(fā)展，于是出現(xiàn)了人造富礦。50年代至70年代，自熔性燒結(jié)礦逐漸成為主要原料。鋼鐵工業(yè)迅速發(fā)展，從70年代開(kāi)始進(jìn)口鐵礦粉，以補(bǔ)燒結(jié)原料的不足，同時(shí)受國(guó)外煉鐵技術(shù)的啟發(fā)，開(kāi)始生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦，隨之而來(lái)，出現(xiàn)了高堿度燒結(jié)礦配酸性球團(tuán)礦，或高堿度燒結(jié)礦配球團(tuán)礦和天然塊礦。

全世界高爐的爐料結(jié)構(gòu)大致有3種類型，在亞洲，中國(guó)及日本的高爐基本采用高堿度燒結(jié)礦為主配合酸性球團(tuán)礦及天然塊礦；在北美洲則球團(tuán)礦成為高爐的主要爐料；歐洲德國(guó)博萊門(mén)鋼鐵公司及荷蘭霍戈文鋼鐵公司的高爐爐料中燒結(jié)礦、球團(tuán)礦各占一半。不同地區(qū)的高爐爐料結(jié)構(gòu)之所以有如此巨大的差別，基本是由鐵礦資源條件決定的。生產(chǎn)實(shí)踐證明，不論哪一種爐料結(jié)構(gòu)都能夠獲得優(yōu)異的冶煉效果。

三、高爐煉鐵合理配礦研究

高爐合理配礦的原則應(yīng)當(dāng)是：從國(guó)內(nèi)外能夠得到鐵礦資源；滿足燒結(jié)或球團(tuán)及高爐的工藝要求以及獲得最低的生鐵成本。我國(guó)的高爐生產(chǎn)能力、地理位置和國(guó)內(nèi)外鐵礦資源，決定了我國(guó)高爐的爐料仍然以燒結(jié)礦為主，球團(tuán)礦的比重應(yīng)當(dāng)逐步上升。

1.高爐爐料的合理配置

燒結(jié)礦、球團(tuán)礦和天然富礦是高爐的基本爐料，合理的爐料搭配即充分有效的利用全球鐵礦資源，從而使得高爐冶煉技術(shù)得到優(yōu)化，最終達(dá)到節(jié)約資源，降低成本的效果。優(yōu)化高爐的爐料結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)高爐強(qiáng)化冶煉的根本保證。合理的爐料結(jié)構(gòu)可以提高爐料的還原性，使得高爐冶金性能的各項(xiàng)指標(biāo)如軟熔滴落、還原后粉化和膨脹性等得以改善。優(yōu)化高爐的爐料結(jié)構(gòu)是有效降低鋼鐵生產(chǎn)成本的有效途徑。現(xiàn)階段，我國(guó)高爐的爐料結(jié)構(gòu)主要有三種結(jié)構(gòu)形式：高堿度燒結(jié)礦配加部分酸性球團(tuán)礦、高堿度燒結(jié)礦配加部分塊礦和酸性球團(tuán)礦、酸性球團(tuán)礦配加少部分高堿度燒結(jié)礦。除了依靠改進(jìn)天然富礦、燒結(jié)礦和球團(tuán)礦之間的成分配搭以達(dá)到優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)的目的外，作為爐料中重要組成部分的燒結(jié)礦、球團(tuán)礦，其自身的配料優(yōu)化也是改善高爐爐料結(jié)構(gòu)、提高高爐經(jīng)濟(jì)效益的有效方法和途徑。

2. 高爐燒結(jié)礦的配料

（1）燒結(jié)礦配料中溶劑的堿度要大于1.8，若其堿度低于1.8則會(huì)阻礙鐵酸鈣系形成固結(jié)相，從而影響到燒結(jié)礦的質(zhì)量。

（2）燒結(jié)礦需要較高的鐵品位，TFe大于/等于60%，SiO2小于4.5%。這樣可以幫助高爐煉鐵實(shí)現(xiàn)高噴煤、低渣比和低焦比的目的，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（3）燒結(jié)礦應(yīng)保持較低的 FeO含量小于5%，若FeO 含量過(guò)高則會(huì)降低燒結(jié)礦的還原性，降低高爐冶煉過(guò)程中的煤氣的利用率，使得焦炭的能耗增加。由于我國(guó)在冶煉燒結(jié)礦時(shí)其燃料的粒度不夠細(xì)致、成分比重過(guò)多，且磁鐵精礦也被大量的用于冶煉之中，因而在我國(guó)現(xiàn)階段不少鋼鐵企業(yè)在生成燒結(jié)礦時(shí)以高 FeO 含量來(lái)增強(qiáng)燒結(jié)礦的強(qiáng)度，這種燒結(jié)礦不僅還原性差，而且其抗磨性和抗壓性都會(huì)很差，致使燒結(jié)礦的質(zhì)量不穩(wěn)定。合理的燒結(jié)礦混勻礦配料中要注重對(duì)礦粉種類的選擇，應(yīng)當(dāng)盡量選用巴西的鐵礦鐵礦粉，其不僅鐵品位高而且擁有較高的燒結(jié)性能。雖然與澳大利亞相比，巴西礦石的運(yùn)費(fèi)較高，但巴西粉與澳粉相比其結(jié)構(gòu)要致密很多，而在燒結(jié)混合料中，致密型礦石與燒結(jié)礦的還原性呈正比例的關(guān)系，巴西礦粉是我國(guó)提高燒結(jié)礦品位的首選鐵礦。同時(shí)，燒結(jié)原料中應(yīng)當(dāng)采用國(guó)產(chǎn)精礦搭配進(jìn)口礦粉，達(dá)到平衡 Al2O3和控制高爐爐渣中 Al2O3和 SiO2水平的作用。但由于國(guó)內(nèi)精礦的鐵品位平均在62%左右，鋼鐵企業(yè)應(yīng)特別注重選礦廠選礦的品位。依據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的高爐工藝水平，燒結(jié)礦的理想水平應(yīng)當(dāng)滿足含SiO2大于等于4%；爐渣重量在300千克左右，所含 Al2O3小于16%。

3.球團(tuán)礦的配料

（1）選用的鐵精礦應(yīng)具有低SiO2含量和高鐵品位，其中SiO2小于3.5%，TFe大于/等于65%。這樣配比的球團(tuán)礦有利于減少高爐冶煉的爐渣量。

（2）球團(tuán)礦中添加適量的鎂，這樣不僅可以增強(qiáng)高爐爐渣的流動(dòng)性而且還可以解除高爐冶煉過(guò)程中的低溫還原粉化和膨脹狀況。當(dāng)前我國(guó)球團(tuán)礦在產(chǎn)量和質(zhì)量上都有待提升，高爐冶煉所用的球團(tuán)礦以進(jìn)口為主，如若可以利用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的鐵精礦冶煉球團(tuán)礦則可以極有效的優(yōu)化我國(guó)的高爐爐料結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到節(jié)約生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。球團(tuán)礦的配料應(yīng)當(dāng)以國(guó)產(chǎn)高品位的精礦粉為首選，激勵(lì)選礦工廠引用先進(jìn)的選礦方法以改善精礦品位，在礦山完成球團(tuán)礦的生產(chǎn)。如此一來(lái)不僅可以提高礦山的經(jīng)濟(jì)效益還可以最大限度的節(jié)約生產(chǎn)資源，減少環(huán)境污染。目前我國(guó)球團(tuán)礦配料依舊主要進(jìn)口于巴西，其南部為片狀結(jié)構(gòu)的鏡鐵礦，w（TFe）為98.0%；其北部為赤鐵礦，w（TFe）為66.80%。據(jù)大量實(shí)踐證明，國(guó)產(chǎn)磁精礦搭配巴西進(jìn)口精礦在較高焙燒溫度的條件卜進(jìn)行球團(tuán)礦的生產(chǎn)可以有效的提高球團(tuán)礦的含鐵品位。

四、高爐合理配礦的計(jì)算實(shí)例

以某大型鋼鐵公司所屬鐵礦山為例，該礦山年產(chǎn)礦石4500萬(wàn)t，用單一磁選工藝，年產(chǎn)磁選鐵精礦1600萬(wàn)t，平均品位w（Fe）=66.52%，，w（SiO2）=6.44%，成本為302元/t。采用編制的采礦、選礦、燒結(jié)（球團(tuán)）、煉鐵系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析軟件，用下列4個(gè)方案進(jìn)行了測(cè)算。

方案1：全部采用單一磁選，600萬(wàn)t磁選精礦w（Fe）=66.52%，w（SiO2） =6.44%，生產(chǎn)球團(tuán)礦，1000萬(wàn)t磁選精礦生產(chǎn)燒結(jié)礦。煉鐵爐料中球團(tuán)與燒結(jié)的比例為4：6。

方案2：全部采用磁、浮選工藝，磁、浮選精礦（w（TFe）=69.20%，w（SiO2）=3.44%）其中640萬(wàn)t生產(chǎn)球團(tuán)礦，其余生產(chǎn)燒結(jié)礦。

方案3：用240萬(wàn)t巴西精礦粉（w（TFe）=66. 58%，w（SiO2）=0.85%），取代A礦山年產(chǎn)之磁、浮選精礦，配加自產(chǎn)磁選精礦445.71萬(wàn)t，生產(chǎn)球團(tuán)礦。其余的900.83萬(wàn)t磁選精礦生產(chǎn)燒結(jié)礦。

方案4：用360萬(wàn)t澳大利亞燒結(jié)粉（w（TFe）=63.64%，w（Si02）=4.5%），取代360萬(wàn)t磁選精礦，配545萬(wàn)t磁選精礦生產(chǎn)燒結(jié)礦，其余為658.11萬(wàn)t磁、浮流程選的鐵精礦生產(chǎn)球團(tuán)礦。

球團(tuán)、燒結(jié)、煉鐵的各項(xiàng)工藝參數(shù)均選用該公司平均先進(jìn)指標(biāo)，未作工藝參數(shù)的優(yōu)化處理。對(duì)4個(gè)方案的計(jì)算結(jié)果列于表1。

表14種配料方案計(jì)算結(jié)果

從表8可見(jiàn)，方案2的效果最好，表明礦石品位愈高，經(jīng)濟(jì)效益愈好，但未必能夠?qū)崿F(xiàn)。因?yàn)闊Y(jié)礦含Si02只有3. 66%，雖然堿度（Ca0/Si02）高達(dá)1. 8，強(qiáng)度恐難保證。第3，4方案的經(jīng)濟(jì)效益也優(yōu)于第1方案。應(yīng)當(dāng)聲明的是，以上4個(gè)方案，僅能作為例子，隨著精礦的價(jià)格變化，生產(chǎn)技術(shù)的革新，經(jīng)濟(jì)效益會(huì)發(fā)生變化。因此，對(duì)于某一個(gè)具體的鋼鐵公司應(yīng)當(dāng)經(jīng)常對(duì)高爐配礦進(jìn)行計(jì)算。

五、結(jié)語(yǔ)

要實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵的合理配礦，必然要以高質(zhì)量的爐料為基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)鐵礦的產(chǎn)生，降低生產(chǎn)成本，提高冶煉指標(biāo)，除了優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)、優(yōu)化爐料配料以外，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)高爐設(shè)備大型化和電子化。就某一個(gè)鋼鐵公司而論 ，要根據(jù)它所在的地理位置和資源條件，經(jīng)過(guò)科學(xué)的計(jì)算，確定該公司煉鐵的合理配礦。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂慶：《石鋼燒結(jié)配加馬來(lái)西亞粉燒結(jié)性能的研究》，《河北冶金》， 2011年05期

[2]孔令壇：《中國(guó)煉鐵原料的技術(shù)進(jìn)步和展望》，《中國(guó)冶金》， 2003年04期

[3]賈秀鳳 沙玉鐸：《燒結(jié)提產(chǎn)的生產(chǎn)實(shí)踐》，《寶鋼技術(shù)》， 2010年04期