喻冰鶴，曾敏學(xué)

（新余鋼鐵集團(tuán)有限公司，江西 新余 338000）

對(duì)于高爐冶煉而言，冶煉出優(yōu)質(zhì)合格的鐵水是其主要目的，而高爐渣，則是在整個(gè)高爐冶煉的過(guò)程中的無(wú)法避免的的副產(chǎn)品，高爐渣的熔化性、流動(dòng)性和金屬回收率等冶金性能對(duì)高爐順行及鐵水質(zhì)量有關(guān)鍵性的作用。高爐渣的粘度、熔融的溫度以及金屬的回收率則是高爐冶煉的重要因素。根據(jù)高爐礦渣冶金性能分析結(jié)果，本文提出優(yōu)化爐渣的系數(shù)，降低礦渣粘度和熔化溫度，從而達(dá)到提高鐵回收率的目的。

為了提高高爐的生產(chǎn)效率、降低了渣中帶鐵量，鐵金屬收得率達(dá)到了99.75%。

1 高爐渣熔化性能的分析

1.1 爐渣的熔化溫度

爐渣的熔化溫度理論上是相圖上的液相線溫度，或者是爐渣加熱和上升過(guò)程中使得其固踢形態(tài)完全消失的最低溫度。如圖1所示闡述了二元堿度、MgO、 A1203含量以及溫度對(duì)高爐渣熔化溫度的影響規(guī)律，隨著二元堿度和A1203含量的增加，熔渣的熔化溫度逐漸升高;相反，隨著二元堿度和A1203含量的增加，熔渣的熔化溫度逐漸升高;相反，隨著MgO含量的增加，熔渣的熔化溫度降低，但MgO含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致出渣困難。

圖1 爐渣熔化溫度隨堿度、MgO含量、A1203含量的變化曲線

熔化溫度是爐渣的重要特性之一，既不能太高也不能太低，爐渣的熔化溫度太高，會(huì)引起電荷鍵合，導(dǎo)致爐渣鐵難以分離，影響鐵水質(zhì)量；爐渣的熔化溫度過(guò)低，會(huì)降低爐膛中爐渣的熱量，爐膛活性不足，從而影響高爐的正常冶煉。適當(dāng)?shù)娜刍瘻囟扔绕渲匾氖牵梢酝ㄟ^(guò)優(yōu)化熔渣系統(tǒng)并調(diào)整熔煉場(chǎng)所中熔渣的化學(xué)成分來(lái)控制熔解溫度。

1.2 熔融溫度

熔解溫度只是說(shuō)明晶體完全消失和變?yōu)榫|(zhì)的溫度。爐渣加熱時(shí)變成液相，但有一部分爐渣（尤其是酸性爐渣）不能完全在均相液相中自由流動(dòng)，濃度仍然很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高爐正常生產(chǎn)的要求。因此，熔化溫度不能等于爐渣的自由流動(dòng)溫度。由此，可以提出了一個(gè)新的概念-熔化溫度。熔化溫度直接關(guān)系到高爐的光滑程度和爐渣的排出量。通過(guò)一系列科學(xué)手段精準(zhǔn)調(diào)整化學(xué)成分及其比例可以適當(dāng)控制爐渣的熔化化學(xué)溫度從而為現(xiàn)場(chǎng)冶煉提供有效的理論以此指導(dǎo)高爐爐渣的流動(dòng)性能，分析爐流性能直接影響高爐的平整度，爐渣粘度判斷爐渣性能的指標(biāo)，對(duì)爐渣的流動(dòng)性起決定作用。與此同時(shí)，爐渣的化學(xué)成分對(duì)粘度有特別重要的影響。在相同溫度下，堿度和含量在一定范圍的MgO可降低爐渣的粘度，而A1203的含量對(duì)爐渣的流動(dòng)性影響則很小。

2 高爐渣流動(dòng)性能分析

流動(dòng)性能對(duì)高爐的光滑度起到?jīng)Q定性的作用，爐渣粘度可以直接作為判斷爐渣性能的重要指標(biāo)，對(duì)爐渣的流動(dòng)性起決定作用。 爐渣的化學(xué)成分對(duì)粘度具有著非常重要的影響。 在相同溫度下，一定范圍內(nèi)的堿度和一定范圍內(nèi)含量的MgO可降低爐渣的粘度。 A1203的含量則對(duì)爐渣的流動(dòng)性影響很小。

2.1 堿度對(duì)高爐渣黏度的影響

堿度的影響。CaO與Si02是決定爐渣性能的兩種主要成分，二者之和常高達(dá)70%以上。當(dāng)原料條件不變時(shí)，堿度在一定程度上決定了爐渣的熔化性、黏度以及脫硫能力。從實(shí)情和實(shí)驗(yàn)得知：爐渣w(CaO)/w(Si02)的值在0．8～1．2之間時(shí)黏度達(dá)到最低，如果之后繼續(xù)增加堿度，黏度就會(huì)急劇升高；當(dāng)W(CaO)/w(Si02)<0．8時(shí)，隨著堿度的降低，黏度也會(huì)升高。

圖2 堿度與爐渣黏度間的關(guān)系

2.2 MgO對(duì)高爐渣黏度的影響

在一定范圍內(nèi)，隨爐渣中MgO成分的增加，其黏度則下降，二者呈現(xiàn)出反比例增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。當(dāng)MgO含量不超過(guò)10%時(shí)，黏度降低。隨著爐渣中MgO含量的提高，爐渣黏度受堿度提高的影響將明顯降低。因此，從改善爐渣流動(dòng)性、提高穩(wěn)定性的角度看，爐渣中含6%～8%的MgO是特別科學(xué)合理的。這種渣具有很強(qiáng)的流動(dòng)性，當(dāng)爐溫和渣中其他成分變化時(shí)，仍然能保持較好的流動(dòng)性，其良好的流動(dòng)性有利于高爐的順行，并能充分排出爐內(nèi)的渣鐵。

圖3 MgO含量與爐渣黏度間的關(guān)系

2.3 A1203對(duì)高爐渣黏度的影響

A1203具有助熔作用，將其加入堿度高的渣中能夠起到降低黏度的作用。當(dāng)w(A1203)>15%時(shí)，隨著A1203含量增加，爐溫的熔化性溫度和黏度升高。但對(duì)于小高爐來(lái)說(shuō)，則易造成爐缸堆積的問(wèn)題。

在CaO-SiOrA1203-MgO四元渣系中，A1203表現(xiàn)出兩性性質(zhì)。其具體表現(xiàn)為：隨著A1203含量的增加，黏度先增加而后減小。各種成分的增加可以通過(guò)添加各種熔劑實(shí)現(xiàn)，如：石灰石和白云石。但是在高爐的操作中，增加熔劑的同時(shí)也增加了渣量，造成總體生產(chǎn)效率降低和生產(chǎn)成本增加的不利影響。

圖4 A1203含量與爐渣黏度間的關(guān)系

控制爐渣黏度，需要合理把握高爐渣的粘度，當(dāng)黏度過(guò)高，就會(huì)出現(xiàn)放渣口凝渣、渣鐵分離困難的現(xiàn)象，但高黏度的爐渣可以在爐內(nèi)形成一層渣皮，起保護(hù)爐襯的作用；當(dāng)黏度較低，流動(dòng)性較強(qiáng)，就會(huì)不斷沖刷爐襯，縮短高爐壽命。

3 高爐渣鐵分離分析、措施

高爐冶煉需要具有適宜的熔化性、流動(dòng)性和良好的渣鐵分離性能的高爐渣。高爐冶煉中稍有失誤就會(huì)使?fàn)t溫堿度過(guò)高、過(guò)低，直接影響爐渣的熔化性、流動(dòng)性和渣鐵分離性能，進(jìn)一步影響生產(chǎn)效益。事實(shí)證明，改善渣鐵分離性能能夠改善爐渣化學(xué)成分，提高爐渣流動(dòng)性，具體措施如下：

3.1 爐渣性能改善一一合理堿度

10號(hào)高爐的爐渣堿度原控制在1.22～1.24，后改至爐渣堿度1.18～1.20，且[si]控制在0.35%～0.45%，有助于激發(fā)渣中SiO2的活度，一方面可以控制SiO氣體的揮發(fā)，另一方面能夠使?fàn)t渣在穿越滴落帶時(shí)增強(qiáng)對(duì)SiO氣體的吸收能力，因此渣鐵匹配合適可以抑制SiO的形成，提高爐渣流動(dòng)性。

表1 2017年與2018年[si]對(duì)比

表2 2017年與2018年堿度對(duì)比

3.2 爐渣性能改善一一提高爐造Mg0

10號(hào)高爐在操作中發(fā)現(xiàn)爐渣中A1203超過(guò)16%后，爐渣的黏度就會(huì)提高，而對(duì)爐渣流動(dòng)性產(chǎn)生不利影響，但可以通過(guò)提高爐渣中MgO 的含量的方式來(lái)改善爐渣的流動(dòng)性，與此同時(shí)，Mg0可以使?fàn)t渣的表面張力增加，減少爐渣與能鐵的接觸面積，使渣鐵分離效果最佳。10號(hào)高爐渣中MgO在7.5～8.5%，鐵水爐渣流動(dòng)性最適合。

3.3 控制好鐵水物理熱

利用系數(shù)的提高使冶煉周期縮短，軟熔帶降低以及高溫區(qū)下移。如果爐渣熔化溫度太低，就會(huì)減少爐渣帶人爐缸中的熱量，熱量不達(dá)標(biāo)，從而影響正常的高爐冶煉。所以，提高爐渣的熱量，增加爐缸熱儲(chǔ)備是非常必要的。與此同時(shí)，鐵水物理熱也會(huì)有一定的提高當(dāng)前10號(hào)高爐條件下，鐵水物理熱基本控制1500℃～1520℃之間。

4 效果

通過(guò)對(duì)爐溫和堿度的控制，以及對(duì)鐵水物理熱要求，10號(hào)高爐出鐵過(guò)程中，爐渣流動(dòng)性明顯改善，渣中帶鐵量明顯減少，鐵的回收率上升。全年鐵的回收率平均值為99.75%，較2017年高出0.27%。

圖5 2017年與2018年鐵的回收率對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

（1）本文就高爐高爐渣成分及冶金性能進(jìn)行分析。根據(jù)實(shí)際冶煉當(dāng)中的高爐渣成分總結(jié)出其各成分變化范圍由熔化溫度圖、粘度圖得出新鋼10號(hào)高爐爐渣具有良好的流動(dòng)性性及化學(xué)穩(wěn)定性的爐渣。

（2）高爐煉鐵的過(guò)程就是煉渣的過(guò)程，好渣寓示好鐵。高爐中高爐渣的成分的組合及優(yōu)化對(duì)高爐的順行及鐵水的有效回收起關(guān)鍵性的作用。

（3）在保證爐缸工作活躍性的同時(shí)，確保物理熱1500-1520℃，[Si]：0.35～0.45%，減少高爐溫、高堿度操作，可以大幅度提高金屬收得率。