炉料结构[炉料结构]

炉料结构(burden design)

高炉炼铁时装进高炉的含铁炉料的构成。是指自然富铁矿(块矿)、烧结矿和球团矿三类炉料在使用时的搭配组合，其他少量的含铁料如钢渣、废铁等不包含在炉料结构的概念之中。高炉使用的自然富矿和球团矿按它们脉石的性质分为酸性矿、半自熔性矿(CaO／SiO2在0．5左右)和自熔性矿(CaO／SiO2在1．0～1．2)；而烧结矿则分为酸性烧结矿、自熔性烧结矿(CaO／SiO2在1．15～1．35)和高碱度烧结矿(CaO／SiO2在1．6以上)等3种。长期的生产实践表明，还没有哪一种含铁炉料在单一使用时，能够完全满足高炉强化冶炼的要求。生产厂要根据自己的矿石供给情况和各种矿石的特性，确定它们的公道配比，以使高炉获得良好的技术经济指标和经济效益。这种公道搭配称为公道炉料结构。

发展简史

20世纪50年代前，自然富块矿是高炉冶炼的主要原料。由于自然矿的脉石大部分是酸性的，冶炼时要往高炉内加很多熔剂(石灰石和白云石)，再加上自然矿的冶金性能差，高炉冶炼指标差，最突出的是渣量大、产量低、焦比高。进进50年代，烧结矿生产迅速发展，由原来仅是处理矿山粉末和钢铁厂含铁粉尘的手段，发展成富矿粉和粗粒度磁精矿粉造块的主要方法。特别是将本应加进高炉的石灰石粉碎成<3mm的细粉配进烧结料中生产出自熔性烧结矿后，它成为高炉使用的主要含铁炉料，由于它不仅解决了石灰石进高炉使焦比升高的题目，而且其性能比普通烧结矿和自然富块矿好，使高炉的冶炼指标得到改善。所以发展到将冶金性能不好的富矿粉碎到8mm以下再进行烧结。同时自熔性烧结矿还使高炉配料简化到只有烧结矿和焦炭，为高炉上料自动化创造了很好的条件。后来在生产中又发现自熔性烧结矿的强度差，还原性也不很好，限制了高炉强化和生产指标的进一步改善。这样从60年代后期开始生产碱度为1．7～2．2的高碱度烧结矿，克服了自熔性烧结矿的缺点。尤其是进进70年代后，用低温烧结法生产出以针状铁酸钙为黏结相的低FeO高还原性的高碱度烧结矿进一步改善了烧结矿的性能，为高炉冶炼提供了很好的含铁炉料。但是这种烧结矿不能在高炉冶炼中单独使用，由于完全使用高碱度烧结矿冶炼时，形成的终渣的碱度超过了冶炼答应的范围，高炉冶炼提供不了高碱度烧结矿熔化性温度所要求的高温。所以这种高碱度烧结矿必须与酸性含铁炉料配合使用形成公道的炉料结构。球团矿是处理极细精矿粉的另一种人造富矿，它是靠赤铁矿再结晶和晶体长大固结的，可以使用很纯的精矿粉，所以含铁品位高而且强度很高。长期生产的是酸性(氧化)球团矿，单独使用它冶炼也需要往高炉内加很多熔剂而影响了高炉冶炼指标。近10余年来球团矿生产技术有了很大进步，能够生产性能良好的半自熔性球团矿和自熔性球团矿，成为北美和北欧高炉冶炼的主要含铁炉料。但是大部分球团厂仍生产含MgO酸性球团矿和半自熔性球团矿作为高碱度烧结矿的配合料。

组织原则和类型

组织公道炉料结构应依据的原则有三：(1)高炉不加或少加石灰石，造出适宜碱度的高炉渣；(2)使炉料具有良好的高温冶金性能，在炉内形成公道、稳定的软熔带，以利于高炉强化和进步冶炼效果；(3)矿种不宜过多，以2～3种为宜，由于复杂的炉料结构将给企业治理和高炉生产带来困难。公道的炉料结构依具体情况有所不同，大致可回纳为6种，其中高碱度烧结矿配以适量的酸性炉料已成为举世公认的公道炉料结构并得到了广泛应用，特别是对于没有固定铁矿石基地，具有多种外来矿源的工厂，这种炉料结构形式更具广泛的实用性和应变性。

高碱度烧结矿配加酸性球团矿 这种形式的炉料结构已为很多国家广泛采用。高碱度烧结矿与酸性球团矿的最佳进炉配比取决于矿源和高炉冶炼的综合经济效益。一般以高碱度烧结矿为主，酸性球团矿为辅。中国鞍山钢铁公司、本溪钢厂、杭州钢铁厂等都有这种炉料结构。如杭州钢铁厂3号高炉(255m3)，采用50％～55％高碱度烧结矿(TFe44．5％，CaO／SiO2=2．3)，配加45％～50％酸性球团矿(TFe56％，CaO／SiO2=0．3)，取得了增铁节焦的明显效果。美国钢铁联合公司绍姆森钢厂的高炉炉料结构是：55％高碱度烧结矿(TFe54．34％，CaO／SiO2=2．03，MgO2．13％)，配加30％酸性球团矿(TFe63％，SiO25．5％)和15％块矿。高炉不加石灰石，渣量为246kg／t。日本一些高炉也采用这类炉料结构。

高碱度烧结矿与酸性烧结矿配合 这是取酸性烧结矿强度好的优点而组合的一种炉料结构形式，前苏联下塔吉尔钢铁厂采用碱度2．2和0．9两种高、低碱度烧结矿相配合的炉料结构，比单用碱度1．15的自熔性烧结矿效果好。高炉增产2．8％，焦比降低1．5％。中国酒泉钢铁厂等也成功地采用了这种炉料结构进行生产。

高碱度烧结矿配加自然富铁矿 在有自然富铁矿资源或来源的地区，适宜采用这种炉料结构模式。它工艺流程简化，只需组织高碱度烧结矿的生产和自然富铁矿的整粒(见铁矿石整粒)和混匀(见矿石中和混匀)处理。日本由于大量进口自然富铁矿，其矿粉用于生产高碱度烧结矿，常配加15％～20％块矿进炉。中国宝山钢铁(团体)公司，上钢一厂，梅山冶金公司等厂因进口澳大利亚等国的自然富铁矿，也采用这种炉料结构。

高碱度烧结矿配加硅石 这种结构主要用于生产铸造生铁和高炉硅铁合金。在使用高品位低SiO2铁精矿生产高碱度烧结矿的条件下，为了增加铁中易还原的硅源和调节炉渣碱度，生产中配加一定量的硅石(含SiO290％以上)。本溪钢铁公司一炼铁厂，梅山冶金公司高炉冶炼铸造生铁时都采用过这种炉料结构。

酸性球团矿为主配加高碱度烧结矿 这在美国使用过细铁燧岩精矿大量生产酸性球团矿的特定条件下，是一种很流行的炉料结构形式。如伯恩斯港厂3000m3级高炉曾使用100％酸性球团矿冶炼，在无喷吹燃料条件下，获得利用系数1．7t／(m3·d)，焦比575kg／t的效果。后来采用60％酸性球团矿配加40％高碱度烧结矿((CaO+MgO)／(SiO2+Al2O3)=2．0～3．0)的炉料结构，使高炉利用系数达到2．0t／(m3·d)左右，综合焦比降低到456kg／t(进炉焦比405kg／t)。印第安纳厂7号高炉(4200m3)采用75％酸性球团矿和25％高碱度烧结矿的炉料结构，获得了利用系数1．815t／(m3·d)，综合焦比513kg／t(进炉焦比491kg／t)的良好指标。中国一些中、小型高炉也采用这种以酸性球团矿为主的炉料结构。

酸性球团矿和自熔性球团矿配合 以前北美的一些高炉单纯使用酸性球团矿冶炼，除带来石灰石大量进炉，焦比升高等弊端外，还因其在高炉内产生还原膨胀粉化，导致炉况不顺。近年来随着半自熔性球团矿和自熔性球团矿的生产，酸性球团矿已部分或全部被取代。加拿大多发斯柯厂(Dofasco)2号高炉(906m3)，使用CaO／SiO2=0．8～1．0，含MgO1．5％～1．7％的这种自熔性球团矿，增产2．6％，焦比降低12％，澳大利亚怀阿拉厂2号高炉(1543m3)使用80％的CaO／SiO2=1．19、含MgO1．93％的自熔性球团矿冶炼，同使用80％酸性球团矿冶炼相比较，利用系数进步12．4％，综合焦比降低5．2％，煤气利用率进步3．4％。日本加古川厂通过加进MgO进步球团矿气孔率并使球团碱度CaO／SiO2从1．25进步到1．5。这种球团矿膨胀率低于14％，冶金性能近于熔剂性烧结矿。因此采用酸性球团矿同含MgO的自熔性或熔剂性球团矿相配合是一种正在发展、很有前途的新型炉料结构。