MgO對(duì)燒結(jié)過(guò)程及燒結(jié)礦性能的影響分析

呂凱

摘 要：在鋼鐵冶煉中，MgO的含量是控制燒結(jié)礦性能的主要指標(biāo)之一，尤其對(duì)于高爐冶煉而言，適量的MgO能夠改善爐渣的流動(dòng)性、穩(wěn)定性及冶金性能，提升冶煉的效率和質(zhì)量。結(jié)合相應(yīng)的試驗(yàn)，分析了MgO對(duì)燒結(jié)過(guò)程及燒結(jié)礦性能的影響，希望能夠?yàn)闊Y(jié)礦中MgO含量的控制提供一些參考。

關(guān)鍵詞：MgO；燒結(jié)過(guò)程；燒結(jié)礦性能；爐渣

中圖分類號(hào)：TF046.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.109

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的不斷加快，各國(guó)之間的經(jīng)濟(jì)、文化交流日益密切，進(jìn)口礦產(chǎn)的比例不斷增加，礦產(chǎn)原料中Al2O3的含量有了顯著提高，能夠有效降低燒結(jié)液相的黏度，為氧離子的擴(kuò)散提供便利，有利于燒結(jié)氧化，生成更多的鐵酸鈣。如果Al2O3的含量相對(duì)較高，可能會(huì)造成燒結(jié)礦還原分化性能惡化，而MgO能夠有效消除這種不利影響。因此，控制燒結(jié)礦中MgO的含量具有重要意義。

1 試驗(yàn)與研究

1.1 原料準(zhǔn)備

以某煉鋼廠現(xiàn)行原料及原料結(jié)構(gòu)為例，確定燒結(jié)試驗(yàn)的配礦標(biāo)準(zhǔn)。中和配礦以赤鐵礦為主，配比為85%.其中，純赤鐵礦配比為65%，包括多種進(jìn)口粉礦，比如巴西粉礦、加拿大粉礦等，粉礦的粒度越均勻，燒結(jié)性能越好；國(guó)產(chǎn)赤鐵礦的配比為20%，含有10%～20%的硫酸渣。磁鐵礦的配比為15%，包括23%的智利粉礦和16%的伊朗粉礦。

1.2 試驗(yàn)

在300 mm口徑的燒結(jié)杯中進(jìn)行相應(yīng)的燒結(jié)試驗(yàn)，料層厚為600 mm。在測(cè)定所燒成的燒結(jié)礦的落下指數(shù)、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、粒度組成等時(shí)，一般采用抽風(fēng)燒結(jié)方式，同時(shí)結(jié)合相應(yīng)的化學(xué)成分分析，得出燒結(jié)礦的各種冶金性能數(shù)據(jù)，比如還原度、熔滴性能、低溫還原粉化率等。為了確保試驗(yàn)的有效性，得到可靠的數(shù)據(jù)，在確保原料結(jié)構(gòu)和堿度R中心值相對(duì)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整輕燒白云石和生石灰配比，實(shí)現(xiàn)對(duì)燒結(jié)礦中MgO含量的控制，然后再對(duì)MgO含量不同的燒結(jié)礦的理化性能和冶金性能進(jìn)行分析。MgO含量試驗(yàn)方案如表1所示。

2 分析與討論

從轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度方面分析，如果MgO含量較高，則在燒結(jié)過(guò)程中，液相的生成會(huì)變得更加困難。之所以會(huì)出現(xiàn)這種情況，是因?yàn)镸gO在燒結(jié)礦中形成的鈣鎂橄欖石體系的熔點(diǎn)相對(duì)于硅酸鈣體系要高，在一定程度上阻礙了液相的生成，也就不利于燒結(jié)礦冷態(tài)物理強(qiáng)度的提高。因此，當(dāng)MgO含量由1.14%增加到2.58%時(shí)，燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度會(huì)隨之提高，所對(duì)應(yīng)的燒結(jié)過(guò)程及燒結(jié)礦的物理指標(biāo)也會(huì)呈現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)。從燒結(jié)礦的化學(xué)成分方面分析，隨著MgO含量的增加，燒結(jié)過(guò)程對(duì)熔劑的需求量也有所增加，最終導(dǎo)致燒結(jié)礦TFe的含量隨MgO含量的增加而減少，F(xiàn)eO、SiO2的含量也隨之減少。調(diào)整燒結(jié)礦中MgO的含量并不會(huì)對(duì)其中的Al2O3造成很大的影響，因此，在燒結(jié)礦中，鎂鋁比會(huì)隨著MgO含量的增加而增大。為了保證高爐冶煉過(guò)程中爐渣的流動(dòng)性，需要將爐渣中的鎂鋁比控制在0.6以上。為此，需將燒結(jié)礦中MgO的含量控制在2.12%～2.58%之間。

對(duì)MgO含量不同的燒結(jié)礦滴落溫度進(jìn)行分析，可以看出，MgO的含量為4.05%時(shí)，燒結(jié)礦的滴落溫度為1 515 ℃，所對(duì)應(yīng)的軟熔區(qū)間為169 ℃；MgO的含量在4.05%以下時(shí)，燒結(jié)礦在1 530 ℃的溫度下仍無(wú)法滴落。由此可以推斷，當(dāng)燒結(jié)礦中MgO的含量在4.05%以下時(shí)，其軟熔區(qū)間為180～250 ℃，高于MgO含量為4.05%時(shí)的軟熔區(qū)間。

在試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)燒結(jié)礦開(kāi)始軟化時(shí)，隨著MgO含量的增加，初始溫度隨之上升。這主要是因?yàn)镸gO含量的增加會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)礦中難熔物質(zhì)的增加，液相熔點(diǎn)相應(yīng)提高。在高爐冶煉中，軟化初始溫度的上升能夠改善高爐爐料的透氣性及還原過(guò)程，擴(kuò)大其間接還原區(qū)域。因此，適當(dāng)增加MgO的含量能夠?qū)Y(jié)礦的高溫冶金性能起到一定的改善作用。

3 結(jié)論

燒結(jié)礦的生產(chǎn)過(guò)程指標(biāo)和理化性能在MgO含量在2.58%～3.06%之間時(shí)達(dá)到最優(yōu)，而從鎂鋁比方面考慮，MgO的含量應(yīng)該控制在2.12%～2.58%之間。為了降低高爐冶煉過(guò)程中的焦化量，提高鋼鐵產(chǎn)量，應(yīng)該將燒結(jié)礦中MgO的含量控制在2.5%左右。

由燒結(jié)礦低溫冶金性能分析可知，燒結(jié)礦還原粉化率會(huì)隨MgO含量的增加和FeO含量的減少而上升，但不超過(guò)25%.在生產(chǎn)過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)還原粉化率大幅上升，可以通過(guò)對(duì)FeO含量和固體燃料配比的控制進(jìn)行相應(yīng)改善。由燒結(jié)礦高溫冶金性能分析得出，MgO含量的增加能夠提高還原度和軟化初始溫度，改善爐渣流動(dòng)性。

綜上所述，在現(xiàn)行技術(shù)條件下，將燒結(jié)礦中MgO的含量控制在2.5%左右，能夠?qū)崿F(xiàn)燒結(jié)礦理化性能、冶金性能等指標(biāo)的平衡，達(dá)到較好的生產(chǎn)效果。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：劉曉芳〕