湘钢合理炉料结构研究

1  前言
    精料是全面优化高炉炼铁系统生产技术的基础，合理的炉料结构是精料技术的重要内容。采用合理的炉料结构可改善高炉透气性，促进炉况顺行，提高产量，降低焦比。经过长期生产实践和研究，国内外炼铁工作者普遍认为，综合炉料比单一炉料更适合高炉冶炼要求。由于炉料结构没有固定的模式，应该不断地进行试验研究和经受生产实践检验。
    湘钢炼铁目前有2座1000立方高炉，1座750立方高炉，原料条件复杂，矿石品种多。为此，只有找出各种炉料的最佳配比，才能优化炉料结构，强化高炉冶炼，实现增产、节能、降耗的目的。
   
表1 部分铁矿石的化学成分

2 单种铁矿石冶金性能评述
    从表1可看出，烧结矿碱度较高，FeO较低，还原性良好，软化、熔融温度尚好，滴下温度较高，透气性指标尚好，滴下性能亦较好。
    进口球团还原性较好，但软化熔融温度较竖炉球团低，透气性指标较竖炉球团好，两种球团的滴下性能都良好。从透气性指标看，进口球团和烧结矿的搭配在炉渣碱度相同条件下应优于竖炉球团和烧结矿的搭配，因为进口球团软熔温度低，和烧结矿搭配后，传质作用更强。   
    两种进口块矿中，通常澳矿还原性优于南非块矿，南非块矿熔融温度高于澳矿。两者的软化温度较低，滴下温度较高，透气性指标良好，滴下性能较好，澳矿的透气性指标比南非矿更好。它们和烧结矿搭配，在炉渣碱度相同条件下，应是南非矿和烧结矿搭配时S值较大。
    海南块矿还原性比南非块矿略差，软化温度高，熔融温度较低，滴下温度较高，透气性指标较差，滴下性能略差，以此推测，该矿含有较多高熔点矿物。大冶块矿还原性良好，说明其矿相结构较疏松。该块矿软化、熔融、滴下温度均较低，透气性指标较差，滴下性能好，表明其渣相熔点低。

3 炉料结构和综合配矿方案
    从矿种化学成分可知，大冶块矿和海南块矿含SiO2较高，配比不宜超过10%，而澳矿和南非矿可以相互替代，主要取新局面于成本。现有以下5种配比方案：

    （1）烧结矿配进口球团时，软化温度虽然低，但熔融温度高，透气性优，最高压差低，滴下性能尚好，在5种组合方案中其软熔性能最好。当烧结矿配竖炉球团时，软化温度有所升高，熔融温度较低，最高压差较高，透气性指标S值变大。因此，竖炉球团的软熔性能较进口球团差。
    （2）综3、综4和综5是烧结矿加球团矿加两种块矿的组合。块矿的组合是海南矿加澳矿，澳矿加大冶矿，以及南非矿加大冶矿。从化学成分和单种矿冶金性能可知，海南矿加大冶矿的组合是不宜的，而澳矿可以取代南非矿，因此，此3种组合比较适宜。由于综4全用竖炉球团，其还原性稍差，故而用还原性能较好的澳矿和大冶矿的组合。结果表明，这3种配矿方案都具有较高的软化熔融温度，To-TM区间很窄，透气性指标良好，滴下性能亦良好。可以认为综3、综4和综5属于最佳组合。

4 综合配矿成本分析
    根据炼铁厂提供的矿石内部价格和5种方案的吨铁矿耗可以计算冶炼每吨生铁的矿石成本。证实综3、综4的配矿组成成本最低，熔滴性能优良。

5 结论
    （1）该烧结矿碱度高，还原性好，软熔性能、透气性指标和滴下性能均较好；进口球团还原性能好于竖炉球团，软化温度低于竖炉球团，透气性指标较竖炉球团好。当球团矿和烧结矿配合使用时，烧结矿和进口球团的组合优于烧结矿和竖炉球团的组合。
    （2）4种块矿以澳矿、南非矿、海南矿和大冶矿为好到差的顺序。以澳矿配海南矿或大冶矿，南非矿配海南矿或大冶矿的组合为宜，澳矿和南非矿基本可以互换。
    （3）以入炉含铁料平均碱度1.49计算，依据上述（1）、（2）原则组合的炉料都应是可行的。但通过试验，推荐综3、综4和综5配矿方案。结合成本分析，在3种方案中以综3、综4更加经济。
    （4）当实际烧结矿的碱度发生波动，如碱度降低时，可根据炉渣碱度增加烧结矿配比，同时降低成本较高的进口球团比例，使熟料率保持一定水平，生矿比例维持不变。当然也可以降低生矿比例，但此时矿石成本将会升高。