王玉会 孙七顺 于小波

（日照钢铁控股集团有限公司）

0 前言

2019年以来，日钢高碱度烧结矿氧化镁按照不高于2.3%控制（见表1）。高炉通过配加蛇纹石来调节渣相（见表2）。由于蛇纹石的SiO2含量在30%以上且含有约13%的结晶水，一方面会造成熔剂浪费，降低实际入炉品位；另一方面蛇纹石结晶水分解吸收热量，降低炉顶温度，从而影响布袋运行，不利于高炉富氧。

表1 日钢2019年以来高碱度烧结矿成分

表2 日钢2019年以来高炉渣相概况

日钢高炉炉料结构中球团配比仅占3%左右（2021年上半年高炉炉料结构见表3），不具备通过提高球团氧化镁的方法来提高炉渣镁铝比的条件。为了解决高炉配加蛇纹石带来的负面影响，日钢从2021年7月停止了高炉蛇纹石的配加，进行了高氧化镁烧结矿生产探索。

表3 日钢2021年上半年炉料结构

1 高氧化镁烧结矿生产

1.1 烧结矿质量概况

2021年7月6日高碱度烧结矿氧化镁含量由2.2%上调至3.0%，后期陆续提高到3.4%，最高月平均值达到3.44%。烧结矿氧化镁含量提高后，日钢烧结机生产稳定，其中360 m2烧结机的化学成分、转鼓指数和粒级见表4。

表4 日钢360烧结机1～9月烧结矿成分及冷态指标

从表4可以看出，烧结矿FeO含量由8.99%降低到了7.59%，R2由1.95下调到了1.89，Al2O3由2.43%上升到了2.83%的条件下，高氧化镁烧结矿质量指标均有改善，其中7～9月转鼓强度对比上半年上升了0.23%， 5～10 mm粒级降低2.68%，达到17.47%。

统计2021年1～9月所检测的共计74组高碱度烧结矿还原性、196组低温还原粉化率样品，氧化镁含量调整前后的指标变化分别见表5、表6。

表5 烧结矿氧化镁调整前后低温还原粉化指数的变化

表6 烧结矿氧化镁调整前后还原度指数变化

从表5、表6可以看出，冶金性能方面，低温还原粉化性能指标有一定改善，其中RDI+6.3提高了1.01%，RDI+3.15提高了0.99%，RDI-0.5降低了0.85%。还原度指标RI降低了0.86%。

1.2 烧结矿质量保障措施

降低烧结配料中的MgO含量，可以提高烧结生产效率和烧结矿的冷态强度，并减小软熔带温度区间[1]。日钢生产条件下，将烧结矿氧化镁含量提高到3.4%，烧结矿质量并没有出现恶化，反而得到了较大改善，除了日常持续控制烧结机漏风率以外，主要得益于以下几方面。

（1）使用高SiO2含铁原料。SiO2含量的提高虽然不利于提高烧结矿品位，但是在烧结过程中易于与其他氧化物化合生成低熔点的液相，在未熔矿石间形成“连接桥”最终生成“立体网状交织结构”，从而有利于提高烧结矿强度[2]。高镁烧结前后SiO2含量由5.24%上升到6.30%，保障了烧结过程中的充足液相量。

（2）改善制粒提高料层透气性。除尘灰具有强疏水性，影响混合料造球。通过在配料室除尘灰仓下安装加湿机，对除尘灰提前加水润湿，使除尘灰具有一定的初始粒度后再进入一混，从而起到改善制粒效果。

制粒滚筒由一段加水改为两段加水，并使用雾化效果好的喷头。第一组喷头安装在滚筒进料端1/3处，促进小球长大；第二组喷头安装在距出料口1/3处，促进小球压实，增加强度，减少转运过程中的小球破碎。

在制粒滚筒出料端设置挡板，阻挡偏析于底部的细颗粒物料进入下道工序，以改善制粒效果。

（3）提高机前料温。提高混合料料温，可以有效减少甚至消除烧结过程中的“过湿层”，从而避免了过湿现象对烧结料层下部小球的破坏，保障了烧结料层的透气性。混合料料温的提高，一方面通过提高一混水不低于80 ℃来提高混合料料温；另一方面对小矿槽使用蒸汽均匀加热，综合保障混合料料温。2021年三季度混合料料温较上半年平均提高了1.3 ℃，具体见表7。

表7 混合料料温

（4）适当生熔剂比例提高。日钢360 m2烧结机生熔剂比例月均最高达到75.5%。生熔剂在烧结过程中分解产生CO2，有利于增加料层的透气性。生熔剂的使用与高 SiO2含量相辅相成，既保障了烧结料层的透气性又稳定了烧结矿强度。日钢360 m2烧结熔剂结构变化见表8。

表8 日钢360 m2烧结熔剂结构变化

（5）工艺操作。采取改善制粒、提高料温、适当提高生熔剂比例等措施为厚料层烧结创造了条件，在烧结矿产量过剩的条件下，从操作上提高料层厚度，降低烧结机机速及垂直燃烧速度，参数变化见表9。

表9 日钢360 m2烧结熔剂结构变化

厚料层烧结的实现，能够充分利用自动蓄热作用，降低烧结固体燃料消耗。同时烧结机机速、垂直烧结速度的降低，使得烧结过程的高温保持时间延长，矿物结晶更加充分，有利于铁酸钙和赤铁矿晶体的形成[3]，为烧结矿物质量的提升创造了条件。

2 高炉运行

2021年7月上旬，提高高碱度烧结矿中的氧化镁比例后，停止向高炉中配加蛇纹石，同时调整热制度、装料制度，并优化渣相，在低品位冶炼条件下，取得了较好的经济技术指标。

2.1 热制度

在热制度调整上，考虑提高入炉钛负荷，采取低硅冶炼，[Si]由二季度的0.344%降低到三季度0.279%，[Si]+[Ti]由二季度的0.439%降低到三季度0.370%，同时保持物理热不低于1 480 ℃。日钢高炉热制度控制概况见表10。

表10 日钢高炉热制度控制概况

2.2 造渣制度

日钢在造渣制度上，通过提高烧结矿中的氧化镁含量，停止蛇纹石配加，镁铝比由0.65提高到0.75左右，保持四元碱度1.0±0.05，在实际生产中获得了较好的炉渣流动性。日钢造渣制度的调整见表11。

2.3 装料制度

采用“2+4”双装矿批的JJ↓KK↓KK↓超大矿批模式，高炉矿批见表12。超大矿批在以下四个方面具有积极意义：（1）提高高炉布料制度在布料环数、布料角度等参数选择上的灵活性，以有效控制高炉边缘与 中心两股气流，改善高炉煤气利用率，降低燃料消耗；（2）提高软熔带焦层的厚度，实现大喷煤条件下软熔带焦层厚度＞200 mm，改善软熔带料柱透气性，提高炉况的稳定性；（3）提高炉内截面布料的均匀性，以提高高炉高压差的接受能力；（4）减少高炉料柱矿焦界面，弱化矿焦界面效应对高炉操作的影响。

在布料制度方面，采用大角度多环布料，矿石一般按照5～6 环控制，焦按照6环控制。在日常料制调剂中，稳定焦炭平台，微调矿石，目标实现发展中心、稳定边缘的气流分布，提高煤气利用率。典型料制见表13。

表12 高炉矿批及炉腰干焦层厚度

2.4 高炉冶炼效果

通过优化调剂，高炉经济技术指标取得较好的效果，2021年9月份在入炉品位不足53%的条件下，燃料比达到534.42 kg/t，具体指标变化见表14。

表14 高炉指标变化

3 结论

（1） 在高SiO2原料条件下，烧结矿氧化镁2.3%～3.4%范围质量可以得到保障。

（2）高炉通过取消蛇纹石使用高氧化镁含量烧结矿，在炉渣R4稳定条件下，提高镁铝比到0.75，经济技术指标得到改善。