一种用于人造富矿的高镁熔剂

摘 要 随着国内钢铁厂使用澳大利亚矿石量的增加，入炉Al2O3含量提高，导致高炉渣的流动性差，给高炉生产带来困难．为改善高炉渣的粘度，提高人炉MgO含量，使用轻烧氧化镁粉做烧结原料，从试验室试验和工业试验到生产应用，取得了较理想的效果．

关键词轻烧氧化镁粉烧结高炉渣粘度

1 前言

从上世纪九十年代后期开始，澳大利亚矿石大量涌入国内，近年来平均使用澳大利亚矿石达2亿吨以上。由于澳大利亚矿石Al2O3含量较高，烧结配用量大导致烧结矿中Al2O3含量高，使得高炉炉渣Al2O3含量高，如武钢、沙钢等高炉渣中Al2O3含量在17％以上，甚至高达19％，炉渣的流动性差，直接威胁着高炉的生产。为解决这一矛盾，大都采用增加人炉MgO含量的方法，在这方面有的厂把白云石直接人炉，有的厂在烧结中多配白云石或使用轻烧白云石以及使用蛇纹石等等。

轻烧氧化镁粉是一种高MgO含量的熔剂精原料，该原料是由优质菱镁石经过反射窑、沸腾窑等培烧后，再通过雷蒙磨破碎所得到的产品，产地在辽宁。从轻烧氧化镁粉的生产和自身的物理化学性质来说，都适用于烧结和球团矿的生产，特别是在目前冶金原料条件不太理想的情况下，轻烧氧化镁粉更是一种冶金生产不可缺少的熔剂原料。武钢烧结厂从2005年开始在烧结生产中配用了轻烧氧化镁粉，烧结矿的MgO含量达到2．3％一2．5％，不仅高炉渣的流动性得到改善，大高炉利用系数平均在2．5t／m3h以上，而且在保持烧结矿的品位不变的条件下，增加了低品位矿石的用量，达到降低烧结原料成本的目的。

2轻烧氧化镁粉

武钢所用轻烧氧化镁粉含镁高达85％以上，含SiO2小于6％，Ca0含量在2％以下，烧损小，粒度细，微溶于水，各项指标均能满足烧结和球团矿生产的要求。

目前国内烧结厂和球团厂所用含镁熔剂主要有白云石、轻烧白云石、蛇纹石等，表1列出其化学成分。

在含镁熔剂中自云石MgO含量最低，不仅在烧结过程中要进行吸热分解，增加燃耗，而且配用量大才能有效提高烧结矿的MgO含量，虽然带人了一定量的CaO，同时还带入较多的SiO2、Al2O3，限制了烧结矿品位的提高。目前国内烧结厂和球团厂大都使用白云石，这也是传统的方法，是计划经济的产物，但是在国内矿石供需环境和价格条件的限制下，有些厂不再使用白云石了。

蛇纹石的MgO含量较高，但其SiO2含量也高，不仅在烧结过程中耍吸热分解，而且在高碱度烧结矿生产中，每配用1％的蛇纹石，需要多配1—1．5％的石灰石(或1．0％左右的生石灰)，使SiO2在冶炼中循环，不仅能耗高，也降低了烧结矿的品位提高。使用蛇纹石也是由于高炉渣的Al2O3。含量较高，国内如宝钢和少数厂使用了蛇纹石。由于宝钢全部使用进口矿，自身原料条件好，SiO2含量也低，要保证烧结矿的强度和一定的MgO含量。但是使用蛇纹石无疑是没有对铁矿石资源的综合利用，是在以牺牲铁品位为代价，对烧结成本考虑也不细致。

轻烧白云石的MgO含量较高，又是熟料，而且还带人一定量的CaO，对烧结有利。国内一些中型烧结厂使用较为广泛，但是从原料精料和提高MgO含量的意义上来说，轻烧白云石还是存在一些不足。

轻烧氧化镁粉MgO含量最高，是白云石MgO含量的4倍多，是轻烧白云石和蛇纹石MgO含量的二倍多，对提高烧结矿的MgO含量效果。

最明显，轻烧氧化镁粉是熟料，不再分解吸热，由于配用的量小，不仅带入的SiO2、A12O3少，同时降低了熔剂原料的配比份额，多出的配比份额能提高铁矿石的配比量，能有效提高烧结矿的品位，若保持烧结矿的品位不变，则可以使用低品位的铁矿石，降低原料成本。在烧损指标中轻烧氧化镁粉最低，烧结生产中的烧成率提高，有利于增加烧结机的利用系数，对设备的有效使用也最好。

3 轻烧氧化镁粉的实验室试验结果

为考察轻烧氧化镁粉的烧结性能，武钢烧结厂在实验室进行了烧结试验。试验是以轻烧氧化镁粉取代白云石，考察轻烧氧化镁粉烧结性能和烧结产质量情况。

试验用铁矿石为混匀矿，熔剂有白云石、石灰石、轻烧氧化镁粉，燃料为无烟煤，试验原料化学分析见表2。原料试验配比按烧结矿碱度R0为1．80倍左右，MgO含量2．5％计算，试验原料配比配比见表3，其中返矿外配。

从表4可知，随轻烧氧化镁粉配比提高，烧结速度、生产率呈上升趋势。与不配轻烧氧化镁粉相比，当轻烧氧化镁粉配1％时，烧结速度提高3．8％，生产率增加了3．77％，转鼓强度有所改善；当轻烧氧化镁粉配1．5％时，烧结速度也随着提高，生产率上升7％左右，成品率提高了1．0％左右，煤耗有所下降，烧结矿强度变化不大。

表4还表明配人轻烧氧化镁粉后烧结矿的MgO含量明显增加，铁矿石的配比也提高，烧结矿的品位提高1％以上。若保持烧结矿品位不变，则可以使用低品位铁矿石，降低原料成本。

4烧结使用轻烧氧化镁粉的工业试验

在实验室试验的基础上，进行了武钢三烧工业试验，其方法是以轻烧氧化镁粉取代部分白云石，降低白云石配比，视烧结矿中MgO含量的高低，对轻烧氧化镁粉配比从0．4％一0．8％进行调整，使烧结矿的MgO含量保持在2．5％左右。

表5列出了武钢三烧工业试验期间主要生产指标，从表5可知试验期与基准期生产指标较接近，在试验期间烧结台时产量和烧结成品率略有提高，返矿量明显降低；而基准期的转鼓指数和耐磨指数略好一些。烧结矿的MgO含量明显提高，要说明的是在试验中使用了低品位铁矿石取代了高品位铁矿石，保持烧结矿的品位不变，达到降低原料成本的目的。

4对高炉的炉渣流动性的影响

为解决高炉炉渣流动性差的生产问题，在武钢三烧和五高炉进行了为期l0天的工业试验，炉料结构为烧结矿72％、球团矿18％、澳大利亚块矿＋海南块矿10％。在试验期间取了五个炉渣样，做炉渣流动性试验，其中5BF4—1、5BF4—2、5BF4—3是基准期的试样，烧结矿MgO含量2．0％一2．2％左右，5BF4—4、5BF4—5为试验期的试样，烧结矿的MgO含量2．4％—2．6％左右，在1310—1480℃温度范围的炉渣流动性试验结果见表5、图1，表6为炉渣试样的化学分析。

从表5与图1中可知，当温度在1340℃以上时，各炉渣粘度变化是有规律性的。粘度相对最大为5BF4—1曲线，最小为5BF4—5曲线。

从表6数据可知，渣中含A12O3含成份为15．92％一18．04％，而二元碱度(Ro)为1．08—1．15，这两个重要指标变动比较大。但是，MgO含量的变化正好是按炉渣编号顺序变动，分别为7．9％、8．76％、8．77％、10．03％及10．27％，炉渣粘度在1340℃时是随着炉渣中MgO含量的增加而变小，例如5BF4—1渣样含A12O3为16．40％，5BF4—3渣样含A12O3为17．05％，在二元碱度相同情况下，如果单从A12O3含量来分析，按正常规律5BF4—3渣样在相同温度时其粘度应该比5BF4—1渣样大．但由于MgO含量5BF4—3样比5BF4—1渣样高，结果在1340℃以上时，5BF4—3渣样粘度比5BF4—1渣样要小。因而从此结果分析，在炉渣中，A12O3含量较高时，MgO含量的变化是影响炉渣粘度的较大因素。另外，从5BF4—4、5BF4—5两个渣样比较分析也可得出同样的结论，因为5BF4—5渣样含A12O3高达18．04％，5BF4—4渣样A12O3的含量为16．38％，而5BF4—5渣样MgO含量为10．27％，5BF4—4渣样MgO含量为10．03 ％，因此5BF4—5渣样的粘度在1340℃以上时比5BF4—4渣样低。由于烧结矿MgO含量的提高，入炉MgO含量也提高，对高炉炉渣的流动性明显改善。

5 工业应用

2005年武钢二烧车间因技改的需要，将熔剂破碎系统拆除，在没有石灰石和白云石的条件下，使用轻烧氧化镁粉和消石灰做烧结熔剂进行烧结生产，轻烧氧化镁粉的配比在1．2—1．5％，不仅提高了烧结矿的MgO含量，还保证了烧结矿的技术经济指标满足高炉要求，在烧结领域使用新熔剂和全部使用熟熔剂是一个创新。二烧车间烧结矿供4#高炉使用，在改善炉渣粘度的条件下，武钢4＃高炉(2516m3)的利用系数高达2．6t／m3d，刷新了国内大高炉利用系数的历史记录。

从2006年3月份开始武钢三烧车间烧结生产中也使用轻烧氧化镁粉，采用轻烧氧化镁粉部分取代白云石的方法，轻烧氧化镁粉的配比在0．4一0．8％，也明显提高烧结矿的MgO含量，较好满足了高炉造渣的需要，改善了炉渣的流动性，使武钢；：=高炉(3200m3)的利用系数提高到2．5t／m3d以上，利用系数创同类大高炉最好指标。

现在由于铁矿石价格居高不下，加之采购的困难，国内一些钢铁厂在降低原料成本方面也考虑到综合平衡，对熔剂进行精料，也在尝试在烧结使用轻烧氧化镁粉，如沙钢在烧结和球团生产中进行了配用轻烧氧化镁粉的工业试验，取得了较好效果；华西钢铁厂从2007年上半年就将轻烧氧化镁粉用于烧结，刷新了炼铁技术经济指标。

6 结论

(1)轻烧氧化镁粉是一种优质的高镁熔剂，MgO含量较高80％以上，SiO2含量4．35％。可部分或全部替代其它含镁熔剂用于烧结生产，明显提高烧结矿MgO含量。

(2)使用轻烧氧化镁粉进行烧结生产对提高烧结成品率和台时产量有利，降低返矿效果明显。

(3)烧结配用轻烧氧化镁粉后，烧结矿MgO含量提高，对高炉炉渣粘度明显改善，炉渣流动性变好。