低 MgO 煉鐵技術實踐

發布日期：2018-07-30 作者：謝紹瑋，王小平瀏覽次數：842

核心提示：摘要: 面臨鋼鐵行業嚴重過剩環境下的市場激烈競爭，鋼鐵企業不得不在高爐冶煉技術方面不斷創新和突破，以應對生存和發展的挑戰。榆鋼公司借鑒國內外先進技術，逐步降低白云石使用比例直至停配，為西部大型高爐的低 MgO 煉鐵技術進行了有益的嘗試。

低 MgO 煉鐵技術實踐

謝紹瑋，王小平

(榆中鋼鐵有限責任公司，甘肅榆中 730000)

摘要: 面臨鋼鐵行業嚴重過剩環境下的市場激烈競爭，鋼鐵企業不得不在高爐冶煉技術方面不斷創新和突破，以應對生存和發展的挑戰。榆鋼公司借鑒國內外先進技術，逐步降低白云石使用比例直至停配，為西部大型高爐的低 MgO 煉鐵技術進行了有益的嘗試。

關鍵詞: 氧化鎂; 燒結; 煉鐵

1 引言

在傳統的煉鐵工藝中，為滿足高爐生產實踐中渣系對氧化鎂含量的要求，在燒結配料中配加輕燒白云石或在高爐配料中配加白云石等，以滿足高爐渣物理和化學性能，保證高爐運行的長期穩定順行，贏得良好的技術指標和經濟效益。

榆鋼公司在面對鋼鐵行業嚴峻的競爭形勢下，為爭取進一步降低鐵水成本，在 2800m³ 高爐進行了降低氧化鎂的攻關試驗。

2 低氧化鎂冶煉的理論和實踐依據

2．1 存在的爭議

在燒結礦中配加含鎂物料時，有利方面是 MgO易與 Fe₃O₄ 結合生成鎂磁鐵礦( MgO·Fe₃O₄ ) ，從而阻礙 Fe₃O₄ 氧化為 Fe₂O₃ ，降低鐵酸鈣 ( CaO ·Fe₂O₃ ) 相的生成量，影響成品燒結礦的強度和還原性。同時由于氧化鎂的存在，減少了硅酸二鈣與難還原鈣鐵橄欖石、鐵橄欖石生成機會，利于燒結生產過程^［1］。

不利方面是氧化鎂加入阻礙了鐵酸鈣的生成，如果氧化鎂加入過多，在燒結過程中形成以鎂硅鈣石等多種以玻璃質為基體的低熔點物相，各種物相結晶膨脹系數差異加大，致使燒結礦冷卻時產生應力集中而粉化。氧化鎂質量分數提高后，燒結礦礦物組成中的 CaO·MgO·SiO₂ 和硅酸鹽玻璃質質量分數明顯增加，硅酸鹽玻璃質質量分數的增加對燒結礦強度有相當不利的影響^［2］。

2．2 燒結方面

從燒結礦生產機理上分析，低硅高堿度燒結礦中黏結相以鐵酸鈣為主，低 MgO 易于鐵酸鈣的形成，有助于礦物結構均勻化，燒結礦強度提高，還原性改善，燃料消耗降低，從而使燒結礦的各項指標得到優化。在 SiO₂ 為 4．40% 時，將 MgO 降低到1．30%，強度可以達到基準的水平，燒結礦粒度組成和成品率均有改善^［3］。MgO 含量與燒結機利用系數間試驗趨勢見圖 1。

經試驗驗證，在燒結礦生產中 MgO 含量增加1%，成品礦的強度將下降 3%，900 ℃還原性將降低5% ^［1］ ; 隨燒結礦 MgO 含量降低，燒結礦 RI 和 RDI基本沒有變化，只有在 MgO 的質量分數降至 1．4%時，燒結礦 RI 有所提高，而 EDI 明顯下降; 隨燒結礦 MgO 含量降低，燒結礦 TFe 品位升高，配料中MgO 每降低 0．2%，燒結礦 TFe 品位升高 0．102%;隨燒結礦 MgO 含量降低，燒結灰石配加量增加0．67%，白云石配比降低 0．945%，也即熔劑配比減少 0．275%，相應燒結礦熔劑降低 3．02 kg/t ^［4］。

2．3 煉鐵方面

根據 SiO₂ 含量為 35%時的 CaO－SiO₂－Al₂O₃ －MgO 四元渣系等黏度圖( 圖 2) ，圖中橢圓形粗實線區域是高爐冶煉適宜的爐渣成分區域。在此區域內，R 2 為 1．1 時，隨著 Al₂O₃ 含量提高，黏度增加; 但如果增加適當的 MgO，則仍可保持爐渣具有良好的流動性。因此通過提高 MgO 可以有效解決 Al₂O₃ 含量提高后爐渣流動性和脫硫能力差的問題。MgO含量只要達到 7%以上，終渣即可具有優良的流動性和良好的脫硫能力^［5］。

當爐渣 R2 在 1．0～1．2、CaO 含量在 35%～45%、SiO₂ 含量在 40%～50%、MgO 含量在 4% ～12%范圍內，高 Al₂O₃ 為 15%時，爐渣成分處于較穩定的黃長石區域，爐渣成分波動對熔化溫度的影響幅度很小，黏度值很低( ≤0．8 pas) ; 當溫度處于 1 400～1 500 ℃時，爐渣的熔化溫度和黏度值低且處于穩定階段，保持高爐爐渣的流動性和穩定性; 當高 Al₂O₃ = 15%、二元堿度在 1．0～1．25 的范圍內，并不需要 8%以上的 MgO 含量，4%～6%的 MgO 含量的爐渣結構同樣處于低熔化溫度和低黏度的鎂黃長石溫度區。這就從爐渣理論上告訴我們，在正常條件下，沒有必要提高燒結礦和爐渣的 MgO 含量。當爐渣高Al₂O₃ ≤15%時，提高爐渣的 MgO 含量對改善爐渣的性能幾乎沒有積極作用。同時，由于爐渣中 MgO 含量降低，致使爐渣三元堿度降低，有利于高爐排堿^［4］。

經試驗驗證，隨燒結礦 MgO 含量降低，高爐入爐品位升高，MgO 每降低 0． 2%，入爐品位升高0．087%; 高爐冶煉礦比降低，MgO 每降低 0．2%，高爐冶煉礦比降低 2．4 kg/ t; 由于入爐品位升高，礦比降低，相應高爐冶煉的利用系數提高，而焦比降低^［4］，從而降低生產成本，當燒結礦 MgO 每增加1%，噸鐵生產成本會提高 82 元/t 以上^［1］。

3 低 MgO 實踐

3．1 具備的條件

⑴進行了組織機構改革，實現鐵燒焦一體化生產組織模式。煉鐵廠內組織燒結、煉鐵管理技術人員進行了系統研究。

⑵形成鐵燒兩工序試驗的系統方案，協調開展，整體推進。

⑶因配加進口礦少、周邊資源 Al₂O₃ 較低，Al₂O₃含量控制在 10%～13%，具有較好的物質基礎。

⑷燒結礦 MgO 含量在 2．5%左右，爐渣 MgO 含量控制 8．5% ～10．5%。經分析，理論上爐渣中 MgO含量控制 6．5%～7．5%，完全可以滿足高爐爐渣脫硫及排堿要求。

⑸堿負荷 7．0 kg/t 以內，其中鉀負荷 3．0 kg/t，鋅負荷 1．2 kg/t。

⑹燒結礦主要成分見表 1。