彭元飛  吳戰林  李斌宜

（陜鋼集團龍鋼公司煉鐵廠，陜西韓城，715405）

摘要：2019年度在400m²燒結機開展入爐料中MgO含量結構生產優化探索研究，隨著內容的逐步深入，燒結過程趨于合理，通過對燒結礦MgO含量研究，發現其與燒結機流量與利用系數組成之間的關系，通過優化燒結機生產參數控制，對煉鐵廠整體經濟技術指標的提升有著巨大的促進意義，降低了鐵前生產成本。

關鍵詞：入爐料；MgO含量；燒結礦

1 課題提出的背景

在燒結的過程中，Al₂O₃含量影響燒結礦品質占比越來越大，傳統的燒結配料已經不能滿足實際的需求，所以應該更進一步的提升其冶煉條件，在整個燒結配料中缺少一種有效的脫硫物質，這就使得渣的流動性呈現降低趨勢，不能達到理想的脫硫效果。所以可以添加少量MgO進行脫硫處理，對提升爐渣的流動性具有重要的意義。隨著燒結工藝的逐步優化，為了更加了解MgO的使用性能，開展本項目研究。

2 課題研究的意義

隨著全球經濟一體化進程的不斷加快，各國之間的經濟、文化交流日益密切，進口礦產的比例不斷增加，礦產原料中Al₂O₃的含量有了顯著提高，能夠有效降低燒結液相的黏度，為氧離子的擴散提供便利，有利于燒結氧化，生成更多的鐵酸鈣。如果Al₂O₃的含量相對較高，可能會造成燒結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，控制燒結礦中MgO的含量具有重要意義。

3 課題研究的理論依據

目前爐料中MgO含量來源主要為熟料中含量，其中燒結礦中MgO含量控制柜1.7-1.9%、球團中MgO含量0.5-1.0%，高爐鋅負荷控制≤0.4kg/t，其中球團礦中MgO含量來源為部分含鐵料、燒結礦中MgO含量來源為鎂質熔劑。燒結礦中鎂質熔劑主要為白云石粉，其MgO含量為17-20%、CaO含量為28-30%。有研究表明，當燒結礦開始軟化時，隨著MgO含量的增加，初始溫度隨之上升。這主要是因為MgO含量的增加會導致燒結礦中難熔物質的增加，液相熔點相應提高。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程，擴大其間接還原區域。因此，適當增加MgO的含量能夠對燒結礦的高溫冶金性能起到一定的改善作用。燒結礦中由熔劑帶入MgO含量同時帶CaO含量，對目前燒結礦產能影響較大，有必要探尋合適的MgO含量及結構分布，促進燒結機產能提升。

4 課題研究的主要過程

2018年12月，煉鐵廠為進一步優化燒結塊礦MgO含量控制，經前期論證，在400m²燒結機開展“入爐料中MgO含量結構優化研究”的科研項目。2018年12月，成立了科研小組，并上報了該科研項目，上報公司后正式立項，該項目開展期間受到集團和公司領導的高度重視，并給予大力支持，促進本項目順利進行。在9個月的生產過程中，充分研究了400㎡燒結機工藝控制難點，我們逐步、逐條予以解決，科研內容得到驗證，至2019年10月該項目實施良好，為優化高爐料種MgO含量指明了方向，同時提高400m²燒結機燒結礦產質量。回顧以往，本課題主要經歷了以下三個階段：

4.1技術方案的確立

2019年1月，項目組對400㎡燒結機工藝及設備條件進行初步分析，首先確定了生產參數研究方向。

首先，物料條件多變，課題組無法周密預估生產實踐中遇到問題，為了試驗的順利進行，提高方案準確性，課題組對不同原料及工藝條件下生產過程進行跟蹤，并走訪技術人員和生產人員，探索試驗過程和方法。

第二，研究文獻資料，借鑒理論經驗。課題組成員終點研究近幾年來國內外燒結礦質量控制研究動態，明確自身不足和新的研究方向，期間明確了研究創新點以及研究范圍。

第三，對初步實施方案進行討論。課題組根據前期走訪信息及文獻資料，對初步方案進行討論，并進行修訂。

4.2調整及改造方案的實施

2019年3月-6月重點在400m²燒結機開展工業生產實驗，探索燒結MgO含量與生產過程與燒結礦高溫性能關系，當燒結礦中MgO含量不斷增大時，燒結礦低溫粉化性能出現較好的抑制作用，可見適當量的MgO在燒結礦影響上還是具有顯著促進作用。同步通過調整高鎂石粉比例來調整燒結礦MgO含量，進而優化高爐料種MgO含量結構，穩定控制渣中MgO含量及鎂鋁比至0.55-0.60倍。

4.3穩定運行階段

7月對高鎂石粉粒度進行監測，其＜3mm占比逐步由90%提升至93%，燒結礦表觀白點明顯減少和R穩定率大幅提升，燒結礦MgO含量趨于穩定控制，燒結料層由800mm逐步提升至850mm，垂直燒結速度由18mm/min提升至20mm/min，促進燒結機流量由860t/h提升至880t/h。

5 課題研究成果

5.1項目目標完成情況

5.1.1燒結機流量提升10t/h。

項目實施后，燒結機流量穩定運行至847.7t/h，較項目前提升14.2t/h，完成目標任務；同時燒結機利用系數提升0.07t/㎡h。

5.1.2形成企業生產操作規范2項

①修訂燒結礦MgO含量控制標準至1.8-1.9%，并形成操作規范。

②修訂400㎡燒結機參數控制標準。

5.2效益分析

采用2018年400㎡燒結機經濟指標核定效益，加工費用為204.39元/t，成礦率69.14%，篩上率為76.51%，流量提升14.2t/h；2019年3-9月400㎡燒結機作業率為94.29%，生產周期為212天，效益核定如下：14.2*69.14%*76.51%*204.39*212*24*94.29%=736.6萬元。

5.3生石灰質量與生產關系研究

5.3.1參數統計

5.3.2相關性分析

分析：

①燒結礦MgO含量與燒結機利用系數呈現明顯的負相關性，即隨著燒結礦MgO含量提升將導致燒結機利用系數降低，關系式為y=-0.380x+2.259，相關系數為-0.453。

②在爐料結構較穩定情況下，燒結礦MgO含量與渣中MgO含量呈現明顯正相關性，關系式為y=1.495x+4.993，相關系數為0.363。

③燒結礦MgO含量與燒結礦RDI+3.15含量呈現較弱相關性。

6 理論結果

6.1通過研究，逐步細化了400㎡燒結礦質量提升的工藝及設備管控思路，分廠內部形成了集中針對燒結過程中配料過程、造球過程、參數控制等方面的攻關思路，比如采取了水分控制、漏風治理、FeO優化、返礦優化、布料模式研究等重點攻關活動，促進燒結礦產質量均大幅提升。

6.2隨著研究內容的逐步深入，燒結過程趨于合理，通過對燒結礦MgO含量研究，發現其與燒結機流量與利用系數組成之間的關系，提升了科研人員分析、研究、解決問題的能力，同時提升項目組成員與公司相關部門的協調溝通能力。

7 課題研究重要結論

7.1燒結礦MgO合理控制范圍為1.6-1.8%，目前控制1.9-2.0%控制偏高，不利于燒結利用系數提升。

7.2在目前爐料結構條件下，以控制燒結礦MgO含量為主，促進渣中鎂鋁比穩定0.55-0.60倍。

7.3形成不同的原料結構及變化及時調整關鍵工藝參數，根據燒結機參數變化預判控制生灰及燃料配比；操作嚴格執行工藝技術操作規程；扎實落實設備的三級點檢及設備的維護、保養，以過程監督為基礎實現定檢定修等要求。

本項目開展過程中，燒結生產過程控制參數較為模糊，存在一些誤區和盲區，我們將繼續跟蹤過程變化情況，存在的隱患與問題逐步暴露后予以探索和攻關，對燒結礦產質量產生不同程度的影響，今后類似研究可在燒結杯實驗進行研究后提出攻關措施與注意事項。