李孟土，李曉波

(寶鋼湛江鋼鐵有限公司制造管理部，廣東 湛江 524072)

摘要：對三種不同粒度組成的鏡鐵礦粉的燒結行為進行了研究，結果表明，隨著粒度變細，礦物組成中鏡鐵礦含量逐漸升高，礦石鐵品位增加。從燒結性能看，生料透氣性、燒結過程透氣性、燒結機利用系數、轉鼓強度:鏡鐵礦1 最好，鏡鐵礦 3 其次，鏡鐵礦 2 最差；固體燃耗:鏡鐵礦 3 最低，鏡鐵礦 1 其次，鏡鐵礦 2 最高，粒度處于中間的鏡鐵礦2 各項燒結指標均差于其他兩種鏡鐵礦。工業生產中，鏡鐵礦1 可作為主打礦種，大比例配入；化學成分優異的鏡鐵礦2 和鏡鐵礦 3 可作為功能性礦種，小比例配入，即可達到提高燒結礦全鐵品位和降低鐵水A l₂ O₃ / 及 P 含量的作用。

關鍵詞：鏡鐵礦；燒結性能；使用比例

鏡鐵礦屬于三方晶系，結晶完好，結構致密，顆粒表面光滑如鏡，雜質含量少，鐵品位高，鋁含量低，逐漸成為鐵礦石貿易市場上的一個主流礦種。一般國內燒結廠配用該類粉礦對燒結礦進行提鐵降鋁，控制高爐渣比及爐渣中的鋁含量 ^[1]。但使用該類鏡鐵礦后，燒結料層透氣性惡化，導致燒結產量和質量指標下降，這也是影響鏡鐵礦使用比例提高的瓶頸。 目前，鏡鐵礦在燒結生產中的 配 比 一 般 不 超 過 15%^[2-4]。本文通過燒結杯試驗對比三種粒度組成不同的典型鏡鐵礦粉的燒結性能，揭示鏡鐵礦粉在燒結過程中的行為，為充分發揮不同類型的鏡鐵礦在燒結配礦中的作用提供指導性建議。

1 原料性能及研究方法

1 . 1 原料性能

三種鏡鐵礦的粒度組成如圖1所示。鏡鐵礦1 是巴西標準燒結粉礦，粒度較粗，平均粒度達2 .22 mm，粒度分布范圍較寬，既有核顆粒又有黏附粉;鏡鐵礦2產自加拿大，是經過磨選的鐵精礦，平均粒度為0.17 m m ，用于燒結時在制粒過程中只能作為黏附顆粒;鏡鐵礦 3 產自巴西南部，是典型的球團精粉，平均粒度為0.03 m m。

三種鏡鐵礦化學成分見表1。鏡鐵礦1 、鏡鐵礦 2、鏡鐵礦 3 鐵品位逐漸升高，SiO₂ 含量逐漸降低。產自巴西的鏡鐵礦1 和鏡鐵礦 3的 Al₂O₃ 含量均為 1% 左右 ，鏡鐵礦 2 的 A l₂ O₃ 含量為0 .2 0 %，可見，三種鏡鐵礦的共同特點是Al₂O₃含量均較低，作為燒結原料 可以降低混合礦的Al₂O₃含量，從而降低爐渣的Al₂O₃負荷，提高流動性。另外，三種鏡鐵礦的P 含量均較低，尤其是鏡鐵礦2，僅為0 . 0 1 %，有助于控制鐵水中的P 含量，降低煉鋼脫磷負荷。

三種鏡鐵礦的礦物組成見表2 。鏡鐵礦 1 未經過磨礦選礦工藝，鏡鐵礦含量約為 65% ，另外還有 15 % 左右的褐鐵礦;鏡鐵礦 2 中 75%是鏡鐵礦 ，另有 20% 磁鐵礦 ；鏡鐵礦3的鏡鐵礦含量達 90%。

鏡鐵礦粉顆粒的共同特點是顆粒表面光滑，結構致密，難以在核顆粒表面形成有效黏附。三種鏡鐵礦的微觀形貌如圖2 所示，其中鏡鐵礦 1 可見表面粗糙不平的顆粒;鏡鐵礦2 的顆粒組成較為均勻，基本未發現有10μm 以下的顆粒；鏡鐵礦 3 鏡下顆粒大小不一。

由表 3 可見，鏡鐵礦 1 的靜態成球性指數為0. 72 ，成球性能良好 ，這與其礦物組成中含有 其顆粒表面最光滑，結構最致密，且粒度分布范圍1 5 % 左右的褐鐵礦有關;鏡鐵礦2 靜態成球性指較窄 ;鏡鐵礦 3 粒度組成最細，比表面積最大，因數僅為 0. 14，屬于無成球性的礦粉，主要是因為 而其成球性好于鏡鐵礦2 。

鏡鐵礦的高溫性能如表4 所示。同化性可以反映鐵礦石在燒結過程中生產低熔點物質的能力 ，鏡鐵礦 3 的同化溫度為1 240℃，是三種鏡鐵礦中最低的，這可能與其粒度組成較細有關;液相流動性指數表征在燒結過程中鐵礦石與熔劑反應生產液相的能力，鏡鐵礦 1 的液相流動性指數遠大于其他兩種鏡鐵礦，這是因為其礦物組成中含有 15%。的液相流動性強的褐鐵礦且石英含量最高 ;三種鏡鐵礦的自身黏結強度^[5]較為接近，在45?52 kg/mm ² 之間，而在相同測試條件下澳洲褐鐵礦的自身黏結強度平均為35 kg/mm²。

1.2 研究方法及評價指標

1.2.1 研究方法

燒結杯試驗流程主要包括混勻、配料、制粒、燒結、成品檢測等環節，如圖 3 所示，所用試驗裝備示意圖見圖4。

1.2.2 評價指標

評價指標包括混合料堆密度、透氣性、粒度組成、干燥脫粉率、垂直燒結速度、成品率、利用系數和固體燃耗^[6]。

2 結果與分析

為了更明確地考察不同鏡鐵礦對混合料燒結性能的影響，燒結杯試驗中分別將三種鏡鐵礦以30%的比例配入某鋼鐵廠生產使用的典型配比中(澳洲褐鐵礦比例45%，巴西赤鐵礦13%，篩下粉等雜料12%）。工業生產試驗按照寶鋼湛江鋼鐵有限公司燒結廠現有的生產條件進行^[7]。

2 .1 不同鏡鐵礦種類對制粒效果的影響

從表 5 可見，鏡鐵礦 1 粒度組成最粗，其配入混合料后的制粒效果是三種鏡鐵礦中最好的;鏡鐵礦 2 和鏡鐵礦 3 都是經過磨選的精礦，無核顆粒 ，在制粒過程中均作為黏附粒子，附著于準顆粒上。兩者相比，粒度細、比表面積大的鏡鐵礦3 更容易黏附且黏附強度更好;而鏡鐵礦2 由于作為黏附顆粒時粒度較粗，且 0. 2 5 ?1.00 m m 中間粒級含量較高，其混合料制粒后平均粒度最小，干燥后黏附于準顆粒上的黏附粉容易掉落，導致其混合料透氣性指數在三種鏡鐵礦中最低。

2.2不同鏡鐵礦種類對燒結杯試驗指標的影響

在燒結杯試驗達到返礦平衡（0. 9 5 ?1. 05）的條件下，比較三種鏡鐵礦的燒結指標，如表 6所示。

從垂直燒結速度看，鏡鐵礦 1 > 鏡鐵礦 3 m 鏡鐵礦2 ，這與燒結過程透氣性指數的變化規律相吻合 (如圖 5 所示），鏡 鐵 礦 1 的燒結過程透氣性遠好于鏡鐵礦2 和鏡鐵礦 3。這主要是因為鏡鐵礦 1 是標準燒結粉礦，粒度較粗;而鏡鐵礦2 和鏡鐵礦 3 是經過磨選的鐵精粉，粒度細，只能作為黏附顆粒附著在準顆粒上，在干燥和抽風燒結過程中容易脫落，影響透氣性。

從成品率看，鏡鐵礦3 ＞ 鏡鐵礦1＞ 鏡鐵礦2，主要是因為鏡鐵礦3粒度最細，同化溫度低，在熔融帶容易被液相吸收同化， 而鏡鐵礦1含有結晶水含量較高，燒損相對較大，成品率較低。 因此， 燒結速度快的鏡鐵礦1和成品率高的鏡鐵礦3，利用系數基本相同，而燒結速度慢且成品率較低的鏡鐵礦2的利用系數低。 

從燒結礦轉鼓強度看，鏡鐵礦 1＞ 鏡鐵礦3＞鏡鐵礦2，這與三種鏡鐵礦的高溫性能中自身的黏結強度指標有良好的對應關系。 

從固體燃耗看，鏡鐵礦2＞ 鏡鐵礦1＞ 鏡鐵礦3，三種鏡鐵礦的微觀顆粒形貌中， 鏡鐵礦2顆粒最完整，光滑，粒度集中分布在 0.15~1.00mm， 且無＜10μm的微細粒級^[8] ，因此，無論是將其熔化再結晶還是通過液相將其顆粒包裹，均需要更多的能量。

配加不同鏡鐵礦的燒結礦的化學成分見表7， 可見配加鏡鐵礦后， 燒結礦的Al₂O₃及 P 含量均處于較低的水平。

2.3不同鏡鐵礦種類對工業生產指標的影響

湛江鋼鐵燒結廠使用三種鏡鐵礦生產實際指標如表8所示，從使用比例上看，鏡鐵礦 1的使用比例可達22%，鏡鐵礦3的使用比例為 5%， 而鏡鐵礦 2的使用比例僅為3%， 與燒結杯試驗結果較為吻合。鏡鐵礦 1粒度粗，對料層透氣性影響較小，可作為主打礦種配入； 而鏡鐵礦2 和3為精粉， 粒度較細，為保證料層透氣性， 配入比例不宜過大； 從燒結技術經濟指標看， 在其他礦種結構基本相同的情況下，小比例配入的鏡鐵礦2和鏡鐵礦3的指標全面優于配入 22%鏡鐵礦1 的指標，說明鏡鐵礦比例提高對燒結不利。 因此，鏡鐵礦是一種結晶發育完整、有害雜質含量低的礦種，在燒結礦配礦結構中，可作為功能性礦種調節燒結礦的全鐵品位和降低Al₂O₃及有害雜質 P 等的含量。 使用過程中需考慮鏡鐵礦制粒性能差的特性， 搭配制粒性能優異的褐鐵礦， 達到性能互補的效果。

3  結論

（1）三種鏡鐵礦，隨著粒度變細（鏡鐵礦1＞ 鏡鐵礦2＞ 鏡鐵礦3） 礦物組成中鏡鐵礦含量逐漸升高，同時全鐵含量逐漸上升，雜質元素含量降低，同化溫度降低； 但從制粒性能看， 中間粒級含量較多，粒度分布窄， 顆粒表面最光滑的鏡鐵礦2最差。

（2）燒結杯試驗表明，生料透氣性、燒結過程透氣性均為鏡鐵礦1 > 鏡鐵礦 3 > 鏡鐵礦 2，燒結機利用系數、成品礦抗壓強度亦遵循此規律，固體燃耗鏡鐵礦3 < 鏡鐵礦 1 < 鏡鐵礦 2 ，粒度處于中間的鏡鐵礦2 各項燒結指標均差于其他兩種鏡鐵礦。 

（3）鏡鐵礦1 可作為主打礦種，大比例(2 0%左右）配入燒結生產 ;化學成分優異的鏡鐵礦2和鏡鐵礦 3 可作為功能性礦種，小比例 （5 % 左右）配入 ，以提高燒結礦全鐵品位和降低鐵水Al₂O₃及 P 含量。

參考文獻

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[7] 梁利生，周琦.寶鋼湛江鋼鐵煉鐵廠環保新工藝技術的應用 [C] //中國金屬學會.第十屆中國鋼鐵年會暨第六屆寶鋼學術年會論文集.上海，2015，1668 -1673.

[8] KACACHI S ，SHUNJI K. Effect of micro-particles in iron ore on the granule growth and strength [ J ]. ISIJ International， 2011，51 (7)，1057 -1064.