研发充分利用低品质矿的烧结技术

研发充分利用低品质矿的烧结技术进入新世纪以来，随着钢铁工业的迅速发展，中国铁矿烧结技术取得前所未有的进步，其中一个重要的研究方向是如何充分利用低品质矿。针对铁矿粉劣质化进程的现实，国内外的研究动态主要有三种情况，其一是坚持“精料方针”，积极寻觅优质铁矿石资源，思路是“节能减排”优先、“盈利靠产品”；其二是放弃“精料方针”，大量使用劣质铁矿石，出发点是“牺牲其他指标而保成本最低”；其三是介于上述两者之间，理念是兼顾“降低成本”和“节能减排”，具体做法是“适当放宽精料标准”，“以技术缓解不利影响”。第三种做法为主要倾向，但技术难度较大。与常规烧结相比，低品质矿烧结的主要技术问题是由于高ＳｉＯ２、高Ａｌ２Ｏ３带来的负面影响，主要为两个方面，一是正硅酸钙生成量急剧增加，容易因相变引发烧结矿的粉化，从而影响烧结成品率；二是铝含量过高容易恶化烧结矿低温还原粉化性能。相应的技术对策有：坚持低温烧结原则，大力实施厚料层烧结，研究准颗粒设计方法及技术，开发非氯低温粉化抑制剂等。对于高炉冶炼而言，高硅、高铝含量烧结矿的使用，将带来料柱透气性变差、炉渣黏度升高、脱硫能力降低、燃料比增加、产能下降等问题，除了要求烧结矿确保冷态、热态强度以及还原性等指标，更重要的是优化煤气流分布、优化渣系。随着优质铁矿粉资源大量消耗，褐铁矿类型的铁矿粉被大量开采使用。褐铁矿是一种含结晶水的赤铁矿（Ｆｅ２Ｏ３·ｎＨ２Ｏ），由于其疏松多孔、堆比重小、吸液性强、易过度同化，因而在烧结过程中表现出一系列负面影响，如：１）烧结速度慢，烧结利用系数低；２）烧结饼组织疏松，成品率低；３）固体燃耗高。宝钢从２０世纪９０年代初开始研究褐铁矿使用，逐步掌握了褐铁矿的烧结工艺特性以及生产技术对策，通过矿粉品种、粒度的搭配，水、碳的调节，机速、料层的调整，粉焦、熔剂粒度的改变等，使褐铁矿的使用比例最高达到５０％以上。目前，褐铁矿烧结技术在国内钢铁企业已经广泛应用。日本为了利用劣质化的铁矿粉资源（半褐铁矿类型的马拉曼巴矿），研发了小球嵌入式烧结技术。这种马拉曼巴矿烧结因其粒度偏细、易过熔、液相流动性低致使产品质量指标差。该方法是将马拉曼巴矿制成小球，并散布在其他烧结料中，由于低碱度的小球自身不会过熔，再利用小球近旁的气流边缘效应，可以提高料层的透气性，依靠含固体燃料、且碱度相对高的其他烧结料来提供热量和粘结相。试验结果表明，该方法能够有效改善烧结过程的透气性，提高垂直烧结速度，在烧结矿质量基本不变的情况下提高烧结矿的产量。我国包钢等单位开展了类似原理的复合造块技术研究，并在工业应用方面取得了一定的效果。