（钢铁冶金专业论文）高炉炉料中合理利用含mgo原料的基础理论研究.pdf

t l j 、 、1|1】l 11jj一，-i ad i s s e r t a t i o ni nf e r r o u sm e t a l l u r g y f u n d a m e n t a ls t u d yo nr e a s o n a b l eu t i l i z a t i n go f r a wm a t e r i a lc o n t a i n i n gm g oi nt h eb u r d e no fb f b y j i a n gx i n s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rs h e nf e n g m a n n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y m a y 2 0 0 8 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 l ，的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 嗲作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名：善趁 r ：z 1 、，n ，v ，r 匕矗倍 】r 猁 日 期：衣舯矿7 o 学位论文版权使用授权书 k 或部芝：嚣莩：喜翥柔蓄茎言茔篡萎：薹鋈；方签名；否则视为同意。， 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： ，j ， 、 。l 一 存状态和含m g o 初渣的熔化性能等进行了深入的理论分析。在此基础上，对三种炉料 结构的软熔性能进行了试验研究，选择最佳的炉料结构应用于生产试验，使炼铁生产技 术指标得到了显著的提高。 本论文的研究工作和成果主要包括以下内容： ( 1 ) 适当提高渣中m g o 含量，可改善炉渣流动性，提高炉渣脱硫能力及排碱率等， 炉渣中适宜的m g o 含量应控制在8 1 0 。 ( 2 ) 随着烧结矿中m g o 含量的提高，烧结杯利用系数和烧结矿的强度、成品率、 品位随之下降，但烧结矿的低温还原粉化性能得到改善。若减少烧结配料中m g o 的添 加量，应采相应措施以解决烧结矿低温还原粉化率升高的问题。 ( 3 ) 本文定义了烧结矿的高压差温度区间。m g o 含量从1 3 增加到3 0 时：r = i 3 6 烧结矿的高压差温度区间从5 0 增加到8 0 ；r = i 7 6 烧结矿从1 6 8 增加到2 1 8 。因 此，高碱度高m g o 烧结矿在高炉内所产生透气性差的温度区间比较宽，表现为软熔带 变厚，料柱透气性变差，气流不顺，高炉难以顺行，焦比增加，不易强化等。 ( 4 ) 论文考察了含m g o 球团矿的冶金性能。m g o 含量在2 o 以下时，对生球性 能和成品球团的抗压强度、转鼓指数没有明显影响，但对球团矿的高温冶金性能有显著 影响。当m g o 含量由o 6 增加到1 8 时，r d i + 3 1 5 由6 2 2 增加到约7 5 ，还原度黜 由3 4 增加到4 5 5 3 ( 9 0 0 还原l h ) ，同时还可降低高炉软熔带位置，扩大铁矿石的 间接还原区。 ( 5 ) 本文在常规检测方法的基础上，对相同还原度时( r i = 4 0 ) 球团矿的膨胀性 能进行了研究。当m g o 含量由o 6 增加到1 8 时：高低m g o 精矿搭配和添加菱镁石 ，两种方法，都能使球团矿还原膨胀指数r s i 由2 3 降低到约2 0 ；但添加白云石时，由 于c a 元素的影响，r s i 反而由2 3 增加到3 2 。因此，虽然m g o 可以改善球团矿多种 冶金性能，但不宜使用白云石。 摘要 软熔性能进行了试验研究。其中，低m g o 烧结矿 配加含m g o 球团矿的炉料结构软熔性能最佳。不仅改善了烧结矿和球团矿的冶金性能， 还可降低综合炉料的软熔带温度区间( t 矿t i o ) 和高压差温度区间( t 2 t i ) 。 ( 7 ) 在实验室研究的基础上，进行了低m g o 烧结矿配加含m g o 球团矿炉料结构 的现场生产试验。结果表明，减少烧结配料中m g o 含量可显著改善炼铁生产技术指标。 与基准期相比，试验期烧结机利用系数提高1 4 6 ，高炉料柱压差降低4 8 2 ，高炉产 量提高0 6 6 。 综上，本文认为适合于现代化大高炉强化冶炼要求的炉料结构为：低m g o 烧结矿 配加含m g o 球团矿，含m g o 球团矿的生产方式可采用添加菱镁石粉或高低m g o 精矿 粉搭配使用的方法。研究结果表明，采用“低m g o 烧结矿配加含m g o 球团矿 的炉料 结构即可满足高炉渣对m g o 含量的需求，又可改善综合炉料的冶金性能。对生产性能 优良的高炉炉料，改善料柱透气性，优化高炉渣冶金性能等具有重要参考价值，为炼铁 生产合理添加m g o 工艺和优化高炉冶炼工艺开拓新的途径，实现集成创新。 关键词：高炉；烧结矿；球团矿；炉料结构：m g o i i i ， 哑1 - 1， 譬 t 分 东北大学博士学位论文 f u n d a m e n t a ls t u d yo nr e a s o n a b l eu t i l i z a t i n go f r a wm a t e r i a l c o n t a i n i n gm g o i nt h eb ur d e no fb f a bs t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，a p p r o p r i a t em g oc o n t e n ti sr e q u i r e di nt h es l a go fb fw i t l lt h ei n c r e a s eo f o v e r s e a si r o no r e s a tt h es a m et i m e , i ti st h er e q u i r e m e n to fs m e l t i n gl o w s ih o tm e l t a la n d s m e l t i n gs o m es p e c i a li r o no r e s a i ma tt h i sp r o b l e m ，e f f e c t so ft h em a t e r i a l sc o n t a i n i n gm g oo ns i n t e r i n gp r o c e s s ，p e l l e t p r o c e s sa n dt h em e t a l l u r g i c a lp r o p e r t i e so fs i n t e ra n dp e l l e tw e r es t u d i e di nt h i sp a p e r b yt h e e p m a ，x - r a yd i f f r a c t i o na n dt h e r m o d y n a m i ca n a l y s i s ，e x i s t e n ts h a p e so fm g oi ni r o no r e b e f o r ea n dd u r i n gi t sr e d u c t i o np r o c e s sw e r ed i s c l l s s e d w ea l s os t u d i e dt h em e l t i n g p r o p e r t i e s o ft h es l a gc o n t a i n i n gm g o o nt h eb a s i so f a b o v es t u d y ，s o f t e n i n ga n dm e l t i n gp r o p e r t i e so f t h r e ek i n d so fb u r d e ns t r u c t u r ew e r ec o n d u c t e d w ec h o s e dt h eb e s tb u r d e ns t r u c t u r ef o r t e s t i n gp r o d u c t i o n t h e nt h et e c h n i c a li n d e xh a d b e e ni m p m v e ds i g n i f i c a n t l y t h em a i nc o n t e n t sa n da c h i e v e m e n t so ft h ep a p e ri n c l u d e ： ( 1 ) m g oc o n t e n ti si n c r e a s e dp r o p e r l y , t h ep r o p e r t i e so ff l u i d i t y , d e s u l p h u r i z i n ga n d e x c e p t i n ga l k a l ia r ei m p r o v e d m g oc o n t e n ts h o u l db ea b o u t8 - 10 ( 2 ) w i t ht h ei n c r e a s eo fm g oc o n t e n t , u t i l i z a t i o nc o e f f i c i e n to fs i n t e rp o t ，t h ey i e l d ， s t r e n g t ha n dg r a d eo fs i n t e rd e c r e a s e b u tt h el o w - t e m p e r a t u r ed i s i n t e g r a t i o np r o p e r t i e sc a i lb e i m p r o v e d i ft h ec o n t e n to fm g o i sd e c r e a s e d ，w es h o u l dt a k es o m em e a s u r e st or e s t r a i nt h e d i s i n t e g r a t i o no fs i n t e r ( 3 ) at e m p e r a t u r er a n g ea b o u th i g h p r e s s u r ew a sd e f i n e di nt h i sp a p e r w h e nt h em g o c o n t e n ti n c r e a s e sf r o m1 3 t o3 o ，t h et e m p e r a t u r er a n g eo f s i n t e r ( r - 1 3 6 ) i n c r e a s e sf r o m 5 0 t o8 0 c ，t h a to fs i n t e r ( r = 1 7 6 ) i n c r e a s e sf r o m16 8 ( 2t o218 c t h e r e f o r e ，t h es i n t e r 、) i ，i ml l i g hb a s i c i t ya n dh i g hm g oc o n t e n tw i l lt a k eaw i d et e m p e r a t u r er a n g ew i t hb a dg a s p e r m e a b i l i t y t h e nt h ec o h e s i v ez o n eb e c o m e st h i c k e n ，a n dt h ea i r f l o wb e c o m e sf o u l u p i t i s n tf a v o u r a b l et oo p e r a t i o no fb f ( 4 ) t h ep r o p e r t i e so fp e l l e tw i t hm g ow e r es t u d i e di nt h i sp a p e r w h e nt h ec o n t e n to f m g oi sl o w e rt h a n2 o ，m g oh a sn oo b v i o u se f f e c t so nt h es t r e n g t ha n dd r u mi n d e xo f p e l l e t ，b u ti th a so b v i o u se f f e c t so nm e t a l l u r g i c a lp r o p e r t i e si nh i g l lt e m p e r a t u r e 姗e 1 1t h e m g oc o n t e n ti n c r e a s e sf r o m0 6 t 01 8 ，r d i + 3 1 5i n c r e a s e sf r o m6 2 2 t 07 5 ，硒 i n c r e a s e sf r o m4 5 t o5 3 ( r e d u c t i o nc o n d i t i o n ：9 0 0 。c ，f ；wl h o u r ) ，a n dt h ep o s i t i o no f c o h e s i v ez o n ec a nb ed e c l i n e d i v ， 查! ! 查兰堡主兰堡垒查 ( 5 ) t h er e l a t i v ef l e e - s w e l l i n gp r o p e r t i舒w a ss t u d i e du n d e rt h ec o n d i t i o no fr i = 4 0 w i t ht h em g oc o n t e n ti n c r e a s e sf r o m0 6 t o1 8 ，t h er e l a t i v ef r e e - s w e l l i n gi n d e xr s i d e c r e a s e sf r o m2 3 t o2 0 w h e nm a g n e s i t eo rt h ef i n eo r ew i t hh i g hm g oc o n t e n ti sa d d e d b u tr s ii n c r e a s e sf r o m2 3 t o3 2 b e c a u s eo ft h ee f f e c to fc aw h e nd o l o m i t ei sa d d e d s o ， t h o u g hm g o c a l li m p r o v em e t a l l u r g i c a lp r o p e r t i e so fp e l l e t , d o l o m i t es h o u l d n tb ea d d e di n p e l l e tp r o d u c t i o nb a s e do nt h ea b o v ea n a l y s i s ( 6 ) s o f t e n i n ga n dm e l t i n gp r o p e r t i e so ft h r e ek i n d so fb u r d e ns t r u c t u r ew e r es t u d y e di n t h i sp a p e r t h e r e i n t o ，t h eb e s ts o f t e n i n ga n dm e l t i n gp r o p e r t i e si st h eb u r d e ns t r u c t u r e ( s i n t e r w i t hl o wm g oc o n t e n ta n dp e l l e tw i t hh i 【g hm g oc o n t e n ta r em i x e d ) t h i sk i n do fb u r d e n 姗c n l r en o to n l yc a ni m p r o v em e t a l l u r g i c a lp r o p e r t i e so fs i n t e ra n dp e l l e t , b u ta l s oc a n d e c r e a s et h et e m p e r a t u r er a n g eo fc o h e s i v ez o n e ( t d t l o ) a n dh i g h - p r e s s u r ez o n e ( t 2 一t o ( 7 ) o nt h eb a s i so fl a b o r a t o r yr e s e a r c h e s ，t h eb u r d e ns t r u c t u r e ( s i n t e rw i t hl o wm g o c o n t e n ta n dp e l l e tw i ml l i g hm g oc o n t e n ta r em i x e d ) w a st e s t e di np r a c t i c a lp r o d u c t i o n t h e r e s u l t so f t e s t i n gp r o d u c t i o ns h o w s l a tt e c h n i c a li n d e xc a nb ei m p r o v e ds i g n i f i c a n t l yw i t ht h e d e c r e a s eo fm g oc o n t e n ti ns i n t e rr a wm a t e r i a l c o m p a r ew i t ht h eb a s ep e r i o d ，u t i l i z a t i o n c o e f f i c i e n to fs i n t e rm a c h i n ei n c r e a s e s1 4 6 ，p r e s s u r eo fb u r d e nd e c r e a s e s4 8 2 ，a n dt h e p r o d u c t i o no f b fi n c r e a s e so 6 6 i nt h et e s t i n gp 嘶o d s u m m a r i z i n gt h ea b o v er e s u l t s ，i ti sf o u n d e dt h a tt h eb u r d e ns 仃u c t u r e ( s i n t e rw i t hl o w m g o c o n t e n ta n dp e l l e tw i t hh i g hm g oc o n t e n ta r em i x e d ) i st h eb e s tf a v o u r a b l et om o d e r n o p e r a t i o no f b f t h ep r o d u c t i o no f p e l l e tw i t hm g o c a l lt a k et h em e a s u r e o f a d d i n gm a g n e s i t e o ra d d i n gf i n eo r e sw i t hh i 。g hm g oc o n t e n t i nt h i sp a p e r , t h er e s u l to fr e s e a r c hc a l ln o to n l y e n s u r ep r o p e rm g oc o n t e n ti ns l a g , b u ta l s oi m p r o v em e t a l l u r g i c a lp r o p e r t i e so fb u r d e n i t p r o v i d e si m p o r t a n tr e f e r e n c ev a l u ef o rt h ep r o d u c t i o no fe x c e l l e n ti r o no r e s ，f o ri m p r o v e m e n t o fm e t a l l u r g i c a lp r o p e r t i e so fs l a gf o rr e a s o n a b l ep r o c e s so fa d d i n gm g oi nb f , f o r o p t i m i z i n gi r o n m a k i n gt e c h n o l o g y , a n df o ra c h i e v e i n gi n t e g r a t e di n n o v a t i o n k e yw o r d s ：b l a s tf u r n a c e ( b f ) ；s i n t e r ；p e l l e t ；b u r d e ns t r u c t u r e ；m g o v 、 ( 东北大学博士学位论文 目录 目录 独创性声明i 摘要 a b s t r a c t 第l 章绪论l 1 1 高炉炼铁对炉料性能的要求l 1 1 1 精料方针1 1 1 2 铁矿石冶金性能4 1 2 烧结矿的发展状况。6 1 2 1 国外烧结矿的发展状况6 1 2 2 国内烧结矿的发展状况8 1 3 球团矿的发展状况9 1 3 1 球团矿的特点及优势9 1 3 2 球团矿在高炉生产中的地位1 0 1 3 3 国内外球团矿的发展状况1 1 1 3 4 球团矿的发展趋势1 2 1 4 合理的炉料结构1 3 1 4 1 合理炉料结构的评估方法1 3 1 4 2 全球炉料结构的状况及分析1 3 1 4 3 我国炉料结构的发展状况及分析1 5 1 5 合理炉料结构与精料的关系1 6 第2 章研究的必要性及基础理论分析l7 2 1 研究背景1 7 2 1 1 外矿用量的增加。1 7 2 1 2 低硅冶炼的需要2 0 2 1 3 某些特殊矿石的冶炼需要2 2 2 2 渣中适宜m g o 含量的探讨2 3 v i 2 2 1 粘度 2 2 2 脱硫能力 目录 ：z ：l ：! ：l 2 2 3 熔点2 4 2 3 提高渣中m g o 含量的方法。2 5 2 3 1 直接向高炉内添加白云石等熔剂。2 5 2 3 2 降低焦比2 5 2 3 3 精料技术2 6 2 4 研究内容及意义2 6 第3 章烧结矿中适宜m g o 含量的研究2 9 3 1 添加白云石粉对烧结工艺的影响2 9 3 1 1 试验原料分析2 9 3 1 2 烧结试验3 3 3 1 3 试验结果及分析3 6 3 2m g o 对烧结矿低温还原粉化性能的影响4 3 3 2 1 试验方法4 3 3 2 2 试验结果及分析。4 5 3 3m g o 对烧结矿软熔性能的影响4 7 3 3 1 试验方案。4 7 3 3 2 试验结果及分析5 0 3 3 3 烧结矿软熔滴落性能的理论分析5 5 3 4 本章小结5 8 第四章含m g o 球团矿的试验研究6 1 4 1 造球及焙烧试验6 l 4 1 1 原料分析。6 l 4 1 2 试验内容6 2 4 1 3 试验结果及分析6 7 4 2 低温还原粉化试验研究6 9 4 2 1 试验设备与步骤6 9 4 2 2 试验结果及分析6 9 4 3 还原膨胀试验研究7 2 4 3 1 试验设备与步骤7 2 4 。3 2 试验结果及分析7 3 v i i ， 砷 ， 、 t 东北大学博士学位论文 目录 4 4 还原性试验研究7 7 4 4 1 试验方法7 8 4 4 2 试验结果及分析7 8 4 5 软熔性能试验研究8 l 4 6 本章小结8 3 第5 章合理利用m g o 炉料结构的试验研究8 5 5 1 高m g o 烧结矿配加普通酸性球团矿8 5 5 2 低m g o 烧结矿配加菱镁石块8 7 5 3 低m g o 烧结矿配加含m g o 球团矿9 0 5 3 1 试验方案一9 0 5 3 2 试验结果与分析9 1 5 4 本章小结9 3 第6 章合理炉料结构的生产试验9 5 6 1 生产试验简介9 5 6 1 1 试验背景9 5 6 1 2 试验内容9 6 6 2 生产指标及分析9 7 6 2 1 烧结生产分析9 7 6 2 2 高炉生产分析9 8 6 3 生产试验小结9 9 第7 章结论1 0 1 参考文献10 5 致谢1 11 攻读博士学位期间发表论文及专利1 13 作者简介115 论文统计117 v i i i ， 1 东北大学博士学位论文 钢铁工业作为国家的支柱 民经济中占有举足轻重的地位 粗钢产量由1 9 9 0 年的o 6 5 亿 趋于饱和，钢铁工业面临着激 它材料工业的竞争【2 3 1 。这就意味着钢铁企业必须降低成本，节约能源，向高产、优质、 低耗和低成本的方向发展。为了适应生产发展的需要，高炉炼铁必须采取新技术、新工 艺以提高高炉利用系数，降低焦比和能耗，如高压操作，高风温，富氧，喷吹煤粉等技 术措施【4 1 。 攀 嘲 钆 年分 图1 1 中国钢铁工业的发展状况 f i g 1 1d e v e l o p m e n ts t a t u so f i r o na n d s t e e li n d u s t r yi nc h i n a 1 1 高炉炼铁对炉料性能的要求 1 1 1 精料方针 “精料 是高炉操作的基本内容，烧结矿和球团矿作为我国高炉炼铁生产的主要人 造富矿，其质量对冶炼过程具有重要影响。生产实践表明，高炉操作指标离不开铁矿石 质量，没有“精料”作基础，高炉不可能有效的接受大风量、高风温和喷吹燃料等新技 术、新工艺的，不可能有高产、优质、低耗的冶炼效果5 1 。为满足高炉内各区域对原燃 l - 第1 章绪论 原燃料进行精加工，以改善其质量并充分发挥其使用效 果【6 i 。精料内容可概括为： ( 1 ) 高：指铁矿石的品位高，还原性高，焦炭中固定碳高，熔剂中氧化钙高，各 种原料的( 冷态、热态) 机械强度高。 提高矿石品位是高炉增产、节焦、降耗的首要内容。矿石品位提高后，矿石消耗降 低，熔剂用量和渣量减少、不仅减少高炉冶炼的单位能耗，也改善了料柱透气性，有利 于高炉顺行和强化冶炼，从而降低焦比、增加产量。因此，提高矿石品位是改善技术经 济指标最有效的措施。国外要求入炉天然矿品位达6 2 以上，自熔性烧结矿品位5 7 以 上，球团矿品位6 5 以上，对焦炭的要求则是固定碳高，灰分1 0 以下。入炉矿石品位 提高，焦炭灰分降低，使高炉渣量减少，既节省原料，又可促进强化冶炼。 烧结矿、球团矿的还原性，在工业生产中一般用其f e o 含量来衡量。f e o 低，则还 原性好；f e o 高，则还原性差。生产表明，f e o 降低1 ，焦比可降低1 5 ，产量相应 增加1 5 。国外般要求烧结矿f e o 小于8 ，球团矿f e o 小于1 。 各种原料的冷态强度高，在炉外能经受运转、冲击，而且在炉内高温还原状态下， 也要能经受起膨胀、挤压、磨擦，即要求其冷态、热态强度都要高 s - t o l 。研究指出，焦 炭的强度、粒度在炉内有很大的变化。炉腰以下，粒度减小，强度降低，主要是受碳的 气化熔损反应( c 0 2 + c = 2 c o ) 的影响所致。碳素熔解损失后形成许多大孔薄壁结构， 使其强度降低，焦粉增加。这种焦粉在回旋区前面( 气流方向前端) 和下面聚积，形成 一层透气性很差的外壳，迫使气流过早向上流动而难于到达炉缸中心，造成炉缸堆积， 风口烧坏。同时焦炭强度降低，也严重影响软熔带、滴落带和炉缸中心料柱的透气性， 使高炉不顺。 焦炭气化反应与其反应性和温度有关。采取以下措施可有效抑制焦炭的反应性，改 善其抗碱性( k 、n a ) 和热稳定性，提高焦炭的热态强度，强化其料柱骨架作用，对保 证料柱透气( 液) 性，强化高炉冶炼，具有十分重要的意义。 a ) 焦炭反应性同配煤情况及焦炭的微观组织有关，由弱粘结性煤所生成的异向性 组织及丝状组织极易与c 0 2 作用而气化，生成大量大孔薄壁结构，使焦炭强度降低。由 强粘结性煤生成的纤维状及叶状组织反应性差，可提高焦炭的高温强度。 b ) 碱金属对焦炭的反应性有很大的影响。焦炭灰分中若含有碱金属( k 、n a ) ，则 对气化反应有强烈的催化作用，可显著提高焦炭反应性，降低焦炭高温强度。 c ) 其它的有效措施还包括：控制炉内碳的气化反应温度；杜绝石灰石入炉， 减少直接还原，使高温区下移；使用熔剂性烧结矿、富矿、高风温；采用较大粒 - 2 - 、 东北大学博士学位论文 度的焦炭，减少反应面积也可抑制焦炭反应。 ( 2 ) 稳：指各种原料的化学成分稳定、波动小。 原料成分的稳定是稳定炉况，稳定操作，保证顺行， 证炉料化学成分和物理性能的稳定，关键在于搞好炉料的 定性的要求如表1 1 所示。由表可见，我国对成分波动的 业达不到要求，说明国内多数企业对稳定成分的问题还不 源复杂，矿石成分差别较大，因此利用精矿粉和富矿粉在烧结、造球前必须混匀，天然 富矿加入炉前也要混匀。 表1 1 入炉矿石成分允许波动范围 t a b l e1 if l u c t u a n tr a n g eo fi r o n 蝴c h e m i c a lc o m p o s i t i o n ( 3 ) 熟：熟料率高，达到1 0 0 。 高炉生产全部使用烧结矿和球团矿( 尽量不加石灰石等熔剂) ，生产指标可以明显 得到改善。其主要原因是改善了铁矿石的还原性和造渣性，稳定了高炉热制度，使炉况 顺行，尤其是高碱度烧结矿的作用效果更为明显。生产表明，含铁炉料中熟料率增加1 ， 焦比降低1 2 k g t h m ，产量增加约0 3 。目前，全国重点企业的熟料率为9 0 - - 9 5 。 ( 4 ) 小、匀、净：是对原料粒度的要求，日本统称为“整粒 。 为了改善铁矿石的还原性和炉料的透气性，入炉原料要有适当的均匀的粒度。因此， 入炉前大块需要破碎，粉末需要筛净，要求平均粒度较小且均匀，缩小上下限之间的粒 度差。我国对高炉入炉原料粒度控制范围示于表1 2 。 表1 2 入炉原料粒度控制范围 t a b l e1 2r a n g eo fr a wm a t e r i a l s g r a n u l a r i t y 表1 2 的粒度范围并不是绝对的，应根据矿石特性、高炉类型、设备条件等来具体 选择，但总的趋势是要求小、匀、净。按照“匀”的要求，上述粒度范围还应实行分级 入炉。如焦炭可分为2 5 - - 4 0 m m 和4 0 - - 6 0 m m 两级入炉，1 5 2 5 r a m 还可供中、小高炉使 - 3 - 东北大学博士学位论文第1 章绪论 用，或将1 5 - 2 5 m m 的“焦丁一与矿石混装入炉，既代替了部分焦炭，又改善了软熔带 透气性。天然矿可分为8 1 5 m m 和1 5 3 0 m m 两级，烧结矿可分为5 - - 2 5 m m 和2 5 , - - 5 0 m m 两级使用。 综上所述，对铁矿石来说，关键是要使用高品位，高强度，高还原性( f e o 6 0 ，是一种生产球团矿的优质原料。近年来，铁品位高、价格低廉的 1 2 - 1 东北大学博士学位论文第1 章绪论 巴西赤铁精矿的使用量也逐渐增加7 4 , 7 5 】。 可见，球团原料吃“百家饭 的困境打破了以往原料种类单一的局面。由于精矿粉 成分复杂多变，这就要求厂家必须针对各种原料及添加剂进行合理搭配，使其在化学成 分和冶金性能等方面达到精料方针的要求。 1 4 合理的炉料结构 1 4 1 合理炉料结构的评估方法 高炉的基本炉料有天然富矿、烧结矿和球团矿，所谓的炉料结构就是上述3 种炉料 的搭配。研究合理的高炉炉料结构就是合理利用国内外的铁矿资源，使高炉冶炼技术指 标最佳化，从而达到降低生铁成本的目的【7 引。 炉料结构合理化应根据本国、本企业的具体条件来进行试验研究，通过对比分析择 优采用，以取得较高的生产率，较低的燃料消耗和最好的经济效益【7 9 1 。随着对高炉冶炼 过程和原燃料性能研究的不断深入，炉料结构的合理化也在不断的改进。合理炉料结构 的评价方法主要包括以下三个方面： ( 1 ) 炉料结构的冶金性能 为了达到高炉强化冶炼的目的，对入炉铁矿石的各种冶金性能有较高的要求。合理 的高炉炉料结构能改善炉料的还原性，还原后粉化、膨胀性及软熔滴落等各项冶金性能 指标。 ( 2 ) 高炉生产效果 合理的炉料结构是高炉顺行的重要保证，能达到提高高炉利用系数，降低焦比，减 少能耗的目的，可显著改善高炉各项技术经济指标。 ( 3 ) 经济成本 合理的高炉炉料结构，能最大限度的利用高炉原料，降低单位生铁成本，提高高炉 的经济效益。 1 4 2 全球炉料结构的状况及分析 2 0 世纪5 0 年代以前，高炉的含铁原料基本上是以天然块矿为主，以后逐渐转向烧 结矿和球团矿。铁矿资源的变化导致了炉料结构的演变，炉料结构的演变促进了高炉技 术的进步与发展。研究炉料结构需要根据矿石的质量、价格、运费等具体情况，合理的 利用全世界的铁矿资源，使高炉的冶炼效果达到最佳状态，在保证质量的前提下力求最 大限度地降低生铁成本【8 0 】。因此，对于不同地区，不同企业，合理的炉料结构也不尽相 13 东北大学博士学位论文第1 章绪论 同( 如表1 5 ) 8 1 1 。 表1 5 代表企业高炉炉料结构及渣铁比 t a b l e1 5b u r d e ns t r u c t u r ea n dr a t i ob e t w e e ns l a ga n di r o no fb fi n8 0 m er e p r e s e n t a t i v ee n t e r p r i s e s 亚洲是世界最大的产钢地区，但几个主要的产钢大国，有的几乎没有铁矿资源，有 的铁矿资源严重不足，几乎都需要从澳大利亚和南美洲等地进口铁矿石。中国、日本、 韩国是铁矿粉的主要进口国【s 2 】，国际市场上粉矿多，且价格低廉，而进口粉矿易于生产 烧结矿，不适合于生产球团矿。因此，亚洲国家形成了以烧结矿为主体的炉料结构，多 数炉料结构中高碱度烧结矿占8 0 ，其余为球团矿或块矿捧玉酗j 。 北美地区藏有大量嵌布极细的铁遂岩，需要磨得很细，方能使铁矿物与脉石分离， 因此精矿粉粒度极细，适合生产球团矿。2 0 世纪5 0 年代起，北美国家便开始发展球团 矿，其炉料结构以自熔性球团矿为主，高碱度烧结矿或酸性球团矿为辅，甚至选用1 0 0 球团矿作为高炉炉料瞵5 1 。 欧洲和南美洲炉料结构介于亚洲和北美洲之间，如西欧高炉炉料结构中球团矿的平 均比例达到3 0 - - , 7 0 。为了平衡高炉渣碱度，烧结矿的碱度要在2 0 以上，球团矿中配 加镁橄榄石，以改善酸性球团矿的冶金性能。 俄罗斯的高炉炉料以烧结矿为主。俄罗斯高炉的矿源以精矿居多，但长期用来生产 烧结矿。目前，随着技术的发展，球团矿产量逐渐增多，配比也开始逐渐增加。 从上述情况可以看出，各个国家和地区的高炉因矿源不同而采用了不同的炉料结 构。甚至一个企业不同地域的钢铁厂也是如此，例如澳大利亚b h p 公司所属的三个钢 铁厂中，有两个厂的主要原料是富矿粉，其高炉以烧结矿为主，而另一个厂的主要原料 是细精矿，其高炉则是以球团矿为主。总之，各国钢铁厂的高炉炉料结构都要依靠当地 的资源与经济条件，因地制宜，在保证质量的前提下最大限度的降低生铁成本。 1 4 一 东北大学博士学位论文第1 章绪论 1 4 3 我国炉