进口铁矿粉的烧结性能

1、进口铁矿粉的烧结性能及配矿方法进口铁矿粉的烧结性能及配矿方法许满兴许满兴(北京科技大学北京科技大学) 摘摘 要：本文重点介绍了进口铁矿粉的化学成分、粒度要：本文重点介绍了进口铁矿粉的化学成分、粒度 组成、组成、 它们的单烧指标及冶金性能，并对铁矿粉烧结性能的它们的单烧指标及冶金性能，并对铁矿粉烧结性能的 基础理论作了必要的分析，铁矿粉的烧结性基础理论作了必要的分析，铁矿粉的烧结性 能可以采能可以采 用烧结反应性、同化性等五种基础特性和其晶粒大小、用烧结反应性、同化性等五种基础特性和其晶粒大小、 水化程度及水化程度及Al2O3含量高低三种配矿方法使其互补和调含量高低三种配矿方法使其互补和调 节。

2、节。关键词：进口铁矿粉关键词：进口铁矿粉 烧结性能烧结性能 单烧指标单烧指标 配矿方配矿方 法法1.前言前言 随着我国钢铁工业的快速发展，进口铁矿石数量已由随着我国钢铁工业的快速发展，进口铁矿石数量已由2001年的年的9230万吨增加到万吨增加到2011年的年的68652万吨；占我国高炉炼铁原料的比例也万吨；占我国高炉炼铁原料的比例也由由2001年的年的35.96%上升到上升到2011年年66.36%，我国高炉炉料形成了以进，我国高炉炉料形成了以进口矿为主的格局。因此认识和掌握各种进口铁矿粉的烧结性能已成口矿为主的格局。因此认识和掌握各种进口铁矿粉的烧结性能已成为我国发展钢铁工业的一个重要技术

3、经济问题。为我国发展钢铁工业的一个重要技术经济问题。 但认识铁矿粉的烧结性能不是一个较为简单的技术理论问题，但认识铁矿粉的烧结性能不是一个较为简单的技术理论问题，因为烧结的成矿过程是一个复杂的物理化学变化过程，它既有低温因为烧结的成矿过程是一个复杂的物理化学变化过程，它既有低温下的固相反应和新相生成，又有在高温下的粘结相和液相生成，还下的固相反应和新相生成，又有在高温下的粘结相和液相生成，还有在冷却过程中的结晶、再结晶和相变过程。影响烧结过程成矿和有在冷却过程中的结晶、再结晶和相变过程。影响烧结过程成矿和固结的因素也很复杂，既有矿种化学成分和粒度的影响，又有碱度、固结的因素也很复杂，既有矿种化

4、学成分和粒度的影响，又有碱度、配碳、加热和冷却速度的影响，还有氧化速度的影响等等，其中矿配碳、加热和冷却速度的影响，还有氧化速度的影响等等，其中矿种对烧结成矿和固结的影响是一个基本因素，矿种和配矿的不同对种对烧结成矿和固结的影响是一个基本因素，矿种和配矿的不同对烧结生产综合反映出来的是烧结生产率和成品矿的强度，是烧结生烧结生产综合反映出来的是烧结生产率和成品矿的强度，是烧结生产最基本的两个问题，即产量和强度问题。产最基本的两个问题，即产量和强度问题。 如何正确认识进口铁矿粉的烧结性能及质量？这是一个值得讨如何正确认识进口铁矿粉的烧结性能及质量？这是一个值得讨论的技术和理论问题。单烧值是铁矿粉模

5、拟烧结生产，在一定燃料论的技术和理论问题。单烧值是铁矿粉模拟烧结生产，在一定燃料配比、碱度及工艺参数条件下，进行烧结杯试验后所得出的成品矿配比、碱度及工艺参数条件下，进行烧结杯试验后所得出的成品矿的产量、强度及质量指标，它是评价不同铁矿粉利用价值的重要依的产量、强度及质量指标，它是评价不同铁矿粉利用价值的重要依据。正因为如此，可将各种进口铁矿粉的单烧指标列出进行对比分据。正因为如此，可将各种进口铁矿粉的单烧指标列出进行对比分析去认识它们的烧结性能，是认识各种不同进口铁矿粉的烧结性能析去认识它们的烧结性能，是认识各种不同进口铁矿粉的烧结性能及质量的一种重要方法。及质量的一种重要方法。2.进口铁矿

6、粉的化学成分及粒度组成进口铁矿粉的化学成分及粒度组成 常见十八种进口铁矿粉的化学成分和粒度组成列于表常见十八种进口铁矿粉的化学成分和粒度组成列于表1和表和表2，近几年新开发的几种铁矿粉的化学成分和粒度组，近几年新开发的几种铁矿粉的化学成分和粒度组成列于表成列于表3和表和表4。表表1 常见十八种进口铁矿粉化学成分常见十八种进口铁矿粉化学成分表表2 常见十八种进口铁矿粉的粒度组成常见十八种进口铁矿粉的粒度组成 由表由表1，表，表2可见，常见进口铁矿粉的含铁品位均较高，仅有果阿、可见，常见进口铁矿粉的含铁品位均较高，仅有果阿、哈默斯利和纽曼稍低，处于哈默斯利和纽曼稍低，处于6263%的范围内，扬迪铁

7、矿粉的品位最低，的范围内，扬迪铁矿粉的品位最低，仅为仅为58.33%，但由于其结晶水含量达，但由于其结晶水含量达9.5%，烧结后的实际品位可达到，烧结后的实际品位可达到64.45%。澳大利亚的库利安诺宾粉矿品位仅为。澳大利亚的库利安诺宾粉矿品位仅为63.5%，但由于其有，但由于其有5.25%的烧损，实际品位达到的烧损，实际品位达到67%,接近接近CVRD卡拉加斯和卡拉加斯和MBRCSF粉矿的含铁粉矿的含铁品位。品位。 常见进口铁矿粉的平均粒度均在常见进口铁矿粉的平均粒度均在2.03.0mm之间，仅有之间，仅有MBR的的CSF粉较粗，平均粒度达到粉较粗，平均粒度达到4.443mm，库得拉姆和卡罗

8、尔湖矿粉平均粒度较，库得拉姆和卡罗尔湖矿粉平均粒度较细，低于细，低于0.3mm，铁矿粉的粒度影响混合料透气性最差的粒级是，铁矿粉的粒度影响混合料透气性最差的粒级是1.00.25mm，大量的研究证明，这部分粒度既不能成为制粒的核心，也不，大量的研究证明，这部分粒度既不能成为制粒的核心，也不能粘附于核心外围，因此，需重视这部分粒级对混合料透气性的影响。能粘附于核心外围，因此，需重视这部分粒级对混合料透气性的影响。表表3 近几年新开发几种铁矿粉的化学成分及基础特性近几年新开发几种铁矿粉的化学成分及基础特性表表4 近几年新开发的几种铁矿粉的粒度组成（近几年新开发的几种铁矿粉的粒度组成（mm）3.常见进

9、口铁矿粉单烧试验的结果及分析常见进口铁矿粉单烧试验的结果及分析 3.1常见进口铁矿粉单烧试验的结果常见进口铁矿粉单烧试验的结果 常见常见18种进口铁矿粉单烧试验的条件，单烧烧结指标列于种进口铁矿粉单烧试验的条件，单烧烧结指标列于表表5，常见进口铁矿粉单烧试验成品矿的化学成分及冶金性能，常见进口铁矿粉单烧试验成品矿的化学成分及冶金性能列于表列于表6。表表5 常见进口铁矿粉单烧试验的烧结指标常见进口铁矿粉单烧试验的烧结指标表表6 常见进口铁矿粉单烧试验成品矿的化学成分及冶金性能常见进口铁矿粉单烧试验成品矿的化学成分及冶金性能 3.2对常见进品铁矿粉烧结性能的分析对常见进品铁矿粉烧结性能的分析 影响

10、铁矿粉烧结性能的因素是多方面的，除了铁矿粉自身的化学成分，影响铁矿粉烧结性能的因素是多方面的，除了铁矿粉自身的化学成分，粒度组成外，尚有碱度、料层厚度，配水配碳，抽风负压等烧结条件和工粒度组成外，尚有碱度、料层厚度，配水配碳，抽风负压等烧结条件和工艺操作的影响，还受到混合料其它矿种烧结性能的影响。本文是对一种铁艺操作的影响，还受到混合料其它矿种烧结性能的影响。本文是对一种铁矿粉单烧时烧结性能的分析，不讨论外部条件的影响，考虑的是一种铁矿矿粉单烧时烧结性能的分析，不讨论外部条件的影响，考虑的是一种铁矿粉自身的因素也即其内在因素的影响，烧结生产对铁矿粉的基本要求是希粉自身的因素也即其内在因素的影响

11、，烧结生产对铁矿粉的基本要求是希望烧结产量高和成品矿强度好，同时还要求成品矿含铁品位高，望烧结产量高和成品矿强度好，同时还要求成品矿含铁品位高，SiO2、Al2O3和有害杂质含量低，并具有良好的冶金性能。由表和有害杂质含量低，并具有良好的冶金性能。由表3、表、表4可见，常见可见，常见进口铁矿粉的烧结性能，我国宝钢、鞍钢、马钢、武钢、湘钢、水钢、兴进口铁矿粉的烧结性能，我国宝钢、鞍钢、马钢、武钢、湘钢、水钢、兴澄特钢和中南大学、北科大均进行过进口铁矿粉的单烧试验，对进口铁矿澄特钢和中南大学、北科大均进行过进口铁矿粉的单烧试验，对进口铁矿粉烧结性能的优劣排过次序，如马钢于粉烧结性能的优劣排过次序，

12、如马钢于1994年年12500m3高炉投产前，公司高炉投产前，公司组织对若干种进口铁矿粉的烧结性能进行了单种矿烧结杯试验和烧结矿的组织对若干种进口铁矿粉的烧结性能进行了单种矿烧结杯试验和烧结矿的冶金性能试验，结果排序烧结性能从优到劣为：冶金性能试验，结果排序烧结性能从优到劣为：CVRD、纽曼、纽曼、MBR、哈默、哈默斯利、罗布河；冶金性能从优到劣为：斯利、罗布河；冶金性能从优到劣为：MBR、CVRD、哈默斯利、纽曼、印、哈默斯利、纽曼、印度度H矿。矿。 宝钢在单烧的基础上进而对干料密度、宝钢在单烧的基础上进而对干料密度、Al2O3含量对冶金性能的影含量对冶金性能的影响作了系统的试验研究，对进口

13、铁矿粉进行了综合评价，将进口铁矿响作了系统的试验研究，对进口铁矿粉进行了综合评价，将进口铁矿粉分为三类，粉分为三类，A类：各项性能均较好的铁矿粉有，卡拉加斯，类：各项性能均较好的铁矿粉有，卡拉加斯，MBR、依、依塔比拉、沙米丘及印度的塔比拉、沙米丘及印度的BAILA（白兰）；（白兰）；B类：各项性能尚好的纽曼、类：各项性能尚好的纽曼、扬迪、南非的伊斯科、委内瑞拉和加拿大的卡罗尔湖；扬迪、南非的伊斯科、委内瑞拉和加拿大的卡罗尔湖；C类：各项性能类：各项性能略差的有哈默斯利、罗布河和印度的果阿铁矿粉。由十八种常见进口略差的有哈默斯利、罗布河和印度的果阿铁矿粉。由十八种常见进口铁矿粉的单烧主要指标可

14、见铁矿粉的单烧主要指标可见,巴西的巴西的MBR粉矿粉矿,澳大利亚的库利安诺宾和澳大利亚的库利安诺宾和戈德沃斯粉矿戈德沃斯粉矿,印度库得拉姆和印度库得拉姆和H矿的烧结指标比较好矿的烧结指标比较好,澳大利亚的哈默澳大利亚的哈默斯利、印度的天普乐和果阿粉矿以及加拿大的卡罗尔湖粉矿的烧结指斯利、印度的天普乐和果阿粉矿以及加拿大的卡罗尔湖粉矿的烧结指标比较差。标比较差。 3.3 近几年新开发的几种铁矿粉的烧结性能近几年新开发的几种铁矿粉的烧结性能 近几年新开发的几种铁矿粉的理化性能及烧结特性列于表近几年新开发的几种铁矿粉的理化性能及烧结特性列于表7。(下页下页)表表7 近几年新开发的几种铁矿粉的理化性能

15、及烧结特性近几年新开发的几种铁矿粉的理化性能及烧结特性4. 铁矿粉的烧结特性及配矿方法铁矿粉的烧结特性及配矿方法 4.1. 按铁矿粉的烧结反应性合理搭配的方法按铁矿粉的烧结反应性合理搭配的方法 所谓烧结反应性是矿粉的酸性脉石与所谓烧结反应性是矿粉的酸性脉石与CaO同化和熔化反应的能力，它同化和熔化反应的能力，它可以用烧结生产率（利用系数）和成品矿的机械强度（转鼓指数）这一对可以用烧结生产率（利用系数）和成品矿的机械强度（转鼓指数）这一对指数来表示。据此可将铁矿粉的反应性分为优、中、差三类，在烧结配矿指数来表示。据此可将铁矿粉的反应性分为优、中、差三类，在烧结配矿时按三类不同合理搭配。时按三类不

16、同合理搭配。 4.2.按铁矿粉的烧结基础特性合理配矿的方法按铁矿粉的烧结基础特性合理配矿的方法 铁矿粉的烧结基础特性包括同化性、液相流动性、粘结相强度、生成铁矿粉的烧结基础特性包括同化性、液相流动性、粘结相强度、生成铁酸钙的能力和连晶固结能力。配矿原则一般在化学成分、物理性能和满铁酸钙的能力和连晶固结能力。配矿原则一般在化学成分、物理性能和满足高炉炼铁成本需求的条件下，使同化性高与同化低合理搭配，液相流动足高炉炼铁成本需求的条件下，使同化性高与同化低合理搭配，液相流动性指数低的与高的合理搭配，尽量多用粘结相自身强度高、铁酸钙生成能性指数低的与高的合理搭配，尽量多用粘结相自身强度高、铁酸钙生成能

17、力强和连晶固结能力强的铁矿粉，通过铁矿粉基础特性的合理搭配，使铁力强和连晶固结能力强的铁矿粉，通过铁矿粉基础特性的合理搭配，使铁矿粉自身特性互补，获得烧结生产所要求的质量目标。这是北科大吴胜利矿粉自身特性互补，获得烧结生产所要求的质量目标。这是北科大吴胜利教授倡导的配矿方法。教授倡导的配矿方法。 4.3 按铁矿粉晶体颗粒大小，水化程度和按铁矿粉晶体颗粒大小，水化程度和Al2O3含量高低三个含量高低三个 特性合理配矿的方法特性合理配矿的方法 这是巴西淡水河谷公司研发的配矿方法，铁矿粉的三个特性都分这是巴西淡水河谷公司研发的配矿方法，铁矿粉的三个特性都分为粗、中、细和高、中、低三类。矿粉晶粒的大小

18、按为粗、中、细和高、中、低三类。矿粉晶粒的大小按40um的为细的为细晶粒、晶粒、40120um的为中等晶粒，的为中等晶粒，120um的为粗晶粒，水化程度是指的为粗晶粒，水化程度是指针矿含量对赤铁矿含量的比例，一般可按结晶水含量针矿含量对赤铁矿含量的比例，一般可按结晶水含量6%、6%3%、3%分为高、中、低三档，分为高、中、低三档，Al2O3含量按含量按2%、2%1%和和1%分为高、分为高、中、低三档。当铁矿粉晶体颗粒小、水化程度高时，有利于提高烧结中、低三档。当铁矿粉晶体颗粒小、水化程度高时，有利于提高烧结的产量；当晶体颗粒粗，低水化程度时有利于降低燃耗；细晶体颗粒、的产量；当晶体颗粒粗，低水

19、化程度时有利于降低燃耗；细晶体颗粒、低低Al2O3含量有利于提高成品矿的强度和改善含量有利于提高成品矿的强度和改善RDI指数。指数。5. 结论结论 由以上试验研究分析和讨论可以得出如下结论：由以上试验研究分析和讨论可以得出如下结论： 铁矿粉在一定条件下的单烧指标及冶金性能是衡量和判断进口铁铁矿粉在一定条件下的单烧指标及冶金性能是衡量和判断进口铁矿粉质量优劣的一种重要方法。铁矿粉烧结性能和质量主要可以矿粉质量优劣的一种重要方法。铁矿粉烧结性能和质量主要可以从它们的化学成分、物理性能和烧结特性去分析和衡量。从它们的化学成分、物理性能和烧结特性去分析和衡量。 铁矿粉的烧结性能可以采用其烧结反应性、同

20、化性等五种基础特铁矿粉的烧结性能可以采用其烧结反应性、同化性等五种基础特性和其晶粒粗细、水化程度及性和其晶粒粗细、水化程度及Al2O3含量高低三种配矿方法使其互含量高低三种配矿方法使其互补和调节。补和调节。 铁矿粉烧结反应性的配矿方法是按反应性的优、中、差三类合理铁矿粉烧结反应性的配矿方法是按反应性的优、中、差三类合理搭配，用烧结机生产率（利用系数）和成品矿转鼓强度两个指标搭配，用烧结机生产率（利用系数）和成品矿转鼓强度两个指标表示的一种简易配矿方法。表示的一种简易配矿方法。 铁矿粉烧结基础特性的配矿方法是运用铁矿粉五项基础特性，在铁矿粉烧结基础特性的配矿方法是运用铁矿粉五项基础特性，在满足化

21、学成分、物理特性和生产成本条件下使铁矿粉的自身特性满足化学成分、物理特性和生产成本条件下使铁矿粉的自身特性互补，获得烧结生产所要求的质量目标的科学优化配矿方法。互补，获得烧结生产所要求的质量目标的科学优化配矿方法。 按照铁矿粉晶粒大小，水化程度和按照铁矿粉晶粒大小，水化程度和Al2O3含量高低三个特性配矿，含量高低三个特性配矿，有利于掌控烧结生产的生产率、成品矿的强度和固体燃耗的一种有利于掌控烧结生产的生产率、成品矿的强度和固体燃耗的一种配矿方法。配矿方法。主要参考文献主要参考文献1 高为民等高为民等 烧结混合料制粒的研究烧结混合料制粒的研究 1996第五届炼铁精料学术会议论文集第五届炼铁精料

22、学术会议论文集(84).2 樊御飞樊御飞 巴西卡拉加斯粉矿试验研究巴西卡拉加斯粉矿试验研究 1992第三届炼铁精料学术会议论文集第三届炼铁精料学术会议论文集 (287). 3 孙俊波孙俊波 几种进口铁精矿烧结试验研究及经济效益评估几种进口铁精矿烧结试验研究及经济效益评估 1996第五届炼铁精料第五届炼铁精料 学术会议论文集学术会议论文集(21).4 蒋定中等蒋定中等 印度天普乐矿粉烧结试验研究与生产实践印度天普乐矿粉烧结试验研究与生产实践 马鞍山钢铁公司马鞍山钢铁公司1998.10.5 周云花周云花 进口矿的性能及生产应用研究进口矿的性能及生产应用研究 烧结球团烧结球团 2000 NO.5 （

23、16）.6 许斌许斌 进口铁矿石烧结性能研究进口铁矿石烧结性能研究 2002全国烧结球团技术交流年会论文集全国烧结球团技术交流年会论文集 （20）.7 杨李香杨李香 杨迪矿在杨迪矿在BHP钢铁厂的烧结钢铁厂的烧结 1998第二届炼铁精料学术会议论文集第二届炼铁精料学术会议论文集 （18）.8 胡夏雨胡夏雨 马钢利用国外铁矿资源情况探讨马钢利用国外铁矿资源情况探讨 中国钢铁原料国际研讨会文集中国钢铁原料国际研讨会文集 1999.10.9 樊御飞樊御飞 进口铁矿石性能浅析进口铁矿石性能浅析 中国铁矿石造块适用技术中国铁矿石造块适用技术 冶金工业出版社冶金工业出版社 2000.9（93）.10 巴西巴西L.Caporali 铁矿石微观结构与其烧结性能及过程行为的关系铁矿石微观结构与其烧结性能及过程行为的关系 1998.9.11 巴西巴西L.Caporali 利用铁矿的特性改善烧结和高炉的指标利用铁矿的特性改善烧结和高炉的指标 2002中国国际钢铁大会中国国际钢铁大会 论文集论文集(39).12 澳澳Allan Waters等等 对西安吉拉斯铁矿石