李向榮 馬銀剛

（唐山天茂實(shí)業(yè)有限公司）

我們知道，高爐要煉好鐵，首先要煉好渣。為了減小渣量，都希望用低硅低鋁的原料，但是隨著鐵礦資源的開發(fā)利用，鐵原料中的氧化鋁含量不斷上升。為了保證渣的流動(dòng)性，確保高爐的穩(wěn)定順行，就必須保證合理的鎂鋁比，業(yè)內(nèi)一般控制在0.5-0.7之間。在無法降低熱氧化鋁的前提下，就必須尋求提高氧化鎂的途徑。那么氧化鎂從哪里來呢？獲得途徑只有兩個(gè)：燒結(jié)礦和球團(tuán)礦。過去高爐的爐料結(jié)構(gòu)一般是以高堿度、高鎂的燒結(jié)礦配酸性球團(tuán)礦作為主要模式，但是高品質(zhì)的燒結(jié)礦崇尚自然鎂，燒結(jié)礦中添加鎂屬于負(fù)能量，高鎂燒結(jié)不僅會(huì)明顯降低品位、降低還原性能，還會(huì)降低強(qiáng)度，提升焦比。所以鋼鐵工業(yè)發(fā)展指南中提出，要增加高爐料中球團(tuán)礦的配比并大力發(fā)展復(fù)合添加劑在球團(tuán)礦中的普及應(yīng)用。提高球團(tuán)礦中的氧化鎂含量，減輕燒結(jié)礦壓力，從燒結(jié)礦中向球團(tuán)礦中轉(zhuǎn)移一部分鎂，成了業(yè)內(nèi)的共識(shí)。球團(tuán)礦中增加鎂含量是正能量，球團(tuán)礦中鎂含量增加到1.9%以后，對(duì)改善冶金性能有以下幾點(diǎn)好處：

1、球團(tuán)礦在高爐中的還原膨脹率是重要的冶金性能指標(biāo)，主要是Fe₂O₃轉(zhuǎn)化成Fe₃O₄ 過程中會(huì)發(fā)生從六方晶到立方晶的轉(zhuǎn)變，晶格常數(shù)變化會(huì)使球團(tuán)礦體積變大。球團(tuán)礦的還原膨脹率國際標(biāo)準(zhǔn)是小于20%，大于30%為災(zāi)難性膨脹，高爐不能用，會(huì)使高爐透氣性變差，爐況惡化。而鎂的加入，則Fe₂O₃不轉(zhuǎn)化為Fe₃O₄，而是直接轉(zhuǎn)化成FeO與MgO的共融體，有效抑制球團(tuán)礦的異常膨脹。

2、因球團(tuán)礦中氧化鎂的加入，形成的鐵酸鎂的熔點(diǎn)是1713度，硅酸鎂的熔點(diǎn)是1890度，斜頑輝石熔點(diǎn)是1557度，斜頑輝石與二氧化硅的化合物熔點(diǎn)是1543度。均比鐵酸鈣的熔點(diǎn)1216度要高，所以鎂質(zhì)球團(tuán)礦可以提高軟熔溫度80-160度，并且使軟熔區(qū)間變得狹窄，能有效改善高爐的透氣性。

1、鎂質(zhì)球團(tuán)礦可以提高還原度60-120%，使高爐還原受抑制減少，提高爐內(nèi)間接還原率，使高爐爐況順行、穩(wěn)定，并提產(chǎn)、降焦比。

2、改善爐渣的穩(wěn)定性：大量研究和生產(chǎn)實(shí)踐證明，高爐爐渣的穩(wěn)定性與鎂鋁比直接相關(guān)。隨著鐵礦資源的開發(fā)利用，氧化鋁含量不斷上升。而氧化鋁的升高會(huì)影響爐渣的流動(dòng)性，即渣黏度增加。而爐渣黏度對(duì)高爐冶煉進(jìn)程有很大影響。黏稠的初渣和中渣會(huì)阻礙料柱中焦炭孔隙的氣流通道，妨礙高爐下部順行和強(qiáng)化冶煉，容易引起高爐難行和下部懸料，黏稠的終渣容易造成爐缸堆積，燒壞風(fēng)口和渣鐵不分，影響高爐正常生產(chǎn)。要解決爐渣黏稠的問題，改善爐渣的流動(dòng)性，煉鐵工作者的經(jīng)驗(yàn)往往是提高氧化鎂的含量。

基于以上幾點(diǎn)，業(yè)內(nèi)很早就開始了對(duì)鎂質(zhì)球球礦的研究工作，從遷安地區(qū)的發(fā)展過程看，大體經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段；

1  單獨(dú)用輕燒鎂粉替代膨潤土來生產(chǎn)鎂質(zhì)球團(tuán)礦

2005年，燕鋼最早試用輕燒鎂粉代替膨潤土，來生產(chǎn)鎂質(zhì)球團(tuán)礦，該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了大概一個(gè)月，球團(tuán)中的氧化鎂含量明顯上升，但是一系列的瓶頸也突顯了出來：因輕燒鎂粉雖然細(xì)度很高，負(fù)200目達(dá)到了97%，但是它不具有膨脹性、分散性和黏結(jié)性，即使配加量達(dá)到了6%，生球強(qiáng)度也只有兩次，成球差，主體含粉量高，燃燒室壓力達(dá)到了18千帕，同時(shí)也極大的加大了皂土崗位和主體崗位的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了輔料成本，因此在實(shí)驗(yàn)一個(gè)月以后就停止使用，生新用膨潤土生產(chǎn)普通的酸性球團(tuán)礦。

2  輕燒鎂粉和膨潤土配合使用

為了生產(chǎn)鎂質(zhì)球團(tuán)礦，2014年6月，鑫達(dá)鋼鐵組織技術(shù)人員去松鋼參觀考察，學(xué)習(xí)輕燒鎂粉與膨潤土配全使用的技術(shù)。同年的7月開始進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐，現(xiàn)將本次實(shí)踐活動(dòng)總結(jié)如下：

1）原料情況：

鐵精粉成分如下表：

膨潤土成分如下表：

輕燒鎂粉成分如下：

2）實(shí)驗(yàn)過程：

膨潤土還是原來的2.5%配比，輕燒鎂粉按2%配加，主體焙燒溫度按原來的1040度不變。經(jīng)過為期一周的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有利于成球，而且能增加生球的抗壓強(qiáng)度，從9.7N增加到了10.5N。但是爐內(nèi)含粉量較大，成品球的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)從91.33下降到89.66，經(jīng)分析認(rèn)為鐵酸鎂熔點(diǎn)高，應(yīng)適當(dāng)增加焙燒溫度，于是提升了25度，按1065度進(jìn)行焙燒，經(jīng)4個(gè)小時(shí)以后，爐內(nèi)含粉量明顯下降，經(jīng)12小時(shí)以后，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度從89.66提升到92，生產(chǎn)能夠穩(wěn)定連續(xù)，現(xiàn)將單用膨潤土與配全使用的成品情況總結(jié)成下表：

從球團(tuán)生產(chǎn)方面看，用膨潤土配合輕燒鎂粉使用以后，會(huì)有以下幾方面的好處：

1.有效防止結(jié)塊和結(jié)圈：我們知道，球團(tuán)生產(chǎn)最大的生產(chǎn)事故就是結(jié)塊（豎爐）或結(jié)圈（回轉(zhuǎn)窯），主要原因就是溫度控制不準(zhǔn)確。而鎂加入以后，因?yàn)殍F酸鎂的熔點(diǎn)是1713度，所以擴(kuò)大了焙燒溫度的區(qū)間，極大的減少了生產(chǎn)事故及由此衍生的安全事故。并且焙燒溫度增加以后，球團(tuán)礦結(jié)構(gòu)致密，抗壓強(qiáng)度增加。

2.增加造球性能和減少生篩的返料量。實(shí)踐證明，加入適量的鎂粉以后，成球更快，粒度也更趨于均勻。生篩返料量減少，而且球盤流料板及篦條粘料現(xiàn)象也得到明顯改善。

缺點(diǎn)如下：

1）因焙燒鎂質(zhì)球團(tuán)礦的溫度提高了25度，噸礦的煤氣消耗由原來的233立提高到233立，增加了3立的煤氣消耗。

2）因原設(shè)計(jì)的膨潤土下料倉是一用一備，用輕燒鎂粉以后，一個(gè)用于膨潤土，一個(gè)用于輕燒鎂粉，一旦出現(xiàn)配料小皮帶故障，就會(huì)導(dǎo)致停產(chǎn)或者成分的波動(dòng)。

3）小包輕燒鎂粉增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3  使用鎂質(zhì)復(fù)合添加劑取代膨潤土和輕燒鎂粉

基于用輕燒鎂粉和膨潤土合用有以上缺陷，一種新型的球團(tuán)專用鎂質(zhì)復(fù)合添加劑應(yīng)運(yùn)而生，該種添加劑是由優(yōu)質(zhì)的膨潤土與輕燒鎂粉按一定比例混勻，再加入一定比例的抗爆劑及高分子粘結(jié)劑配制而成的一種專利產(chǎn)品。2017年曾在鑫達(dá)鋼鐵進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，后來在天茂獲得了成功，在生產(chǎn)鎂質(zhì)球團(tuán)礦領(lǐng)域走在了同行業(yè)的前列，不僅減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，成功將成品球團(tuán)的鎂含量提升到了2.1%。同時(shí)還有以下優(yōu)勢(shì)：

1）從配加量看，相同物料直接加鎂質(zhì)添加劑，配加量在4.5%，而配加皂土和輕燒鎂粉，配加量分別為2.8%和2.5%，總配加量5.3%，鎂質(zhì)添加劑比用兩種配合的總配加量減少了0.8個(gè)百分比，理論上全鐵會(huì)增加約0.5%。

2）從配加方式看，鎂質(zhì)添加劑只用一個(gè)料倉下料，而輕燒鎂粉加皂土必須用兩個(gè)倉下料，一個(gè)倉下料可以有備用倉，配料設(shè)備發(fā)生故障不用停產(chǎn)，而兩個(gè)倉下料一旦發(fā)生故障就必須停產(chǎn)處理。同時(shí)一個(gè)倉下料每個(gè)時(shí)也會(huì)節(jié)約一度電。

3）從成本看，輕燒鎂粉價(jià)格每噸1040元，皂土地每噸355元，鎂質(zhì)添加劑每噸455元，那么用皂土加輕燒鎂粉的噸礦輔料成本就是35.94元，用鎂質(zhì)添加劑的噸礦輔料成本就是20.48元，噸礦成本下降15.46元。

從球團(tuán)角度看，配加鎂質(zhì)添加劑具有明顯優(yōu)勢(shì)，這一新生事物的有繼續(xù)研究和推廣的價(jià)值。

附  鎂質(zhì)復(fù)合添加劑的成分表