CN110982971A - 一种高炉含铁炉料的MgO优化分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炉含铁炉料MgO优化分配方法，包括如下步骤：S1：确定优化的烧结矿MgO含量S_Mg’≤1.8％、二元碱度(CaO/SiO₂)S_b’≥1.8；S2确定优化的球团矿MgO含量为1.5％‑2.0％、二元碱度≤0.4，即1.5％≤P_Mg’≤2.0％、P_b’≤0.4，入炉比例P_p’≤30％；S3：根据高炉综合炉料二元碱度要求B_b，以及各含铁炉料的二元碱度约束条件，确定优化的球团矿的入炉比例P_p’；S4：根据高炉综合炉料MgO含量要求B_Mg、优化的各含铁炉料比例，以及各含铁炉料MgO约束条件，确定优化的球团矿MgO含量P_Mg’和烧结矿MgO含量S_Mg’。优点是：有效地提高了综合炉料的还原度，使软熔温度降低、区间变窄，冶炼性能改善。

Description

一种高炉含铁炉料的MgO优化分配方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金高炉炼铁炉料优化技术领域，具体涉及一种高炉含铁炉料MgO优化分配方法。

背景技术

高炉冶炼为了达到很好的渣铁分离效果，对炉渣的化学成分(SiO₂、CaO、 MgO、Al₂O₃等)有一定的要求，研究表明炉渣MgO含量8％～12％、二元碱度 1.05～1.15时，炉渣的流动性、脱硫性能等最佳。铁矿石中CaO、MgO含量较低，需要外加碱性熔剂来补充炉渣所需MgO和CaO。CaO、MgO的来源有三种：(1)烧结矿，(2)球团矿，(3)生熔剂；目前国内典型的高炉炉料结构为：70％以上的高碱度高镁烧结矿+25％以下的酸性球团矿+5％-15％块矿占；CaO和MgO 几乎全部来自烧结矿，其MgO含量基本在2.0％以上。这种炉料结构存在以下问题：(1)烧结矿MgO过高，阻碍了铁酸钙粘结相的生成，烧结矿强度低、烧结生产能耗高；(2)酸性球团矿还原性差、软熔温度低，限制了球团入炉比例；(3) 球团矿与烧结矿的冶炼性能差异大，综合炉料的软熔带宽、透气性差，利用系数低、能耗高，严重时影响高炉顺行。因此，有必要对高炉炉料结构，特别是MgO、 CaO进行重新的优化分配，在不影响烧结、球团生产的情况下，改善综合炉料的冶金性能。

欧美国家主要通过带式焙烧机生产碱性含镁球团，球团矿入炉比例在50％以上，甚至达到100％，炼铁综合性能指标好。我国球团生产以链箅机-回转窑为主，大量研究表明但无论是采用含镁铁精矿、配加高镁粘结剂还是添加剂，预热球和焙烧球强度均随球团MgO含量的升高而明显降低，采用链箅机-回转窑生产含镁球团难度大；采用含钙添加剂可以产生一定量的液相，提高球团强度，但会改变球团的碱度，需提高球团矿的入炉比例或降低烧结矿的碱度，但我国高炉以高碱度烧结矿为主，短时间内不可能大幅提升球团矿入炉比例，球团CaO含量的提升受到限制。

发明内容

针对我国现有高炉MgO全部由烧结矿提供存在的烧结矿与球团矿冶炼性能差异大、炼铁综合指标差等问题，本发明的目的在于提供一种高炉含铁炉料MgO 优化分配方法，将高炉冶炼必需的MgO由烧结矿部分转移到球团矿，同时适当调整球团矿的碱度和入炉比例，改善综合炉料的冶金性能，提升炼铁综合效益。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明的一种高炉含铁炉料MgO优化分配方法，高炉含铁炉料主要包括烧结矿和球团矿，其特征在于，所述的MgO优化分配方法包括如下步骤：

S1：在保证烧结矿强度的前提下，确定优化的烧结矿MgO含量S_Mg’≤1.8％、二元碱度(CaO/SiO₂)S_b’≥1.8；

S2：在保证球团矿强度满足要求的前提下，确定优化的球团矿MgO含量为 1.5％-2.0％、二元碱度，即1.5％≤P_Mg’≤2.0％，P_b’≤0.4，入炉比例P_p’≤30％；

S3：根据高炉综合炉料二元碱度目标要求B_b，以及各含铁炉料的二元碱度约束条件，确定优化的球团矿的入炉比例P_p’；S4：根据高炉综合炉料MgO目标含量B_Mg、优化的各含铁炉料入炉比例，以及各含铁炉料MgO约束条件，确定优化的球团矿MgO含量P_Mg’和烧结矿MgO含量S_Mg’。

进一步地，步骤3中球团矿入炉比例P_p的计算公式为：

式中：P_p’表示优化的球团矿质量占高炉含铁炉料总质量的百分比，％；B_b表示高炉综合炉料二元碱度要求；S_b表示烧结矿二元碱度；P_b’表示优化的球团矿二元碱度。

进一步地，步骤4中优化分配的球团矿MgO含量P_Mg’的计算公式为：

式中：P_Mg’表示优化的球团MgO含量，％；B_Mg表示高炉入炉MgO要求，％； S_Mg’表示优化的烧结矿MgO含量，％；S_p’表示优化的烧结矿质量占高炉含铁炉料总质量的百分比，％；P_p’表示优化的球团矿质量占高炉含铁炉料总质量的百分比，％；其中P_p’+S_p’＝100％。

所述的优化分配后的综合炉料还原度升高、软熔温度降低、软熔区间变窄 (30-50℃)。

与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)现有技术中高炉MgO全部由烧结矿提供，烧结矿与球团矿熔化温度相差近200℃，综合炉料的软熔带跨度大；本发明烧结矿与球团矿的MgO含量接近，二者的熔化温度差距缩小到100℃以内，综合炉料的冶炼性能改善。

(2)现有技术中烧结矿MgO在2％以上，转鼓强度低，熔滴温度高、软熔区间宽；本发明烧结矿MgO控制在1.6％以内，转鼓强度提高，熔滴温度降低、软熔区间变窄。

(3)现有技术中球团矿熔滴温度低、软熔区间窄；本发明可将球团矿MgO 提高至1.5％-2.0％，熔滴温度提高至1250℃以上。

本发明通过提高球团矿的MgO含量，保证球团矿强度的同时改善其软熔性能；同时降低烧结矿的MgO含量，提高烧结矿的强度；大幅缩小了烧结矿与球团矿冶金性能的差异，提升了高炉综合炉料的冶炼性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明通过提高球团矿的MgO含量，降低烧结矿的MgO含量，将高炉冶炼所需的MgO优化分配至烧结矿和球团矿中，缩小二者的冶金性能差异，改善综合炉料的冶金性能。

本发明MgO优化分配方法的计算步骤

S1：确定优化的烧结矿MgO含量S_Mg’和二元碱度S_b约束条件

目前烧结矿的MgO含量基本在2.0％以上，烧结矿的强度低、能耗高。大量研究表明：烧结矿MgO含量高会阻碍铁酸钙粘结相的生成，降低烧结矿的强度，研究结论是碱度1.8-2.0的烧结矿MgO含量不宜超过1.6％～1.8％。因此，本发明在保证烧结矿强度有所提高的前提下，确定优化的烧结矿MgO含量S_Mg’≤ 1.8％、二元碱度Sb≥1.8；

S2：确定优化的球团矿MgO含量P_Mg’和二元碱度P_b’约束条件

根据目前球团矿的MgO含量和二元碱度低，球团还原度低、还原膨胀高、熔滴温度低。大量研究表明：随球团矿MgO含量提高，球团矿强度降低；添加 CaO可以改善含镁球团矿强度。因此，本发明在保证球团矿强度满足要求(≥ 2500N/P)的前提下，确定优化的球团矿1.5％≤P_Mg’≤2.0％，P_b’≤0.4；

S3：确定优化的球团矿的入炉比例P_p’

根据高炉综合炉料二元碱度要求B_b，以及烧结矿和球团矿的二元碱度(S_b、 P_b’)，确定球团矿的入炉比例P_p’：

例如：高炉综合炉料目标碱度为1.55，烧结矿碱度为2.05，球团矿碱度为 0.2，则球团矿的比例为(1.55-2.05)/(0.2-2.05)＝0.27，即27％。

S4：确定优化的球团矿和烧结矿MgO含量

根据高炉综合炉料MgO目标含量B_Mg、球团矿的入炉比例P_p’，以及烧结矿和球团矿MgO含量约束条件，确定优化的球团矿MgO含量P_Mg’和烧结矿MgO含量 S_Mg’：

例如：优化的球团矿比例为25％，高炉含铁炉料MgO目标含量为1.6％，设定优化的烧结矿MgO含量为1.6％，则优化的球团矿MgO含量为(1.6-0.75*1.6) /0.25＝1.6。

2、本发明与现有技术的烧结矿、球团矿成分对比

现有高炉炉料结构：75％高碱度烧结矿、25％酸性球团矿，高炉含铁炉料的二元碱度目标为1.55，MgO目标含量为1.6％。根据高炉综合炉料的R和MgO 以及烧结矿、球团矿的入炉比例，本发明对比列和实施例的炉料结构如表1所示：

表1对比列和实施例的含铁炉料结构

由表1可知，MgO优化分配后，球团矿MgO含量由0.4％升至1.5％-2.0％，可以在烧结矿和球团矿的比例保持不变或小幅变化(球团矿比例由25％升至30％) 的条件下，烧结矿MgO含量由2.0％降至1.45％。

3、本发明与现有技术的高炉炉料性能对比

本发明与现有技术的球团矿冶金性能对比如表2所示，高炉综合炉料性能如表3所示：

表2球团矿性能对比

表3高炉综合炉料冶金性能

由表2和表3可知，MgO优化分配了以后，球团矿的还原度提高，软熔温度提高，软熔区间加宽，与烧结矿的冶金性能差异变小；综合炉料的还原度提高 2.45％，粉化性能变化不大，软化和熔滴温度降低20-40℃，软熔区间缩小50℃，综合炉料性能明显改善。

以上实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种高炉含铁炉料MgO优化分配方法，高炉含铁炉料主要包括烧结矿和球团矿，其特征在于，所述的MgO优化分配方法包括如下步骤：

S1：在保证烧结矿产量、质量和能耗指标的前提下，确定优化的烧结矿MgO含量S_Mg’≤1.8％、二元碱度(CaO/SiO₂)S_b’≥1.8；

S2：在保证球团矿强度满足要求的前提下，确定优化的球团矿MgO含量为1.5％-2.0％、二元碱度≤0.4，即1.5％≤P_Mg’≤2.0％、P_b’≤0.4，入炉比例P_p’≤30％；

S3：根据高炉综合炉料二元碱度要求B_b，以及各含铁炉料的二元碱度约束条件，确定优化的球团矿的入炉比例P_p’；

S4：根据高炉综合炉料MgO含量要求B_Mg、优化的各含铁炉料比例，以及各含铁炉料MgO约束条件，确定优化的球团矿MgO含量P_Mg’和烧结矿MgO含量S_Mg’。

2.根据权利要求1所述的一种高炉含铁炉料的MgO优化分配方法，其特征在于：步骤3中球团矿入炉比例P_p’的计算公式为：

式中：P_p’表示优化后的球团矿质量占高炉含铁炉料总质量的百分比，％；B_b表示高炉综合炉料二元碱度要求；S_b表示烧结矿二元碱度；P_b’表示优化后的球团矿二元碱度。

3.根据权利要求1所述的一种高炉含铁炉料的MgO优化分配方法，其特征在于：步骤4中优化分配的球团矿MgO含量P_Mg的计算公式为：

式中：P_Mg’表示优化的球团MgO含量，％；B_Mg表示高炉入炉MgO要求，％；S_Mg’表示优化的烧结矿MgO含量；S_p’表示优化的烧结矿质量占高炉含铁炉料总质量的百分比，％；P_p’表示优化的球团矿质量占高炉含铁炉料总质量的百分比，％；其中P_p’+S_p’＝100％。

4.根据权利要求1所述的一种高炉含铁炉料的MgO优化分配方法，其特征在于：所述的优化后的综合炉料还原度提高、软熔温度降低，软熔区间变窄(30-50℃)。