·914 工程科学学报，第38卷，第7期 稳定顺行0.但是，S0,作为烧结矿中黏结相的成分， 本研究结合国内钢铁厂烧结生产实际，设计不同 其含量过低也会造成烧结矿某些性能的降低回：SiO, 碱度条件下以Si0,含量为变量的配矿方案进行烧结 过低会导致烧结矿中出现骸晶状结构的赤铁矿，而赤 杯实验，烧结矿理论Si02质量分数区间为4.8%~ 铁矿的晶形变化是引起低温还原粉化的主要原因四 5.4%,T℉e质量分数在54%~56%范围内，保持其他 烧结料中矿石原料的组成是决定烧结矿中不同矿 成分基本不变.对烧结矿治金性能及微观结构进行分 物组成的内在因素，烧结矿的矿物组成及其结构，对烧 析，得到SiO,含量对烧结矿强度、治金性能和微观结 结矿的质量有着十分重大的影响.改善烧结料的组 构的影响规律，在保证烧结矿质量的前提下，降低烧结 成，可以抑制不利于质量改善的因素，进而提高烧结矿 成本，保证高炉稳定顺行 质量.近些年，学者们研究不同原料组成对烧结矿 1 实验原料及方案 的影响，为生产中烧结矿质量的提高提供坚实的理论 基础.刘清才等研究表明Mg0含量增加有利于提 本次实验原料均来源于某沿海钢铁企业，其化学 高烧结矿的低温还原粉化性能，但Mg0含量增加将导 成分见表1.实验所用铁矿粉中，含铁品位波动较小， 致烧结矿TFe含量的降低：于文涛等发现A山0，质量 大部分处于62%~65%之间，矿粉D和矿粉F全铁 分数由2.0%增加到3.5%时，转鼓强度下降，致低温 (TFe)为57%左右，在铁矿粉中处于最低，矿粉C的 还原粉化指数RDI,as先下降后增加，还原性呈先增 TFe最高，将近65%，矿粉A、矿粉B和矿粉E的TFe均达 加后下降：何木光等圆研究表明随着T0,质量分数增 到62%以上，矿粉E的TFe更是达到63.39%：矿粉D的 加，烧结矿转鼓强度略有降低，矿物结构的黏结性与结 Si02含量最高，达到5.99%，矿粉C的Si02含量最低，为 晶性变差，软熔区间变宽，软化温度和熔融温度在一定 2.30%,矿粉B的Si02含量为3.50%，其余铁矿粉Si02含 范围内有所波动，成矿性能变差 量均在4%以上.烧结杯实验工艺参数见表2 表1烧结原料化学成分（质量分数） Table 1 Chemical compositions of sintering raw materials % 原料名称 TFe SiOz Ca0 Mgo A203 MnO LOI 水分 矿粉A 62.50 5.00 0.07 0.02 1.89 0.09 0.43 2.85 9.00 矿粉B 62.00 3.50 0.03 0.01 2.16 0.09 0.24 5.70 8.94 矿粉C 64.68 2.30 1.50 0.12 0.65 2.15 7.50 矿粉D 57.73 5.99 0.04 0.01 1.62 0.05 0.03 10.16 8.99 矿粉E 63.39 4.51 0.03 0.01 1.94 0.06 0.03 2.24 6.00 矿粉F 57.15 5.93 0.19 0.07 2.58 0.09 0.23 5.10 9.10 轻烧白云石 1.80 50.70 31.50 14.60 生石灰 0.16 79.90 5.40 7.80 表2烧结杯工艺参数 Table 2 Sinter pot process parameters 烧结杯尺寸/ 铺底料/ 水质量 一混时间/ 二混时间/ 点火温度/ 点火时间/ 点火负压/ 烧结负压/ mm? kg 分数1% min min 3 min kPa kPa b300×700 3 7.5-8.0 3 1050 1.5 8 11 采用不同的配矿方案，设计理论Si02质量分数 值基本一致，每一个含量下又对应着三种碱度(1.8、 (4.8%、5.0%、5.4%和5.7%)为变量，并设定二元碱 1.9和2.0).实验中烧结矿转鼓强度为冷转鼓强度， 度(R)为1.8、1.9和2.0进行纵向比较.详细配矿方 使用标准转鼓进行测定.随着S0,含量的增加及二元 案见表3（烧结返矿为外配）.烧结杯实验所得烧结矿 碱度的纵向变化，SO2含量对烧结矿转鼓强度的影响 的化学成分见表4. 见图1.图中横坐标Si0,含量均选取实测值 2实验结果及分析 从图1中可以看到，在三个碱度水平下，Si02含量 在相应区间内增加时（设计区间为4.8%~5.7%），烧 2.1Si0,含量对烧结矿强度的影响 结矿的转鼓指数均呈现升高的趋势.这是因为碱度不 本次实验中，配矿计算的烧结矿理论SO,质量分 变时随SiO02含量的增加，烧结过程中产生的液相量增 数分别为4.8%、5.0%、5.4%和5.7%，且与实测含量 多，通过足够的液相可将其邻近的铁精粉黏结起来，黏工程科学学报，第 38 卷，第 7 期 稳定顺行［1］． 但是，SiO2 作为烧结矿中黏结相的成分， 其含量过低也会造成烧结矿某些性能的降低［2］; SiO2 过低会导致烧结矿中出现骸晶状结构的赤铁矿，而赤 铁矿的晶形变化是引起低温还原粉化的主要原因［3］． 烧结料中矿石原料的组成是决定烧结矿中不同矿 物组成的内在因素，烧结矿的矿物组成及其结构，对烧 结矿的质量有着十分重大的影响． 改善烧结料的组 成，可以抑制不利于质量改善的因素，进而提高烧结矿 质量［4--5］． 近些年，学者们研究不同原料组成对烧结矿 的影响，为生产中烧结矿质量的提高提供坚实的理论 基础． 刘清才等［6］研究表明 MgO 含量增加有利于提 高烧结矿的低温还原粉化性能，但 MgO 含量增加将导 致烧结矿 TFe 含量的降低; 于文涛等［7］发现 Al2O3质量 分数由 2. 0% 增加到 3. 5% 时，转鼓强度下降，致低温 还原粉化指数 ＲDI + 3. 15 先下降后增加，还原性呈先增 加后下降; 何木光等［8］研究表明随着 TiO2 质量分数增 加，烧结矿转鼓强度略有降低，矿物结构的黏结性与结 晶性变差，软熔区间变宽，软化温度和熔融温度在一定 范围内有所波动，成矿性能变差． 本研究结合国内钢铁厂烧结生产实际，设计不同 碱度条件下以 SiO2 含量为变量的配矿方案进行烧结 杯实验，烧结矿理论 SiO2 质量分数区 间 为 4. 8% ～ 5. 4% ，TFe 质量分数在 54% ～ 56% 范围内，保持其他 成分基本不变． 对烧结矿冶金性能及微观结构进行分 析，得到 SiO2 含量对烧结矿强度、冶金性能和微观结 构的影响规律，在保证烧结矿质量的前提下，降低烧结 成本，保证高炉稳定顺行． 1 实验原料及方案 本次实验原料均来源于某沿海钢铁企业，其化学 成分见表 1． 实验所用铁矿粉中，含铁品位波动较小， 大部分处于 62% ～ 65% 之间，矿粉 D 和矿粉 F 全铁 ( TFe) 为 57% 左右，在铁矿粉中处于最低，矿粉 C 的 TFe 最高，将近65%，矿粉 A、矿粉 B 和矿粉 E 的 TFe 均达 到62%以上，矿粉 E 的 TFe 更是达到 63. 39%; 矿粉 D 的 SiO2 含量最高，达到 5. 99%，矿粉 C 的 SiO2 含量最低，为 2. 30%，矿粉 B 的 SiO2 含量为3. 50%，其余铁矿粉 SiO2 含 量均在4%以上． 烧结杯实验工艺参数见表2． 表 1 烧结原料化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical compositions of sintering raw materials % 原料名称 TFe SiO2 CaO MgO Al2O3 TiO2 MnO LOI 水分 矿粉 A 62. 50 5. 00 0. 07 0. 02 1. 89 0. 09 0. 43 2. 85 9. 00 矿粉 B 62. 00 3. 50 0. 03 0. 01 2. 16 0. 09 0. 24 5. 70 8. 94 矿粉 C 64. 68 2. 30 — — 1. 50 0. 12 0. 65 2. 15 7. 50 矿粉 D 57. 73 5. 99 0. 04 0. 01 1. 62 0. 05 0. 03 10. 16 8. 99 矿粉 E 63. 39 4. 51 0. 03 0. 01 1. 94 0. 06 0. 03 2. 24 6. 00 矿粉 F 57. 15 5. 93 0. 19 0. 07 2. 58 0. 09 0. 23 5. 10 9. 10 轻烧白云石 — 1. 80 50. 70 31. 50 — — — 14. 60 — 生石灰 — 0. 16 79. 90 5. 40 — — — 7. 80 — 表 2 烧结杯工艺参数 Table 2 Sinter pot process parameters 烧结杯尺寸/ mm2 铺底料/ kg 水质量 分数/% 一混时间/ min 二混时间/ min 点火温度/ ℃ 点火时间/ min 点火负压/ kPa 烧结负压/ kPa 300 × 700 3 7. 5 ～ 8. 0 5 3 1050 1. 5 8 11 采用不同的配矿方案，设计理论 SiO2 质量分数 ( 4. 8% 、5. 0% 、5. 4% 和 5. 7% ) 为变量，并设定二元碱 度( Ｒ) 为 1. 8、1. 9 和 2. 0 进行纵向比较． 详细配矿方 案见表 3( 烧结返矿为外配) ． 烧结杯实验所得烧结矿 的化学成分见表 4． 2 实验结果及分析 2. 1 SiO2 含量对烧结矿强度的影响 本次实验中，配矿计算的烧结矿理论 SiO2 质量分 数分别为 4. 8% 、5. 0% 、5. 4% 和 5. 7% ，且与实测含量 值基本一致，每一个含量下又对应着三种碱度( 1. 8、 1. 9 和 2. 0) ． 实验中烧结矿转鼓强度为冷转鼓强度， 使用标准转鼓进行测定． 随着 SiO2 含量的增加及二元 碱度的纵向变化，SiO2 含量对烧结矿转鼓强度的影响 见图 1． 图中横坐标 SiO2 含量均选取实测值． 从图 1 中可以看到，在三个碱度水平下，SiO2 含量 在相应区间内增加时( 设计区间为 4. 8% ～ 5. 7% ) ，烧 结矿的转鼓指数均呈现升高的趋势． 这是因为碱度不 变时随 SiO2 含量的增加，烧结过程中产生的液相量增 多，通过足够的液相可将其邻近的铁精粉黏结起来，黏 · 419 ·