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徐向红，  张国华

（临沂钢铁投资集团特钢有限公司）

摘  要：炼铁生产降本是系统性工程，最终结果是各工艺环节严抓共管的体现。炼铁生产降本的最关键的任务是保持炉况长期稳定顺行，但是前提条件是原、燃、辅料质量的稳定和精准的配料。为使炉料质量符合炼铁生产降本的需求，必须对原、燃、辅料及设备、熔剂及工艺制度进行优化和平衡，使其具备降低铁料、燃料质量的条件，从而在确保炉况长期稳定顺行的条件下，降低吨铁生产成本。

关键词： 铁前系统；三级平衡；提质降本

1 前 言

钢铁行业在过去的一年里经历了各种煎熬，受上游原材料价格和铁矿供应商的持续挤压，加之下游市场的疲软，需求“坍塌”之后，国内多数钢企陷入亏损的状态，且亏损的范围还在扩大。预计今年钢铁行业所面临的形势，较去年更加严峻，经营更为困难。各钢企经营者会通过各种手段降低生产成本减少亏损，以确保企业之生存。

2 烧结“三级平衡”

烧结生产过程中因铁料结构、熔剂种类和装备条件的制约与影响，相同的配矿结构在不同的企业，烧结矿各项经济技术指标，却是天差地别。某公司铁前总工在炼铁交流会上曾说过，业内企业不要照搬某公司的用料结构和生产模式，完全照搬某公司模式势必会付出高昂的代价，这也是多年前业内很多企业对标学习某公司过程中铁前各项指标相继出现波动的原因。

1）铁料平衡

铁料平衡是指除化学成分和粒级组成之外的基础特性平衡，由于不同种类的矿粉在同化温度、液相流动性、液相强度、连晶特性、铁酸钙生成能力、吸液能力、有效液相生成区间范围方面差异较大。为得到较高的烧结矿质量和较好的冶金性能及优异的经济技术指标，需要根据高炉的需求，对不同种类的矿粉进行合理的搭配。不仅具备较低的吨矿固体燃烧和生产成本，还具有稳定的化学成分、较高的物理强度和优异的冶金性能，为此需要对矿粉的种类、特性、产地进行平衡，也是系统配矿的目的之一。

2）熔剂平衡

熔剂平衡是在铁料平衡的基础上进行的配料平衡，近几年随着国内基础建设的放缓和房地产市场的萎缩，钢铁市场行情逐渐恶化，盈利水平也从之前的高额利润逐步变成微利，不少企业甚至出现了亏损。各企业为保持盈利和生存，不得配加高比例的低品位经济矿，由于低品位经济矿具有高烧损、脉石成分和有害元素较高的缘故，为保证烧结矿铝硅比，炉渣镁铝比及良好的炉渣排碱能力，需要对烧结矿成分进行调整。除此之外还可以通过熔剂的特性，对低成本混匀矿的同化温度、液相流动性进行再次平衡和互补，比如当铁料结构中褐铁矿配比较高、硅含量较高、同化温度较低、液相流动过好、液相黏度较稀时，可以通过配加高镁低钙镁质熔剂对其进行调剂。相反当铁料结构中赤铁矿或磁铁矿配比较高、硅含量较低、同化温度较高、液相流动性较差、液相黏度较厚时，可以通过配加高钙低镁钙质熔剂进行调剂。熔剂平衡的目的不仅是通过调整烧结液相流动性、液相黏度降低烧结矿大气孔薄壁结构数量占比，改善气孔大小和气孔壁厚度，提高微孔海绵状结构占比，提高物理强度及荷重软化性能指标。最为关键的是提高炉渣的流动性、滴落性，确保炉况的稳定性和较低的下部压差，为降低高炉对炉料质量的依赖程度创造条件。

3）设备平衡

生产过程中不同长宽比的机型、风箱布局、风量配置、漏风率、烧冷比，在铁料平衡和熔剂平衡一定时，设备配置参数的差异不仅影响烧结矿产量，同时对烧结矿化学成分、物理强度、冶金性能也有较大的影响。

烧结机的长宽比（即烧结机长度与有效工作宽度的比值）是影响烧结过程及烧结矿质量的关键工艺参数之一。其核心影响机制体现在对烧结过程的热工制度、透气性、物料运动状态及冷却条件的综合调控上，进而直接影响烧结矿的强度、粒度组成、化学成分均匀性及冶金性能。

烧结机风箱布局对烧结矿质量的影响也是多方面的，其核心在于通过优化风箱的分布与功能设计，改善烧结过程的透气性、温度场分布及气流运动特性，从而直接影响烧结矿的化学成分、物理性能及冶金性能。

烧结机风量配置对烧结矿质量的影响主要体现在风量与料层控制、风量与烧结终点、风量与粘结相、风量与水分控制、风量与点火强度方面。在烧结过程中，风量的大小直接影响料层的稳定性和透气性，适当的风量可以确保料层稳定，从而提高烧结矿的质量。

烧结机漏风率对烧结矿质量的影响主要体现在热效率下降、产量减少、电耗增加、成品率降低、固体燃烧增加、燃烧速度和传热速度是否同步、冶金性能等方面，较低的漏风率可以提高烧结矿的产量和质量，降低固体燃耗、吨矿电耗，从而达到降低生产成本的目的。

3 球团“三级平衡”

1）温度平衡

与烧结矿液相固结的方式不同，球团矿是固相固结，为确保球团的抗压强度和还原性能，必须避免因温度过高造成球团表层出现液相形成金属外壳，从而隔绝中间层与球核部分的氧化性气氛，为此球团矿在生产过程中必须平衡好干燥、预热、焙烧、均热、冷却每个阶段的温度区间控制范围。球团矿的温度平衡，主要是根据各阶段球团矿微观结构下的晶体结构变化进行控制。

干燥阶段球团温度一般控制在200～400℃[3]，主要目的是球团中的水分蒸发，并排除掉部分结晶水，这时球团化学反应轻微，氧化或还原较为缓慢。干燥过程中为防止因升温速度过快，内部应力较大造成生球爆裂，降低球团强度，升温速度应控制在80～100℃/min 较为有利[4]。

预热阶段温度一般控制在900-1000℃[3]，预热过程中，水分会继续挥发，碳酸盐矿物会分解，硫化物也会分解挥发，固相反应和化学反应都比较快，一些低熔点矿物已经基本形成。微观结构下大部分Fe3O4被氧化成新生的Fe2O3，晶粒处于发育长大阶段，部分晶粒还相互靠拢连结，球团已初具强度，但由于晶格发育不完善没有充分软熔互联，强度不高。

焙烧阶段温度控制一般在1200～1300℃[3]，矿物在此温度区间会加速反应，铁氧化物会进一步长大，矿物软熔，少量液相形成，新的化合物产生，在充分氧化的球团矿中Fe2O3结晶发育较好、晶粒粗大、开始出现互联晶体，球里外一致，结构强度进一步提高。

均热阶段温度较焙烧带温度控制稍低，一般控制1150～1200℃[3]，其目的是使球团内部的互联晶体进一步长大、交织融合，并尽可能发育完善，矿物组成和微观结构尽量均匀化，消除部分内应力，稳定抗压强度。

冷却阶段温度从1100℃以上冷却到120℃以内需要一定的时间[4]，同时矿物也都是在冷却过程中进行结晶，冷却速度太快，矿物结晶不完善，来不及结晶的便形成易脆的玻璃质，直接损坏球团矿质量，降低球团矿抗压强度，冷却过程中是决定质量的关键，矿物需要有充分的结晶时间。   

生产过程中根据球团矿在各阶段的温度需求范围，对回转窑的各段温度进行平衡或控制，不仅可以降低球团矿的爆裂比率，还可以提高球团矿的晶体发育及良好的结晶效果，确保烧结矿较高的抗压强度和还原性能。