基于熔剂分布均质化概念的碱性球团配矿新模式

田筠清1，孙大为2，李明2，钱瑞清2，牛行磊2，王鹏铖2

(1. 首钢集团有限公司技术研究院，北京 100041；2. 首钢京唐联合有限公司炼铁作业部，河北 唐山 063200)

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摘 要 

发展碱性球团生产、高炉实行高比例球团冶炼是铁前工艺绿色低碳发展的重要途径。碱性球团的固结过程比较复杂，在分析碱性球团的固结过程、理论计算碱性球团液相以及研究磁铁精粉与碱性熔剂反应能力的基础上，提出碱性熔剂分布均质化的概念，并解释了其存在的3个逻辑层次和微观反映。分析表明，碱性球团在实现碱性熔剂均质化后能够获得更好的固结质量和冶金性能。首钢京唐球团基于碱性熔剂分布均质化概念的新型配矿模式生产实践表明，熔剂分布均质化后，球团固结质量保持在较高水平，成品球抗压强度超过3 200 N，还原膨胀率由16.5%降低至15.2%左右，还原度由86.72%升高至88.90%，低温还原粉化指数IRD+3.15小幅降低，熔剂分布均质化效果明显。

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关 键 词 

碱性球团； 熔剂分布均质化； 配矿模式； 固结质量； 冶金性能； 铁酸钙； 液相

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引 言 

作为铁前的主要工序之一，球团工序能耗和污染物排放远远低于烧结工序，并且相比烧结矿，球团铁品位高、成品率高、冶金性能优良，具有诸多优势。中国钢铁工业协会发布的数据显示，钢铁工业CO2排放量占全国总量的15%，其中铁前工序占钢铁总流程的90%。在社会各个行业深入推进双碳目标的形势下，铁前工序的低碳绿色化成为钢铁流程绿色发展的关键。面对严峻的减排形势，铁前工序发展球团生产、提高高炉球团使用比例是解决行业发展的重要措施。

提高高炉的球团使用比例，客观要求生产碱性球团，以达到高炉冶炼的酸碱平衡。国内主流的炉料结构是高碱度烧结矿搭配酸性球团和块矿，对碱性球团的研究相对较少，特别是对碱性熔剂及球团固结质量的研究更少。首钢京唐公司建立以来，非常重视球团的生产，相继建立了3条大型带式焙烧机生产碱性球团，高炉采取高比例球团冶炼制度。依托首钢京唐丰富的碱性球团生产实践，技术人员对碱性熔剂结构优化及对球团固结质量的影响进行了深入研究。在研究过程中，逐渐形成了碱性熔剂分布均质化的概念，并认识到其所表达的3层含义及微观表现。从熔剂分布均质化这一概念出发，开展了基于熔剂分布均质化的球团配矿结构优化试验研究及工业试验，取得了良好的效果。从概念提出，到试验验证，再到工业试验，最终应用于实际生产，这一概念的理论体系在生产实践中逐渐丰富。

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精 选 图 表 

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结  论

1)碱性球团固结过程中产生的物相较多，固结机理相对复杂。其中铁酸钙和液相两种物相都涉及扩散传质，在热力学条件满足的情况下，动力学条件是反应的限制性环节。增大碱性熔剂分布的均质化程度是增加铁酸钙和液相生成量的重要措施，熔剂分布均质化程度提高后，球团不同物相间化学反应才能获得更小的空间和更短的时间，从而使反应更充分。

2)京唐球团的主要含铁原料秘鲁磁铁精粉与CaO的反应能力相对较弱，体现在同化性温度较高、液相流动性较差。为了获得更好的球团固结质量及冶金性能，需要采取措施强化秘鲁磁铁精粉与碱性熔剂的反应能力。

3)碱性熔剂分布均质化概念存在3个层次，分别是物理分布均质化、物相分布均质化和不同熔剂种类CaO反应活性，只有在3个层次上均实现均质化的熔剂才能够获得更好的球团固结质量和冶金性能。

4)京唐球团基于碱性熔剂分布均质化概念的新型配矿模式生产实践表明，熔剂分布均质化后，球团固结质量保持在较高水平，成品球抗压强度超过3 200 N，还原膨胀率由16.5%降低至15.2%左右，还原度由86.72%升高至88.90%，低温还原粉化指数IRD+3.15有小幅降低。