仝兴武      付志远

1  前言

当前钢铁行业市场竞争日趋白热化，企业盈利空间持续收窄，在这一行业大背景下，通过深挖铁前工序降本潜力、严控生产成本，实现企业效益最大化，已成为钢铁行业共同聚焦的核心发展目标。

面对日益严峻的成本压力，国内众多钢铁企业纷纷拓宽采购渠道，加大价格更具优势的非主流铁矿资源使用比例。但此类低价铁矿普遍存在品位偏低、有害杂质偏高、烧结基础性能差等短板，短期原料成本虽有所下降，却容易造成烧结矿质量波动恶化，进而连锁影响高炉炼铁及后续炼钢全流程生产稳定与指标优化。

因此，筛选适配性强、价格优势突出、化学成分相对稳定，且对烧结工艺制度、成品烧结矿质量及后续工序影响可控的新型替代原料，对企业拓宽原料采购渠道、优化整体配矿结构、推动铁前系统长效降本、实现稳健可持续生产，具有十分重要的现实价值与应用意义。

本文以镍矿混矿在烧结工序中的工业化应用实践为研究切入点，系统探究其作为铁前降本新路径的技术可行性、工艺适配性及综合经济效益。

2  镍矿混矿的核心降本逻辑

在铁前工序寻求新型降本原料的过程中，镍矿混矿凭借其独特的制备工艺与成本结构优势，展现出迥异于传统矿粉的降本空间。其降本逻辑并非简单的单一原料替代，而是依托工艺改良、成本转移与系统化配矿三者协同作用形成的综合降本体系。

其一，原料具备突出的价格优势。与常规红土镍矿不同，镍矿混矿是以红土镍矿搭配白灰按既定比例配比，并经充分闷捂预处理制成。原生红土镍矿因水分高、黏性大、杂质偏多等先天物性短板，市场售价远低于主流进口矿粉。即便经过加工改性，镍矿混矿综合采购成本相较 PB 粉、麦克粉等高品质主流进口矿仍具备明显价差优势，成为最直接的降本来源。

其二，预处理工艺重构物料物性，实现生产成本前置转移。若直接大比例配加原生红土镍矿，其高黏性易造成烧结料仓、下料口粘料、棚料、悬料等问题，不仅影响配料精度，还会扰动生产稳定，抬升隐性生产组织成本。而镍矿混矿在制备阶段掺入白灰，可有效吸附中和矿料游离水分、大幅降低物料黏性，从根本上改善物理性状。通过前置预处理，将原本生产环节中不可控、难量化的工艺维稳成本，提前固化至原料加工环节，保障了其在烧结配料中的稳定适配与顺畅使用。

其三，依托自身化学组分优势，实现熔剂结构减量降本。镍矿混矿因配入白灰，自带约 6.51% 的有效 CaO 组分，配入烧结体系后可充当自熔剂参与碱度调控。在烧结配料核算中，随着镍矿混矿配比提升，为维持烧结矿目标碱度所需额外配加的生石灰、石灰石等熔剂用量可同步递减。这部分降本不再局限于低价矿替代高价矿的单一模式，而是通过原料自身组分优势，直接削减熔剂消耗、优化整体配料成本结构。

综上，镍矿混矿形成了多维度、复合型的完整降本逻辑：以预处理原料的价格优势为基础，通过物理性能改善规避生产隐性成本、保障工序顺行，再依托自身 CaO 有效组分减少烧结熔剂单耗。该模式可在不牺牲烧结矿质量、不影响烧结生产稳定的前提下实现实质性降本，并非粗放式低价原料替换；而其综合效益的充分释放，仍需配套科学的系统化配矿方案与烧结工艺参数同步优化。

3  配加镍矿混矿的烧结杯实验

为验证镍矿混矿在实际烧结生产中的适配性，及其对烧结矿质量的影响规律，本文采用烧结杯试验开展系统性研究，考察不同配比条件下镍矿混矿对烧结工艺过程及烧结矿冶金性能的影响机制。

3.1 实验原料基础 镍矿混矿化学成分特征

镍矿混矿的化学组分是制定配矿方案、研判其对烧结过程影响的重要依据，其主要化学成分见表 1。由检测结果可知，镍矿混矿全铁品位 TFe 为 39.31%，明显低于常规主流富矿粉；CaO 含量达 6.51%，具备功能性含铁原料特征，可在烧结配料中部分替代熔剂，为熔剂减量降本提供了成分支撑。同时，原料中 SiO₂含量 8.25%、Al₂O₃含量 8.46%，且水分高达 25.99%，上述物性与化学指标，是分析其对烧结料成球性能、液相生成及料层透气性影响的关键基础参数。

3.2  配矿方案设计

为探究镍矿混矿不同配比对烧结过程及成品质量的影响规律，本研究设计两组对比配矿方案，具体配比见表 2。试验设置镍矿混矿配比分别为 2.0% 与 3.0% 两个水平，以超特粉、麦克粉、PB 粉等主流进口矿粉作为基础原料骨架。通过同步微调其余矿粉配比，保证烧结混合料整体化学成分基本稳定，最大限度排除配料波动干扰，从而精准凸显镍矿混矿配比变化对烧结系统产生的实际影响效应。

3.3  实验结果及冶金性能分析

烧结杯试验所得烧结矿各项冶金性能指标如表 3 所示。试验结果表明，在 2.0%～3.0% 配比区间内，配加镍矿混矿未对烧结矿核心冶金性能造成不利影响，各项指标整体表现稳定且处于较好水平。

具体试验指标分析如下：

(1) 还原性能：两组试验烧结矿的还原度分别为77%、80%，整体处于优良水平，说明配加镍矿混矿不会破坏烧结矿高温状态下的氧迁移特性，可有效保障铁氧化物的还原能力。

(2) 低温还原粉化性能：低温还原粉化指标RDI₊₃.₁₅是评判烧结矿高炉上部料柱稳定性的核心参数，两组方案该指标分别为81.21%、76.94%，均稳定维持在75%以上的优良标准。这表明配加镍矿混矿后的烧结矿抗低温粉化能力优异，能够有效保障高炉上部料柱完整性，维持良好的料层透气性。

(3) 高温软熔性能：两组烧结矿的软化起始温度（T₁₀）与软化终了温度（T₄₀）差值，即软熔区间，分别为77℃、80℃。较窄的软熔区间可促使高炉内部形成薄而均匀、状态稳定的软熔带，有利于优化高炉料层透气性与内部煤气流分布状态，为高炉稳定顺行创造有利条件。

综上，烧结杯试验结果证实，在2.0%～3.0%的配比区间内，配加镍矿混矿可制备出还原性能优良、低温抗粉化能力强、高温软熔特性稳定的烧结矿，各项冶金性能指标均可满足高炉正常冶炼的生产要求，为镍矿混矿的工业化推广应用提供了可靠的试验数据支撑。

4  镍矿混矿的烧结工业化生产应用

基于烧结杯试验验证的技术可行性，本企业于2025年2月将镍矿混矿正式应用于烧结工业化生产线。生产初期，镍矿混矿配比设定为2.0%左右，结合现场工艺适配情况逐步上调至3.5%。受外部原料供应波动影响，该原料于2025年8月—11月暂停配用，停用时长共计4个月。2025年11月下旬恢复稳定配加，受原料供应稳定性限制，工业生产配比长期稳定在2.0%～3.5%区间。

4.1  烧结矿理化指标变化特征

工业化配用镍矿混矿期间，烧结矿的化学组分与物理强度整体保持平稳，未出现明显波动。本文选取2026年第一季度生产数据进行分析（表4），该阶段镍矿混矿配比呈梯度调整特征，1月配比维持3.0%～3.5%，2—3月根据生产工况下调至2.0%～2.2%，可全面反映不同配比下烧结矿的质量变化规律。

数据显示，在镍矿混矿配比波动的情况下，烧结矿全铁品位（TFe） 始终维持在 52.8%-53.0% 的窄幅区间内，波动极小。转鼓指数 作为衡量烧结矿常温强度的关键指标，全部稳定在 79%以上，表明其物理强度未受配矿调整的显著影响。同时，烧结矿碱度（CaO/SiO₂）控制在2.11-2.16的目标范围内，其他化学成分如FeO、Al₂O₃等也未出现异常波动。这证实了在既定的配比控制下，镍矿混矿的工业化应用能够保障烧结矿基础理化指标的稳定。

4.2  烧结矿冶金性能

工业生产中烧结矿的高温冶金性能是决定其高炉使用效果的核心。本文汇总了2026年第一季度的冶金性能检测结果见表5。

关键指标分析如下：

低温还原粉化性能 (RDI)：衡量烧结矿在高炉上部低温区的抗粉化能力，其中 RDI₊₃.₁₅是最重要的评价指标。数据显示该指标 全线保持在80%以上 （80.31%-81.66%），处于优秀水平，表明配用镍矿混矿的烧结矿具有优良的料柱透气性保障。

还原性：烧结矿的还原度指标稳定在 78%-79% 的水平，满足高炉对原料良好还原性能的要求。

软熔性能：烧结矿的荷重软化区间（开始软化到软化终了的温度差）维持在 65-71℃ 的较窄范围。软化温度高、软化区间窄有利于高炉形成位置相对稳定、厚度较薄、透气性良好的软熔带，为高炉的稳定顺行与高效冶炼奠定了基础。

4.3  烧结矿粒级组成

烧结矿的粒级组成直接影响高炉的布料均匀性与煤气流的分布。表6 展示了2026年第一季度烧结矿的粒度分布情况。

数据显示，最适宜高炉冶炼的 10-40mm 核心粒级占比分别为76.7%、76.6%和77.9%，占比高且稳定。作为需控制的不利粒级，<5mm的碎矿比例始终被控制在 5%以下（4.14%-4.36%）。此外，5-10mm的粒级占比呈现小幅下降趋势。整体而言，配用镍矿混矿后，烧结矿的粒度组成保持稳定，未出现粒度恶化或粉化率升高的问题，为高炉的稳定操作提供了良好的原料粒度保障。

5  镍矿混矿应用效益分析

在保障烧结矿质量与冶金性能稳定的前提下，可对镍矿混矿工业化应用的经济效益开展量化核算。结合现场生产实践与成本测算数据，镍矿混矿的降本增效优势贯穿铁前全流程，主要体现在烧结、炼铁两大核心工序的综合成本节约。

烧结工序的降本核心来源于镍矿混矿的原料价格与组分双重优势。在配比稳定控制为3.00%的生产条件下，虽然配加镍矿混矿会造成烧结矿全铁（TFe）品位小幅下降0.35%，但由于其采购价格远低于PB粉、麦克粉等主流进口矿粉，且自身携带6.51%的有效CaO组分，可直接替代部分外购生石灰、石灰石熔剂，有效对冲了品位小幅波动的不利影响。最终可实现烧结矿生产成本降低约10元/吨。该降本优势可进一步向下游工序传导，经全流程核算，铁水生产成本可同步降低约5元/吨。以企业年产1000万吨铁水的生产规模测算，该配矿方案每年可为铁前系统创造约5000万元的直接经济效益。

综上，在合理配比范围内配加镍矿混矿，不会对烧结矿核心质量指标及高炉生产顺行造成负面影响。依托自身价格优势与自熔剂组分特性，该原料可实现烧结、炼铁全流程系统性降本，规模化应用经济效益显著，具备极高的工业推广价值。

6  生产应用注意事项

镍矿混矿在烧结生产中的降本增效优势已得到试验与工业实践验证，在2.0%～3.5%配比区间内应用技术成熟、生产可控。但在长期工业化生产与规模化推广过程中，仍存在部分潜在风险与应用局限，需针对性管控、系统优化，持续保障生产稳定与产品质量可控。

6.1 物料物性导致的工艺稳定性风险

镍矿混矿原生水分高达25.99%，远高于常规进口主流矿粉。偏高的水分与黏性物性，使其在仓储、物料输送及配料过程中易出现粘料、堵料、悬料及下料波动等问题，直接影响烧结配料精度与生产连续性，给现场工艺调控带来不确定性。针对该问题，生产中需落实专项管控措施：可在皮带下料口加装大孔径筛网，拦截物料中结块杂物，同时强化设备日常巡检与实时监护，及时疏通堵料、排查隐患，保障物料输送顺畅、配料系统稳定运行。

6.2 有害元素富集对终端钢材性能的潜在影响

镍矿混矿铬（Cr）元素含量相对偏高，工业应用数据显示，配加该原料后铁水铬含量会呈小幅上升趋势。铬元素虽可提升钢材基体强度，但会劣化钢材拉拔加工性能。因此，镍矿混矿的最大适配配比，并非仅由烧结与高炉工序的耐受条件决定，还需严格匹配下游炼钢工序的钢种质量标准。生产过程中需根据不同钢种对残余有害元素的限值要求，动态调控镍矿混矿配比，杜绝铬元素富集超标问题，保障终端钢材产品质量与市场使用性能。

6.3 应用技术边界尚未明确

本次工业实践仅验证了3.5%及以下配比的应用效果，尚未开展更高配比的烧结杯试验与工业化试生产，更高配比条件下的生产影响规律尚不明确。当镍矿混矿配比持续提升后，其对烧结料层透气性、烧结能耗、烧结矿冶金性能、低温还原粉化指标，以及高炉炉况稳定的系统性影响仍有待探究。为充分挖掘该经济原料的降本潜力，明确其安全、高效的应用边界，后续需针对4%及以上高配比方案，开展系统性试验研究与小范围工业化试错探索，精准界定其最优配比区间与技术应用上限。

7  结语

本文通过烧结杯试验与工业化生产实践相结合的方式，系统探究了镍矿混矿在烧结工序的应用效果、适配特性与经济效益，明确了其工业化应用的可行性与实用性，主要结论如下：

（1）工艺适配性良好，生产稳定性可控。烧结杯试验及长期工业生产数据表明，在2.00%～3.00%配比范围内，配加镍矿混矿不会对烧结矿理化指标、粒级组成及核心冶金性能产生负面影响。烧结矿转鼓强度、低温还原粉化性能（RDI+3.15）、高温还原性能及软熔温度区间等关键指标均保持优良水平，完全满足高炉长期稳定顺行的生产要求，工艺适配性可靠。

（2）全流程降本效果显著，经济效益可观。镍矿混矿兼具低价原料与自熔剂双重优势，可有效优化烧结配矿结构、降低熔剂消耗。工业测算结果表明，在3.00%配比条件下，烧结矿生产成本可降低10元/吨，对应铁水成本降低5元/吨。该方案实现了铁前工序低成本、稳生产的双重目标，降本路径科学可行。

综上，在科学管控配比、优化生产工艺的前提下，适量配加镍矿混矿是一种技术可靠、经济性突出的铁前降本方案。该研究可为钢铁企业拓宽低价原料采购渠道、优化配矿体系、提升企业市场成本竞争力提供重要的实践参考。