羅勝

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司制造部，山西太原O3OOO3）

摘要：對(duì)影響燒結(jié)礦FeO含量的主要因素進(jìn)行了分析探討，并對(duì)如何檢測(cè)提前判斷燒結(jié)礦FeO的方法進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)礦；FeO含量；影響因素；分析判斷；方法

FeO含量是燒結(jié)礦一個(gè)比較重要的指標(biāo)，其對(duì)燒結(jié)礦性能有雙重影響，過(guò)高或過(guò)低均不利于提高燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量和改善冶金性能。燒結(jié)礦FeO含量高,會(huì)使還原性變差,導(dǎo)致高爐焦比升高,不經(jīng)濟(jì);燒結(jié)礦的FeO含量低，會(huì)使燒結(jié)礦強(qiáng)度降低，粉率升高，將影響高爐透氣性變差。因此,燒結(jié)礦FeO含量的適宜控制對(duì)高爐冶煉較為重要。而燒結(jié)礦的FeO含量受哪些因素影響，如何入手控制和判斷適宜FeO含量，是山西太鋼不銹鋼股份有限公司要關(guān)注和解決的問題。

1影響燒結(jié)礦FeO含量的因素

影響燒結(jié)礦FeO含量的因素諸多，適宜的FeO值主要取決于原料結(jié)構(gòu)、配碳量、料層厚度、燒結(jié)料層透氣性、燒結(jié)礦成分和堿度等。

1.1宏觀燒結(jié)氣氛指數(shù)和原始燒結(jié)料氧化度的影響

原始燒結(jié)料氧化度，即原始燒結(jié)料中的FeO含量用D表示，成品燒結(jié)礦FeO含量用F表示，宏觀燒結(jié)氣氛指數(shù)用P表示,P=F/D,原始燒結(jié)料氧化度與燒結(jié)過(guò)程氣氛指數(shù)關(guān)系見表1。

P值是掌控F的重要參數(shù),D值是影響F的重要因素之一。P值一定，若D值低，則F低;P值低，則燒結(jié)過(guò)程氧位高,F就低。

P值和D值決定燒結(jié)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)方向和形式。

氧化度D高或燒結(jié)過(guò)程氧位高的條件下,Fe₂O₃較易保持原始形態(tài)并與CaO生成鐵酸鈣"低。氧化度D低或燒結(jié)過(guò)程氧位低的條件下,Fe₂O₃易被還原成Fe₃O₄或浮氏體，與SiO₂生成鐵橄欖石2FeO • SiO₂及類似復(fù)雜化合物，則F高。

D值決定于物料中鐵礦粉的種類，因此，鐵礦粉的種類對(duì)燒結(jié)礦的FeO含量也有一定的影響。赤鐵礦和褐鐵礦粉FeO含量低，磁鐵礦粉FeO含量高（一般26%左右）。以赤鐵礦粉為主的燒結(jié)高堿度，燒結(jié)過(guò)程氧位高，易生成鐵酸鈣，有利于降低燒結(jié)礦FeO。磁鐵礦粉配比高,氧化度D低,燒結(jié)過(guò)程更易形成含F(xiàn)eO的礦相，燒結(jié)礦FeO就會(huì)升高。原料結(jié)構(gòu)中隨著磁鐵礦配比的減少，燒結(jié)礦FeO便會(huì)呈減小趨勢(shì)，當(dāng)磁鐵礦配比降低到10%以下時(shí)，燒結(jié)礦FeO降低不明顯，因燒結(jié)氧化性氣氛下能把磁鐵礦帶入的大部分FeO氧化為Fe₂O₃,磁鐵礦粒度越細(xì)，F(xiàn)eO越易被氧化為Fe₂O₃。 

1.2工藝操作制度的影響

選擇適宜工藝參數(shù)并保持穩(wěn)定，對(duì)合理控制燒結(jié)礦FeO含量較為關(guān)鍵。

燒結(jié)過(guò)程的溫度水平和氣氛對(duì)FeO含量影響很大，一方面與配碳量、固體燃料粒度、燒結(jié)料水分相關(guān)，另一方面與燒結(jié)點(diǎn)火溫度、點(diǎn)火負(fù)壓、抽風(fēng)負(fù)壓、燒結(jié)機(jī)速、冷卻速度、廢氣溫度等有關(guān)。選擇適宜的點(diǎn)火溫度和抽風(fēng)負(fù)壓，適當(dāng)放慢機(jī)速，延長(zhǎng)高溫保持時(shí)間，物相結(jié)晶發(fā)育完善，燒結(jié)礦質(zhì)量就能得到改善,FeO含量也會(huì)較低一些。

1.2.1配碳量的影響

合適的配碳量和水分是獲得優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦的保證,低水低碳有利于降低燒結(jié)礦FeO含量,但并非水分和配碳量越低越好,需針對(duì)不同原料結(jié)構(gòu)、不同料層厚度、燒結(jié)礦堿度、SiO₂和MgO含量，確定適宜的配碳量和水分。

燒結(jié)礦堿度和SiO₂含量基本一定的情況下,配碳量與FeO含量呈強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系，配碳量增加，碳存在不完全燃燒現(xiàn)象，使得煙氣中CO含量增加，燒結(jié)過(guò)程中還原反應(yīng)加劇，使Fe₂O₃不穩(wěn)定而分解為Fe₃O₄和FeO,燒結(jié)礦中FeO通常以鐵橄欖石和鈣鐵橄欖石黏結(jié)相礦物形態(tài)出現(xiàn)，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度較高但還原性會(huì)差。

在生產(chǎn)過(guò)程中，不能認(rèn)為提高燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度就必須提高配碳量和燒結(jié)礦的FeO含量。配碳量過(guò)多會(huì)帶來(lái)一系列負(fù)面影響，使燃燒帶溫度升高，燒結(jié)礦過(guò)熔，惡化燒結(jié)料層透氣性，不利于鐵酸鈣的生成,燒結(jié)過(guò)程均勻性變差,完全背離提高燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的宗旨,既浪費(fèi)能源又惡化燒結(jié)狀況。配碳量過(guò)低時(shí),會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)過(guò)程液相量不足，主要黏結(jié)相為玻璃質(zhì)，使得燒結(jié)礦強(qiáng)度變差,成品率下降。

1.2.2固體燃燒粒度的影響

固體燃料粒度對(duì)燒結(jié)礦FeO也有著重要的影響個(gè)體燃料粒度的適宜范圍為0.5~3.0 mm。在燃料配比一定的情況下，如果燃料粒度過(guò)粗，在燒結(jié)料中分散不均勻，布料時(shí)大顆粒容易偏析集中在料層下部，料層上部固定碳含量偏低，燒結(jié)氣氛不均勻，上部燒結(jié)礦強(qiáng)度差，下部燒結(jié)礦過(guò)熔，燒結(jié)礦FeO含量波動(dòng)極差大。另外粒度粗造成燃燒時(shí)間長(zhǎng),燃燒帶變厚，還原反應(yīng)加劇,燒結(jié)礦FeO含量增加。固體燃料粒度過(guò)細(xì)，一方面使料層透氣性變差,燒結(jié)速度減慢，另一方面細(xì)粒燃料燃燒速度過(guò)快,會(huì)使燒結(jié)過(guò)程液相發(fā)展不充分，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度變差。

因此，燒結(jié)生產(chǎn)中控制燒結(jié)礦FeO含量的關(guān)鍵是控制合理的配碳量，即能保證滿足燒結(jié)有足夠液相數(shù)量和固結(jié)強(qiáng)度，使燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)良。

1.3燒結(jié)礦化學(xué)成分的影響

1）燒結(jié)礦堿度的影響

低碳低FeO燒結(jié),可能會(huì)造成燒結(jié)液相量和固結(jié)強(qiáng)度不足,可通過(guò)適當(dāng)提高堿度來(lái)彌補(bǔ),尤其堿度提高到2.2后，有效液相量增加，黏結(jié)相強(qiáng)度升高的趨勢(shì)明顯，能確保燒結(jié)礦自身黏結(jié)相強(qiáng)度和冷態(tài)強(qiáng)度,因此低碳高堿度可以滿足低FeO燒結(jié)條件。

配碳量和燒結(jié)礦SiO₂、MgO含量基本相同的情況下，隨著堿度的提高，燒結(jié)料中白灰配比增加，有助于增強(qiáng)混合料制粒效果,改善燒結(jié)料層透氣性,提高料層氧位;CaCO₃在燒結(jié)過(guò)程中吸熱分解,燒結(jié)溫度降低并向氣相中析出CO₂,稀釋燒結(jié)料層中的還原性氣氛,減慢鐵氧化物的還原速度,促進(jìn)鐵酸鈣的生成，抑制磁鐵礦和鐵橄欖石2FeO-SiO₂的發(fā)展；同時(shí)高堿度燒結(jié)礦易產(chǎn)生低熔點(diǎn)化合物，能夠降低固體燃耗,降低FeO含量,為厚料層燒結(jié)奠定基礎(chǔ)。

2） 燒結(jié)礦SiO₂含量的影響

燒結(jié)礦堿度不變的情況下,FeO含量隨SiO₂含量的升高而升高。900℃以上高溫條件下Fe₃O₄被還原，特別是SiO₂存在時(shí)加快Fe₃O₄還原，生成低熔點(diǎn)化合物鐵橄欖石2FeO-SiO₂,同時(shí)由于CaO的存在，形成鈣鐵橄欖石CaO-FeO-SiO₂,當(dāng)配碳量較高時(shí)這兩種液相對(duì)熔劑性燒結(jié)礦的固結(jié)有較大的作用。

3） 燒結(jié)礦MgO含量的影響

燒結(jié)礦其他化學(xué)成分不變的情況下,FeO含量隨MgO含量的升高而升咼。因?yàn)镕eO-MgO是一個(gè)連續(xù)固溶體，可以相互固溶而沒有任何限制;MgO可充填在Fe₃O₄的晶格中，以穩(wěn)定Fe₃O₄物相，抑制其在冷卻過(guò)程中再氧化生成Fe₂O₃,有穩(wěn)定Fe₃O₄的作用;燒結(jié)料中MgO含量高，生成高熔點(diǎn)化合物，燒結(jié)溫度提高，使燒結(jié)礦FeO含量升高。

1.4燒結(jié)料層厚度的影響

提高料層厚度，由于燒結(jié)自動(dòng)蓄熱作用增強(qiáng),在配碳量不變的條件下，料層下部熱量增加使得料層內(nèi)溫度升高,FeO含量升高。提高料層厚度，減少配碳量，既有利于降低燒結(jié)礦的FeO含量，又有利于增強(qiáng)料層內(nèi)部氧化性氣氛，促進(jìn)鐵酸鈣的生成,提高燒結(jié)礦的質(zhì)量。

2檢測(cè)、判斷燒結(jié)礦FeO含量的方法

2.1燒結(jié)礦FeO含量實(shí)時(shí)檢測(cè)法

1)在線圖像識(shí)別實(shí)時(shí)檢測(cè)法

根據(jù)燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)際，將燒結(jié)礦FeO含量分為低、適中、高、過(guò)高四個(gè)等級(jí)，采集斷面圖像樣本判斷其對(duì)應(yīng)FeO含量，計(jì)算FeO含量等級(jí)的隸屬度，用隸屬度加權(quán)平均距離法判斷FeO含量等級(jí)。

采用燒結(jié)機(jī)尾斷面圖像分析儀判斷燒結(jié)礦FeO含量的不足:機(jī)尾斷面紅層過(guò)亮而看不清細(xì)節(jié)，攝像機(jī)經(jīng)受高溫需反吹風(fēng)和水冷保護(hù)裝置，需耐高溫和耐磨行程開關(guān)控制攝像時(shí)刻;機(jī)尾灰塵、煙霧帶來(lái)的噪聲和攝像過(guò)程中產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲影響攝像效果，圖像背景區(qū)、紅層區(qū)、燒結(jié)氣孔區(qū)之間邊緣比較模糊,灰度變化平緩等影響檢測(cè)結(jié)果;分析儀的在線識(shí)別率70%左右。

2)在線磁導(dǎo)率實(shí)時(shí)檢測(cè)法

通過(guò)在線檢測(cè)燒結(jié)礦中鐵磁物質(zhì)的磁導(dǎo)率，利用磁導(dǎo)率和FeO含量的相關(guān)關(guān)系計(jì)算燒結(jié)礦FeO含量，具有測(cè)速快、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。

3)在線廢氣溫度和廢氣成分實(shí)時(shí)檢測(cè)法

在線檢測(cè)廢氣溫度和廢氣成分(O₂,CO₂),通過(guò)關(guān)系式“燒結(jié)礦中w(FeO)=24.8-0.94x煙氣中w(O₂)- 0.18xw(CO₂)+0.013x廢氣溫度值”計(jì)算燒結(jié)礦FeO含量。

2.2分析法

重鋸酸鉀化學(xué)分析法、X射線光譜儀分析法。

2.3人工目測(cè)判斷法

從燒結(jié)礦熔化程度和氣孔率判斷，正常微熔燒結(jié)礦像海綿小氣孔發(fā)達(dá)，則FeO含量低或適中；過(guò)熔燒結(jié)礦組織為熔化大氣孔薄壁狀，氣孔率小，則FeO含量高。隨著熔化程度的加深,FeO含量升高。

從燒結(jié)礦色澤判斷,燒結(jié)礦金屬光澤部位較多，則FeO含量低;燒結(jié)礦瓦灰色部位較多，則FeO含量高。

從燒結(jié)礦摔打情況判斷，摔打聲音發(fā)脆、碎裂，則FeO含量高，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度差。

從燒結(jié)機(jī)機(jī)尾紅層斷面厚薄和顏色判斷，在燒結(jié)終點(diǎn)位置控制合適情況下，機(jī)尾紅層斷面超過(guò)料層厚度的1/3,則配碳量大,燒結(jié)礦FeO含量高；機(jī)尾紅層顏色刺眼發(fā)亮且有火星，則固體燃料粒度偏大或配碳量較高,燒結(jié)礦FeO含量高;機(jī)尾紅層斷面薄約占料層厚度的1/5,則配碳量適中，燒結(jié)礦FeO含量適宜;機(jī)尾紅層呈暗紅色且沒有火星，則配碳量和固體燃料粒度適中,燒結(jié)礦FeO含量適宜。

3結(jié)論

1) 影響燒結(jié)礦FeO含量的因素較多，如化學(xué)成分、配碳量、燃料粒度、原始物料氧化度、宏觀氣氛等。要控制適宜的FeO含量,需從這些方面入手。

2) 為了便于調(diào)整控制燒結(jié)礦適宜FeO含量，提前進(jìn)行判斷燒結(jié)礦FeO含量,提前進(jìn)行預(yù)調(diào)整也有著重要的意義。