1、引言

麵對21世紀鋼鐵市場的激烈競爭，鋼鐵企業（yè）要想提（tí）高競爭力，單（dān）靠提高燒結礦品位難度較大。在燒結生產過程中，原料成本占燒結礦總成本的80%，冶（yě）金工作者們開始研究多配加褐鐵礦和廉（lián）價鐵礦（kuàng）石的燒結技術和生產工藝，大幅度（dù）降低燒結礦成本，從而達（dá）到進（jìn）一步降低生鐵成（chéng）本的目（mù）的。

世（shì）界鐵礦（kuàng）的主要（yào）供應地巴西南部礦區鐵英岩礦物在增加，澳大利亞低磷的布魯克曼礦在減（jiǎn）少，高磷（lín）化、針（zhēn）鐵礦化不可避免，豆狀褐鐵礦開采（cǎi）量在（zài）迅增加。因此，研究增加使用豆（dòu）狀褐鐵礦勢在（zài）必行。

開發利用低成本的燒結原料也是鋼鐵工業目前解（jiě）決資源（yuán）危機的一條有效出路。目前褐鐵礦生產主要有澳大利亞BHP揚迪礦、HI揚迪礦和羅（luó）布河礦，西澳的庫裏雅諾賓和印度西海岩果阿地區（qū）的許（xǔ）多礦（kuàng）也屬於褐鐵礦（kuàng）類礦石，高品位褐鐵礦有馬薩傑粗粉等。中國廣東的（de）大寶山礦和烏石礦也屬於褐鐵（tiě）礦。

2、褐鐵礦石

褐鐵礦是（shì）含結晶水的三氧化（huà）二鐵（tiě），無磁性，它可由其它欠缺礦石風化形成，化學式常用mFe2O3.nH2O來表示。按結（jié）晶水含量多少，褐鐵礦的理論含（hán）鐵量可從55.2%增加到66.1%，其中大部分含鐵（tiě）礦物以2Fe2O3.3H2O形式存在。這種礦（kuàng）的脈石（shí）常為礦質粘土，國內有些礦石中SiO2，Al2O3及S，P，As等有害雜（zá）質含量較（jiào）高。褐鐵礦一般粒度較粗，疏鬆多孔、還原性好，融化（huà）溫度低，易同化，堆比重小。

褐鐵礦用於燒結一般影響成品（pǐn）率和台時產量，粉焦單耗上升，高配比時使（shǐ）TI，RDI變差，因而限製了褐鐵礦在鋼鐵企業燒結生產上（shàng）的推廣應用。

3、國內外配加褐鐵礦生產燒結礦的研究和生產現狀

目前，高配比褐鐵（tiě）礦的（de）生產研究主要在澳洲（zhōu）、日本、法國、韓國、中國等國家。現研究開發的豆狀褐鐵礦燒結工藝，已經搞清楚了（le）在生產中大量（liàng）使用豆狀褐鐵礦技術的基本原理。研究表明，雖然高配比褐鐵礦生產高品位燒結礦的（de）成礦機（jī）理與普（pǔ）通燒結礦不同，但這項新技術仍然可以獲得良（liáng）好的生產和經濟效益（yì）。

日本新（xīn）日鐵還開發應用了SHS工藝即豆狀褐鐵礦自身致密化和高熔點液（yè）相燒結工藝。目前，褐鐵礦已經在澳大利亞BHP鋼鐵公司（sī）、日（rì）本新（xīn）日欠缺、日本住友金屬小倉鋼鐵廠、韓國浦項鋼鐵公司光陽廠等企（qǐ）業使用，日本各大鋼廠和韓國浦項的褐鐵礦配比普遍在30%以上，高的達40%~45%，甚至50%。中國中南工業大學曾對褐鐵礦燒結進行過詳細（xì）研究，認為適（shì）當調節褐鐵（tiě）礦燒結的工藝製度，也可以用褐鐵礦生產出針狀（zhuàng）鐵酸鈣為主的優質燒結礦。

目前，中國在燒結中應用褐鐵（tiě）礦的企業有（yǒu）寶鋼、韶關（guān）鋼鐵（tiě）廠、湘漂鋼鐵公司、濟南（nán）鋼鐵公司、山東張店鋼鐵總廠、江陰興澄特鋼公司煉鐵（tiě）分廠等，其中以寶鋼為代表（biǎo）。寶鋼（gāng）20世紀90年代初開始研究褐鐵礦，通過多年的工業試驗，大幅度（dù）地提（tí）高（gāo）了羅布河礦和揚迪礦的配比，達35%左（zuǒ）右。生產數據顯示，燒結生產正常、燒結礦質量可以滿足（zú）高爐的要求，而且在燒結配礦上取得了良好的經濟效益。目前，寶鋼已經基本弄清了幾種（zhǒng）主要褐（hè）鐵礦的特性，逐（zhú）步掌握了一些工業生產上的技術對（duì）策，如水、碳（tàn）的調節，機（jī）速、料層的調（diào）整，礦石品種、粒度（dù）的搭配，粉焦、熔劑粒度的改變，燒結（jié）熱（rè）量的補充等（děng）等，在（zài）技術上為增加褐鐵礦使用比例創造了條件。

4、燒結機理研究的進展

對於高配比褐鐵礦燒結機理的探討，澳洲（zhōu）和（hé）日本的研究可以作（zuò）為代表。揚迪礦是**的低鋁褐鐵礦，出產的鐵礦石*大粒徑約為9.5mm，超細粉末含量低。澳洲的（de）研究者用（yòng）水銀孔率計測定了揚迪礦的孔隙度，證明揚迪礦（kuàng）中含有（yǒu）大量極細孔，孔徑約0.01mm。水極易從表麵進入氣孔，不利於礦粒間的（de）粘結。混合料中赤鐵礦褐揚迪礦取代時，若總水分保持不變，將會使成球性變差。揚迪礦含有約9.5%的結晶水，大多數揚迪礦中的結晶水在200~500℃之（zhī）間就除（chú）去了。結晶水（shuǐ）脫離（lí）時伴隨著大量的微結構變化，很（hěn）明顯可看到煆燒後形成了很大的裂縫。煆燒後（hòu）有高（gāo）氣孔（kǒng）率的（de）礦粒極易被同化，熔融液極易進入煆燒後的（de）揚迪礦顆粒，與赤鐵（tiě）礦相比同化速（sù）度快。

日本鋼鐵公司（sī）煉鐵工藝及煉鐵技術研究所的肥田行博等人（rén）認為（wéi），褐鐵礦石中的針鐵礦由於結合水分解而產生許多大裂縫。在1200°左右，以鐵（tiě）酸鈣體係為主的液相開（kāi）始形成，很快通過裂縫包括原有的（de）大孔和水分解（jiě）產生的細（xì）孔，滲入豆狀褐鐵（tiě）礦顆粒中，高速同化這些礦粒。此外，由（yóu）於在豆狀褐鐵礦脈石（shí）礦物中含（hán）有（yǒu）較多粘土礦物，這使液相粘度增（zēng）加並在其（qí）中包裹著大量氣體。結果（guǒ）由於許多大孔的形成，使得（dé）起著粘結礦粒作用的同化部分脆化。這是燒結礦強度和成品率降低的主要（yào）原因。如此快速的同化，封閉了燒結（jié）料層液相帶的空隙，降低（dī）了料層透氣性，這使利用係數的降低（dī）較之成品率更嚴重。料層孔隙的封閉，加劇了燒結（jié）料（liào）層中（zhōng）焦粉燃燒形成的橫向不均勻性，這也造成了成（chéng）品率下降。

肥田行博等人認為（wéi），豆狀褐鐵礦在加熱到1300℃或更高時，由於礦內（nèi）針鐵礦的（de）再結晶而致密化，這是此礦的特性。如果豆狀褐鐵礦在與液相接觸之前（qián）得到致密，則上述的脆化結構就可避免形成，從而獲得高強度燒結礦（kuàng），保持並提高（gāo）燒結生產率。新日鐵的SHS工藝是將褐（hè）鐵礦和細粒蛇紋石及少量的細粒級焦粉在圓盤造粒機中製粒，由於包裹粗粒褐鐵礦的粘附粉熔點較高，使（shǐ）液（yè）相形成在豆狀褐鐵礦顆粒（lì）致密化之後，這（zhè）就是所謂豆狀褐鐵礦（kuàng）自身致密化和高（gāo）熔點液相燒結工藝（簡（jiǎn）稱SHS）。

北京鋼鐵研究總院（yuàn）潘寶巨等人采用遷安精礦粉配加羅布河礦粉，進行了燒（shāo）結誣研究（jiū）。研究結果表明，遷安鐵精礦配加羅布河礦粉後（配比低於20%），利用係（xì）數、還（hái）原度、轉鼓強度和固體燃（rán）耗等指標水平都（dōu）有所提高，RDI指標水平降低。

5、承鋼（gāng）配加褐鐵礦燒結的實驗室研（yán）究

承鋼技術中心工（gōng）藝實驗室於2004年（nián）5月使用某進口褐鐵礦，做了一些初步的燒（shāo）結杯（bēi）試驗，褐鐵礦的化學成（chéng）分和粒度組成如表1、2所示。

試驗的主要工藝條件：料層厚度為350mm，燒結負壓力9000Pa，堿度1.8~2.2，點（diǎn）火（huǒ）時間1.5min。普通精粉配加褐鐵礦的配料方案及結果見表3、表4。

初（chū）步試驗表明，普通精粉配加11.9%和23.8%的褐（hè）鐵礦時，成品率、利（lì）用係數、轉鼓強（qiáng）度都有（yǒu）所提高，但配加11.9%時*好。其燒結礦化學成分見表5。

釩精粉配加褐鐵礦的配料方案（àn）及試驗結果見表6、表7。初步試（shì）驗表明，釩精粉配加11.5%褐欠缺礦時，雖然轉鼓強（qiáng）度有所提高，由（yóu）於垂直燒結速度（dù）降低，利用係數（shù）降低較大。其燒結礦化學成分見表8。

6、褐鐵礦用（yòng）於燒結生產的（de）展

寶鋼等企業使用褐鐵礦積累了（le）許多成（chéng）功經驗，寶鋼認（rèn）為，高配比褐鐵礦時要適當增加場料堆灑（sǎ）水。采取提高粉焦粒度、增加混合料添加水（shuǐ）改善造球等措施，改善料層透氣性，使“傳熱速度與燃燒速度同步（bù）”同步，從而改善了褐（hè）鐵礦燒結時燒結機下層的生料現（xiàn）象。褐鐵礦燒結仍然需要有足夠的（de）鐵酸鈣粘結相，因而（ér）燒結礦堿度需維（wéi）持在1.8以上。由於褐鐵（tiě）礦結晶水的緣故，需采用高供熱強度點火。另外，寶鋼生產中發現，隨著褐鐵礦配比增加，固體燃料沒有（yǒu）增加，認為褐鐵礦好的同化性，易熔性可以抵消大部分結晶水的影響。

濟鋼（gāng）於2003年（nián）進（jìn）行了高（gāo）配比褐鐵礦生產高品位（wèi）燒結礦的研（yán）究，濟鋼生（shēng）鐵年產量278萬t，由於原料費用大幅度降低，濟鋼預計年綜合經濟效益1254萬元。

綜上所述（shù），配（pèi）加部分褐鐵礦取代自產精粉是各鋼鐵企業深度的一種降成（chéng）本、提高競（jìng）爭力（lì）的途徑（jìng）。承鋼自產鐵礦資源有限，因而很有必要對這種廉價褐鐵礦的各種性能進行更深（shēn）入研究，並提出合理的應用方案。尤其應根據承鋼“小球燒結”工藝及（jí）釩鈦精粉原料的實際情況，重點研究其所含結晶（jīng）水在燒結過程中的作用機理，對透氣性、生產率及燃耗指標的影響，並提出解決辦法。

按照燒結配加15%褐鐵礦、生鐵年產（chǎn）300萬t計算，承（chéng）鋼可年創效益超2000萬元。2005年承鋼將進行配加褐鐵礦的工業試驗，摸（mō）索（suǒ）褐鐵礦燒結的（de）工藝製度。

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