追根溯源，如何正确认识烧结矿质量？

自上世纪80年代以来，高碱度烧结矿一直是我国高炉炼铁的主要原料。无论从炉料组成比例、生铁成本，还是废弃物排放及环境保护来说，烧结矿生产对高炉炼铁都有着举足轻重的影响。烧结矿的质量对高炉炼铁的产量、能耗、生铁质量和高炉寿命均起着关键作用。烧结矿的质量由化学性能、物理性能和冶金性能3部分组成，它们三者间的关系是：化学性能是基础，物理性能是保证，冶金性能是关键。

化学性能是基础

烧结矿的主要化学性能包括品位、碱度和SiO2、MgO、Al2O3、FeO含量，以及S、P、Ka2O、Zn、Cl等有害元素的含量。

含铁品位对烧结矿质量的价值。含铁品位是烧结矿质量的核心，长期以来，提高烧结矿质量的一个核心问题，就是不断提高烧结矿的品位、降低烧结矿的SiO2含量。由于品位提高，渣量降低，高炉炼铁的产量提高，燃料比降低。近几年，有不少钢铁企业采用低品位、大渣量的做法，主观愿望是降低成本，实际却适得其反，造成大排放、高燃料比和低效的结果。总结历史的经验，应继续走精料之路，才能实现低成本、低燃料比和高效炼铁的目标。

碱度对烧结矿质量的价值。理论研究和多年来的生产实践证明，高碱度是烧结矿质量的基础。由于烧结矿的质量取决于其矿物组成，而烧结矿的矿物组成取决于碱度。对高炉炼铁而言，烧结矿的最佳碱度范围为1.90~2.30。在生产实践中，烧结矿的强度和粒度，烧结矿的冶金性能均与其碱度直接相关。烧结矿的质量与碱度密切相关，烧结生产必须坚持高碱度的方向。

SiO2含量对烧结矿质量的价值。SiO2是烧结矿质量的一个重要元素，在烧结生产中，SiO2是烧结生成渣相的主要组分，也是烧结生成铁酸钙黏结相的重要组分。在烧结矿生产中，SiO2含量既不能太低也不能过高，最佳含量为4.6%~5.3%，0.1~0.3的Al2O3/SiO2是形成复合铁酸钙的重要条件。当SiO2含量低于4.6%时，会因为渣相不足影响烧结矿的强度;当SiO2高于5.3%后，随硅酸盐渣相增大，将影响烧结矿的强度和冶金性能。

Al2O3含量对烧结矿质量的价值。对烧结矿的质量而言，Al2O3含量也是影响质量的一个重要因素。首先，一定的Al2O3/SiO2是烧结生成针状复合铁酸钙的重要条件，烧结矿没有Al2O3就不能生成SFCA，但含量不能太高，超过了2%，就会影响烧结矿的冷强度和RDI指数。烧结矿的Al2O3含量一般控制在1.0%~2.0%的范围内。

MgO含量对烧结矿质量的价值。MgO含量对烧结矿质量而言是一个负能量因素，它有利于改善烧结矿的低温还原粉化性能这一优势，还是建立在降低烧结矿还原性的基础上的。MgO在烧结过程中易与Fe3O4反应生成镁磁铁矿(MgO·Fe3O4)，阻碍Fe3O4在烧结过程中氧化为Fe2O3，降低铁酸钙相的生成，造成成品烧结矿的冷强度和还原性降低。烧结生产之所以要配MgO，是为了满足高炉炼铁炉渣流动性、脱硫和脱碱(K2O+Na2O)的需求。

FeO含量对烧结矿质量的价值。FeO含量也是烧结矿的一个重要内容，FeO含量的高低直接影响烧结矿的强度、粒度和冶金性能，烧结矿的FeO与配碳密切相关。烧结生产应追求高强度、低FeO的目标，目前FeO含量全国平均水平为8.40%~8.50%。有些企业为了追求高强度，片面提高FeO含量，这是既不科学又不合理的做法。烧结矿的强度与FeO有关，但取决于烧结矿的矿物组成。烧结矿不同矿物组成的强度列于表1，FeO含量对烧结矿质量的影响列于表2。FeO含量高的硅酸盐矿物相的强度都比较低，烧结矿并不是FeO含量越高强度越高，兼顾烧结矿的强度和冶金性能，FeO含量应低于9%，6.5%~8.5%是最佳范围。

S、P、Ka2O、ZnO和Cl等有害元素的含量是烧结矿质量不可忽视的内容。这些有害元素要进行控制，它们的危害和限量列于表3。

物理性能是保证

强度和粒度是烧结矿的主要物理性能，除此之外，还有堆密度和孔隙度等。强度和粒度是烧结矿的重要质量指标，因为它是高炉上部透气性的限制性环节。

不同高炉容积对烧结矿的强度和粒度有不同的要求，新修订的《高炉炼铁工程设计规范》列出了不同炉容对烧结矿强度、FeO和粒度的不同要求，详见表4。

冶金性能是关键

烧结矿的冶金性能包括900℃还原性(RI)、500℃低温还原粉化性能(RDI)、荷重还原软化性能(TBS、TBE、△TB)和熔滴性能(TS、Td、△T、△Pm、S值)，这些性能反映烧结矿在高炉冶炼过程中的性状。

高炉炉内含铁炉料存在的状态，可以分为块状、软化状和熔融滴落状3种。高炉上部块状带的阻力损失占高炉总压损的15%，处于炉身下部和炉腰部位的软化帶的阻力损失占总压损的25%，处于炉腹部位的熔融滴落带的阻力损失占高炉总压损的60%。因此，影响高炉顺行的主要部位是高炉下部的熔滴带。正因为如此，保持高炉长期稳定顺行的新理念是：高炉操作以控制高炉下部炉腹煤气量指数为主，辅之以高炉上部布料操作，形成大平台加小漏斗的煤气分布曲线。

900℃还原性的优劣不仅影响高炉上部煤气利用率，而且影响其软熔性能，即影响高炉下部的透气性，因此它是一项基本的冶金性能，一般碱度1.9的高碱度烧结矿，其RI值应大于85%。

500℃低温还原粉化性能是烧结矿在高炉内的低温还原强度，它是高炉上部透气性的限制性环节，高炉冶炼要求RDI+3.15≥72%。如果粉化指数低于60%，就应该在入炉前对其做喷洒处理，以往喷洒CaCl2，但Cl元素进入高炉带来的危害太大，因此，现在改喷无Cl的新型环保产品以降低RDI指数。

高炉冶炼要求烧结矿的开始软化温度(TBS)高于1050℃，低于900℃的酸性炉料不利于高炉中部软化带的透气性。烧结矿的软化性能往往与熔剂的矿物形态相关。硅酸盐的熔剂会降低TBS值，而碳酸盐的熔剂有利于提高烧结矿的TBS值。

熔滴性能是烧结矿冶金性能最重要的一项性能，因为熔滴带的透气阻力占高炉总阻力损失的60%以上，因此，应重视烧结矿熔滴性能的改善，烧结矿的熔滴性能与其品位、SiO2、Al2O3、FeO、TiO2等成分的含量相关。高品位、低渣量、低Al2O3、低FeO的烧结矿，其熔滴性能均比较好，反之则比较差。高炉炼铁要求综合炉料的S值≤40(kPa℃)。