科学评价铁矿石价值
脉石成分和有害杂质含量会直接影响铁矿石的价值,也严重影响高炉的冶炼性能。SiO2和Al2O3在脉石中的含量,是负价成分,影响了矿石的价值。可以用下列公式计算含SiO2和Al2O3高的矿石的价值:TFe(R2综)=TFe×[100+2R2(SiO2+Al2O3)-2(CaO+MgO)]-1×100%,TFe(R4综)=TFe×[100+2R4(SiO2+Al2O3)-2(CaO+MgO)]-1×100%。式中R2、R4分别为二元和四元炉渣碱度,SiO2、Al2O3、CaO和MgO均为铁矿石的化学成分含量(%)。
这两个表达式可说明铁矿石的实际品位,既考虑了碱性脉石(CaO+MgO)的作用,又扣除了酸性脉石(SiO2+Al2O3)作为渣量的源头对品位造成的影响,这就是铁矿石的实际品位。这种综合评价法的不足之处是没有考虑有害杂质对品位的影响(有害元素增加1%,高炉生产成本增加30元/吨~50元/吨)。下面以第二个公式举例计算和分析说明。
例1,宝钢进口巴西的高品位、低SiO2、低Al2O3矿的实际综合品位分析。其进口铁矿粉和炉渣(宝钢1号高炉)的化学成分见表1,将表中数据代入公式得到TFe(R4综)为65.60%。
例2,沿海某钢铁企业进口印度低品位、高SiO2、高Al2O3矿的实际综合品位分析。其进口铁矿粉和炉渣的化学成分见表2,将表中数据代入公式得到TFe(R4综)为51.22%。
以上两个实例可以说明,铁矿石的脉石含量对其实际品位有直接影响。在宝钢的条件下,进口铁矿石的综合品位仅比标出品位低不足2.0%:△TFe=标出品位-综合品位=67.5%-65.6%=1.9%。而对沿海某企业的高SiO2、高Al2O3矿而言,情况就大不一样,△TFe=60.0%-51.22%=8.78%。因此,购买铁矿石必须考虑脉石的含量,特别要注意酸性脉石(SiO2+Al2O3)对综合品位的影响,达到合理的性价比。正因为矿石的Al2O3含量会影响炉渣Al2O3和MgO含量,因此计算应考虑炉渣的四元碱度,而非二元碱度,故建议采用第二个公式作为铁矿石品位综合评价的算法。
铁品位越低对炼铁影响越大
高炉炼铁精料技术的核心是提高入炉铁品位,铁品位对燃料比的影响是比较大的。表3、表4的数值表明,在不同品位的铁矿石条件下,铁品位波动1%,对燃料比、焦比、矿石消耗量的影响是不一样的,品位越低影响越大。
一些企业报出的高炉数据与表中的内容有较大差距。特别是使用低品位矿的高炉燃料比偏低、工序能耗偏低,是不科学的。新修订的《高炉炼铁工程设计规范》提出了对不同容积高炉使用铁矿石的要求(见表5和表6)。
回归理性科学炼铁
《高炉炼铁工程设计规范》提出的高炉使用铁矿石的要求总结了国内外炼铁经验。笔者认为若各高炉操作者能认真执行此规范,对企业炼铁技术进步有益。
矿石含有害杂质高,不但对炉缸耐火材料有破坏作用,使炉缸水温差升高,威胁高炉安全生产,而且对炉料的破坏作用也很大(钾对炉料和耐材的破坏作用比钠大10倍),焦炭易粉化,产生裂纹,强度下降,炉料透气性变坏,碱金属对捣固焦的破坏作用会加大。
高炉炼铁学是一门科学,有一定的内在规律。高炉生产是有条件的,任何先进的高炉指标,均要在一定技术支撑条件下才能实现。各企业要结合自身条件,分析出有哪些技术支撑条件,找出影响高炉指标的主要问题,并科学地解决。炼铁生产应坚持贯彻精料方针,希望用劣质矿得到好指标,既不科学,又存在较大的危险性。
由此,笔者建议钢铁企业在确立采购铁矿石的基本原则时,炼铁生产单位应参与,最终以炼铁成本和完成国家环保要求的情况为考核因素。
此外,考虑到品位低于60%的进口矿在炼铁过程中对高炉生产和环保指标的“伤害”,建议企业应避免购买品位过低的进口矿,促进我国高炉用能和环保指标的改善。