摘要：有研究表明，提高烧结原料中MgO含量，对防止烧结矿自然粉化、改善低温还原粉化性能、提高烧结矿高温还原性以及软化和熔化温度都有明显效果。而烧结矿矿物组成及显微结构与烧结矿质量、冶金性能有着密切的关系。目前，对MgO与钒钛磁铁矿烧结矿（含钛烧结矿）冶金性能之间的关系已进行了大量研究，但对MgO与含钛烧结矿矿相结构之间的关系还缺乏系统的研究。基于此，本文主要对MgO对烧结工艺及烧结矿冶金性能的影响进行分析探讨。
关键词：MgO；烧结工艺；烧结矿冶金性能；影响
1、MgO对烧结工艺的影响
1.1烧结试验
在实验室条件下，以各种铁精矿粉为原料，使用150mm烧结杯系统，考察MgO含量对2种碱度（R=1.36和R=1.76）烧结工艺的影响，烧结试验中的MgO以白云石的形式添加，MgO的质量分数分别为1.3%、1.7%、2.1%、2.6%和3.0%，其他烧结工艺参数见表1。
表 1 烧结工艺参数
1.2试验结果及分析
（1）对烧结杯利用系数的影响。随MgO含量的增加，烧结杯利用系数呈下降趋势，这是由于白云石的分解和矿化需要消耗热量，因而在燃料配比及试验条件相同的情况下，随着白云石用量的增加，将有可能导致烧结生产效率降低。
（2）对烧结矿强度的影响。当R=1.36时，MgO含量对烧结矿的强度影响不明显；而当R=1.76时，烧结矿的转鼓指数随MgO含量的增加而降低。这是由于烧结矿碱度偏低（R=1.36）时的粘结相以玻璃相为主，MgO对玻璃相作用不明显。而碱度较高时，MgO使烧结混合料形成高熔点物质，且降低铁酸钙的生成量。因此，烧结矿转鼓指数随MgO含量的增加而降低。
（3）对其他烧结指标的影响。根据生产实践经验，白云石粘性不强，配加过多的白云石将影响混合料成球性能。此外，由于碳酸盐分解是吸热反应，所以随白云石配比的增加，单位烧结矿的能耗将增加。综上所述，配加白云石（MgO）对烧结工艺存在不利的影响。
2、MgO对烧结矿软熔性能的影响
2.1软熔试验
软熔试验使用内径75mm、底部设有10mm滴落孔的石墨坩埚。取500g粒度10.0～12.5mm烧结矿装入石墨坩埚，料柱高约65mm，试样上下均铺有焦炭层，从而保证熔化物和煤气流顺利通过。试验结束后，对滴落物和坩埚中残留的渣进行成分分析。定义料层收缩率10%对应的温度（t10）为软熔带的上沿温度，开始滴落时对应的温度（tD）为软熔带的下沿温度，软熔带温度区间（Δt=tD-t10），试验过程中料层最大的气流阻力为最大压差（ΔPmax）。
2.2试验结果及分析
MgO含量对烧结矿形成的软熔带上沿温度（t10）、软熔带温度区间（Δt）及最大压差（ΔPmax）的影响中。当MgO的质量分数由1.3%增加至3.0%时，烧结矿形成的软熔带上沿温度变化幅度较小，软熔带温度区间显著升高，料柱最大压差随之上升。当R=1.36时，虽然MgO含量对软熔带厚度的影响较明显，但配加质量分数为3.0%的MgO时软熔带温度区间绝对值仍较低，仅325.5℃；而碱度为R=1.76条件下，软熔带温度区间由310.5℃上升至389.3℃。因此，相同冶炼条件下，与使用高MgO自熔性烧结矿相比，使用高MgO高碱度烧结矿时，软熔带温度区间较大。
为考察MgO对烧结矿软熔性能的影响机理，对不同MgO含量烧结矿的滴落渣和残留在坩埚内的未滴落渣进行了X射线衍射分析。从X射线衍射分析可知：滴落渣的主要矿物是镁硅钙石[Ca3Mg（SiO4）2]、正硅酸钙（Ca2SiO4）；而未滴落渣的主要矿物是镁黄长石[Ca2MgSi2O7]、钙镁橄榄石[CaMgSiO4]和镁硅钙石。①无论烧结矿中初始MgO添加量多少，滴落渣中的MgO含量基本一定；②未滴落渣中MgO含量约是滴落渣中MgO含量的2倍。由此可推论：渣中MgO含量越高越不易滴落，导致烧结矿形成的软熔带温度区间增加，使得高炉料柱透气性变差，不利于高炉强化冶炼。
3、MgO对烧结矿性能的影响
在实验室条件下参照GB/T13241-91标准，考察了MgO对烧结矿低温还原粉化性能的影响。
3.1低温还原粉化试验结果及分析
随MgO含量的增加，烧结矿的RDI<3.15明显降低，表明提高MgO含量有利于抑制烧结矿的低温还原粉化。关于MgO可以改善烧结矿低温还原粉化性能的机理，根据EPMA分析，大部分MgO与铁氧化物形成固熔体，以弥散状态分布在烧结矿中。因而可以推断：在较高的焙烧温度下，扩散到铁氧化物中的MgO既可以阻碍烧结矿冷却时生成次生Fe2O3，又可以阻碍烧结矿内铁氧化物的低温还原，从而抑制了烧结矿的低温还原粉化。
3.2控制烧结矿低温还原粉化的措施
前已述及不加或少加MgO可以提高烧结工序生产效率、提高烧结矿的冷态强度及高温冶金性能，然而，烧结矿中MgO含量过少，将增加烧结矿的低温还原粉化率。为了消除MgO含量低对低温还原粉化产生的不良影响，可采取向烧结矿表面喷洒CaCl2水溶液等措施。研究表明，喷洒在烧结矿表面的CaCl2被吸附，形成薄膜，阻碍还原气体与烧结矿表面的接触，抑制了烧结矿铁氧化物的还原。另外，薄膜还堵塞了还原气体进入烧结矿内部的通道，阻碍了烧结矿内部的还原，从而减缓了烧结矿的还原速度，降低了烧结矿低温还原粉化率。
4、合理添加MgO高炉炼铁新工艺
为了保证炉渣中的MgO含量，目前的生产流程多采用烧结料中添加白云石工艺。该工艺虽然可以保证高炉炉渣中的MgO含量，抑制烧结矿低温还原粉化等，但存在：①烧结生产效率偏低；②烧结矿的冷态强度差；③形成的软熔带温度区间较宽，使软熔带变厚，高炉整体压差上升等缺点。为此，笔者提出了合理添加MgO高炉炼铁新工艺的建议。即在烧结配料时不添加或少添加MgO，并将烧结矿进行抑制低温还原粉化处理，将不足的MgO与煤粉一同从风口喷入高炉。预计该工艺可以实现：①由于生产不含MgO或低MgO烧结矿，可以提高烧结生产效率和烧结矿的成品率、冷态强度，改善烧结矿的高温软熔性能，降低软熔带厚度及料柱压差等；②将MgO与煤粉一同从风口喷入高炉，以满足高炉终渣对MgO含量的要求，改善炉渣流动性和脱硫能力，同时还可以提高煤粉燃烧率；③通过喷洒CaCl2水溶液等方式可以解决低MgO烧结矿的低温还原粉化问题。
5、结论
（1）降低烧结配料中的MgO含量，可以提高烧结生产效率和烧结矿的冷态强度，并减小软熔带温度区间。（2）低MgO含量烧结矿易发生低温还原粉化，可通过喷洒CaCl2水溶液等方式改善。（3）提出合理添加MgO新工艺的建议，该工艺有利于提高烧结生产效率，且烧结矿冷态强度好，低温还原粉化率低，软熔带温度区间窄，高炉的块状带、软熔带透气性好，风口前煤粉燃烧率高，炉渣流动性好及脱硫能力强，适合于高炉强化冶炼。
参考文献：
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[2]甘勤，何群，文永才．MgO对钒钛烧结矿矿物组成及冶金性能影响的研究［J］．钢铁，2008，43（8）：7－11．）
论文作者:陈凯强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/17
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