鍊鐵案例｜小小脈石如何影響萬億鋼企？
2020年，中國生鐵產量超8億噸，使用鐵礦石超12億噸。鐵礦石中脈石含量的大小及處理方式，直接影響了這個萬億級別的市場。各大鋼企採用適合自身的處理方法，配合採購，在最佳化配礦、選礦、燒結、高爐冶煉等方面，提前做好工業試驗和分析，以實現對原料的最優選擇。
什麼是脈石？脈石有什麼作用？脈石給燒結、球團和高爐帶來什麼樣的影響？
小編帶你詳細瞭解
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（字數：2623字，估計閱讀時間：5min）
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礦石中有用礦物伴生的無用的固體物質，其組成的礦物稱為脈石礦物，如鉻礦石中的橄欖石和輝石，銅礦石中的石英、絹雲母、綠泥石等，鉛鋅礦石中的石英、方解石等不含鉛、鋅的礦物，金礦石中的石英、雲母等不含金礦物，石棉礦石中的白雲石和方解石等。脈石礦物主要是非金屬礦物，但也包括一些金屬礦物，如銅礦石中達不到綜合利用量的方鉛礦和閃鋅礦、硫鐵礦石中達不到綜合利用量的閃鋅礦和黃銅礦，都因量少不能綜合利用，而稱其為脈石礦物。通常透過選礦和其他方法除去，礦石中含脈石愈少，則其質量愈高。
高爐所用生礦中，脈石主要指的是SiO2和Al2O3。脈石是高爐造渣的主要來源，非特殊礦冶煉形成的爐渣主要包括SiO2、Al2O3、CaO和MgO［1］。SiO2含量是決定渣量大小的關鍵，因此，在高爐冶煉選用生礦時，應儘量選擇低矽生礦。
Al2O3含量影響爐渣的流動性，但在與SiO2比例在一定範圍時（0。1-0。3），有利於低溫燒結，改善燒結礦強度和冶煉效能。在入爐料中，CaO和MgO的加入可以減少石灰石和白雲石的熔劑新增量，尤其是在開停爐過程中，爐渣鹼度，包括二元、三元、四元鹼度，對於爐渣鹼度、流動性調節以及高爐爐況的恢復等起著關鍵的作用。
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在高爐所用原料中，燒結礦、球團礦和生礦中都含有脈石，脈石中SiO2含量的高低決定了燒結礦強度和反應性、球團礦的強度、以及高爐冶煉渣量的大小。渣鐵比高則會導致高爐冶煉焦比升高，使生鐵成本提高，為此，人們要在合理的配礦條件下尋求低矽的富礦粉作為入爐原料［3］。
針對釩鈦礦燒結，不同SiO2 配比條件下，TiO2 含量的增加對燒結礦利用係數的影響均成正相關，其對轉鼓指數的降低作用較為明顯，大概每提高1% 的TiO2，轉鼓指數降低2% ～ 3%；TiO2 含量變化與低溫還原粉化指數呈正相關，在低矽下提高TiO2 含量，對RDI+3。15 的影響正向作用更加明顯。
湛鋼高爐渣中鎂鋁比下降，由2016 年的0。49 降至2019 年的0。42 左右，年均鐵水溫度逐步上升，基本控制在1510 至1515℃之間，鐵水硫含量控制在0。026% 及以下，為鍊鋼提供優質鐵水。隨著M/A 或者鹼度的增加，爐渣溶化性溫度都是增加趨勢，爐渣粘度都有下降趨勢，考慮到熔化性溫度，M/A 和鹼度不宜同時過高，二者為互補關係，當M/A 在0。4 至0。45 時，鹼度在1。23 至1。25即可，爐渣粘度及熔化性溫度均合適。湛鋼高爐渣成分範圍落在1500℃條件下CaO-SiO2-MgOAl2O3四元系等粘度圖及等液相線圖稀疏部位，得出湛鋼高爐渣化學穩定性良好，高爐渣粘度符合高爐冶煉要求［4］。湛江高爐近年來取得了一系列的成績，如經濟指標持續提升，技術指標名列大高爐前列。高爐爐渣粘度及成分的合理控制是其實現這些目標的關鍵支撐。
在高爐冶煉過程中，爐渣鹼度增加有助於提高爐渣穿過焦炭層的能力，這主要是由於爐渣中SiO2質量分數降低，爐渣黏度降低，流動性變好，同時渣中SiO2質量分數降低也使得渣焦間潤溼性變差，有利於爐渣的流動［5］。在高爐軟熔帶以下，SiO2含量越高，爐渣粘度越大，對於氣流阻力和透液性都有較大的負面影響，因此，在高爐冶煉過程中，應保證合適的爐渣鹼度。
針對高爐爐渣的利用，有學者提出混合鐵尾礦渣與高爐渣製作合格礦棉，以提升高爐渣和礦渣的利用價值［6］。高爐渣作為礦渣棉原料唯一的瓶頸是SiO2%含量稍低，而冀東地區鐵尾礦化學成分主要為SiO2，質量分數達到75%以上，這為鐵尾礦作為高爐熔渣的調質劑奠定了基礎（鐵尾礦是選礦過程中排出的固體或粉狀的殘渣）。2020年中國生鐵產量達到8億噸以上，按照渣鐵比330kg/t計算，爐渣產量在2。64億噸以上。透過這種方法提升爐渣的利用效果，對於企業來說可以達到一舉兩得的效果。
1 什麼是脈石？
澳大利亞礦、印度礦等東半球的進口鐵礦石中SiO2含量低，但含有較多的Al2O3。國內攀鋼、包鋼、承鋼、成渝釩鈦等鋼鐵企業所用礦石中含有豐富的釩鈦資源，對於渣相的影響較大。河北淶源礦、浙江紹興礦等含有CaO和MgO，對於最佳化爐渣效能起到了積極作用。因此，面對不同的鐵礦品種，不同的質量、效能礦，需要採用不同的處理方法，以實現高爐冶煉的最優。
一般情況下，國內部分選礦廠採用細磨精選，提高精礦粉中Fe含量，降低SiO2含量；外購礦中Al2O3含量高的情況下，採用最佳化配礦的方法，降低部分元素的影響；冶煉過程中，新增熔劑，如螢石、白雲石、蛇紋石等，平衡渣系，最佳化爐渣效能；目前在各個礦石港口，採用混料的方法，提前進行配礦，針對企業的指標和效能要求，降低企業的操作成本，也不失為一種好的方法。目前包括中冶賽迪等在內的設計院，與各大港口，如曹妃甸港、黃驊港等開展了一系列的合作，推進港口混礦業務。
2 脈石含量對鍊鐵流程的影響
鐵礦石中脈石含量的高低決定因素在於礦山和礦種，各大鋼企採用適合自身的處理方法，配合採購，在最佳化配礦、選礦、燒結、高爐冶煉等方面，提前做好工業試驗和分析，以實現對原料的最優選擇。從實用的角度來看，脈石中SiO2、Al2O3含量存在一定的合理範圍，透過採用最佳化配料的方法，能夠實現企業在採購和生產方面以最高性價比進行。
如您有鐵礦石採購、最佳化配礦方面的需求和疑問，請加小編深入探討。微訊號：xie215727208，註明：配礦
3 鐵礦中脈石的處理及最佳化
［1］ 周傳典，高爐鍊鐵生產技術手冊，2002。4：2-3。
［2］ 崔耀然，萬 新，李漢洲，張明遠，謝瑞州，區楚琦，夏靖淇，中低矽對釩鈦燒結礦冶金效能的影響研究，中國資源綜合利用，2020，（11）：19-22。
［3］ 伍成波，程小利，高陽等。鹼度對南（京）鋼低矽燒結礦低溫還原粉化效能的影響［J］。 燒結球團，2008，33（6）：14-18。
［4］ 王志宇，沙華瑋，張永新。 湛江鋼鐵低鎂鋁比高爐渣生產實踐［J］。 冶金管理，2020，（2）：9，107。
［5］ 胡翔宇，張建良，劉徵建，焦克新，範筱玥。渣相組分對高爐爐缸死焦堆滯留率的影響［J］。 鋼鐵，2020，（10）：15-20。
［6］ 韓陽，董晶，李傑，張玉柱，史振洋．鐵尾礦高溫熔化行為的視覺解析及應用［J/OL］．鋼鐵。https：//doi。org/10。13228/j。boyuan。issn0449-749x。20200272
