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許滿興
自上世紀80年代以來，高堿度燒結礦一直是我國高爐煉鐵的主要原料。無論從爐料組成比例、生鐵成本，還是廢棄物排放及環境保護來說，燒結礦生產對高爐煉鐵都有著舉足輕重的影響。燒結礦的質量對高爐煉鐵的產量、能耗、生鐵質量和高爐壽命均起著關鍵作用。燒結礦的質量由化學性能、物理性能和冶金性能3部分組成，它們三者間的關系是：化學性能是基礎，物理性能是保證，冶金性能是關鍵。
化學性能是基礎
燒結礦的主要化學性能包括品位、堿度和SiO2、MgO、Al2O3、FeO含量，以及S、P、Ka2O、Zn、Cl等有害元素的含量。
含鐵品位對燒結礦質量的價值。含鐵品位是燒結礦質量的核心，長期以來，提高燒結礦質量的一個核心問題，就是不斷提高燒結礦的品位、降低燒結礦的SiO2含量。由于品位提高，渣量降低，高爐煉鐵的產量提高，燃料比降低。近幾年，有不少鋼鐵企業采用低品位、大渣量的做法，主觀愿望是降低成本，實際卻適得其反，造成大排放、高燃料比和低效的結果。總結歷史的經驗，應繼續走精料之路，才能實現低成本、低燃料比和高效煉鐵的目標。
堿度對燒結礦質量的價值。理論研究和多年來的生產實踐證明，高堿度是燒結礦質量的基礎。由于燒結礦的質量取決于其礦物組成，而燒結礦的礦物組成取決于堿度。對高爐煉鐵而言，燒結礦的最佳堿度范圍為1.90~2.30。在生產實踐中，燒結礦的強度和粒度，燒結礦的冶金性能均與其堿度直接相關。燒結礦的質量與堿度密切相關，燒結生產必須堅持高堿度的方向。
SiO2含量對燒結礦質量的價值。SiO2是燒結礦質量的一個重要元素，在燒結生產中，SiO2是燒結生成渣相的主要組分，也是燒結生成鐵酸鈣黏結相的重要組分。在燒結礦生產中，SiO2含量既不能太低也不能過高，最佳含量為4.6%~5.3%，0.1~0.3的Al2O3/SiO2是形成復合鐵酸鈣的重要條件。當SiO2含量低于4.6%時，會因為渣相不足影響燒結礦的強度；當SiO2高于5.3%后，隨硅酸鹽渣相增大，將影響燒結礦的強度和冶金性能。
Al2O3含量對燒結礦質量的價值。對燒結礦的質量而言，Al2O3含量也是影響質量的一個重要因素。首先，一定的Al2O3/SiO2是燒結生成針狀復合鐵酸鈣的重要條件，燒結礦沒有Al2O3就不能生成SFCA，但含量不能太高，超過了2%，就會影響燒結礦的冷強度和RDI指數。燒結礦的Al2O3含量一般控制在1.0%~2.0%的范圍內。
MgO含量對燒結礦質量的價值。MgO含量對燒結礦質量而言是一個負能量因素，它有利于改善燒結礦的低溫還原粉化性能這一優勢，還是建立在降低燒結礦還原性的基礎上的。MgO在燒結過程中易與Fe3O4反應生成鎂磁鐵礦（MgO·Fe3O4），阻礙Fe3O4在燒結過程中氧化為Fe2O3，降低鐵酸鈣相的生成，造成成品燒結礦的冷強度和還原性降低。燒結生產之所以要配MgO，是為了滿足高爐煉鐵爐渣流動性、脫硫和脫堿（K2O+Na2O）的需求。
FeO含量對燒結礦質量的價值。FeO含量也是燒結礦的一個重要內容，FeO含量的高低直接影響燒結礦的強度、粒度和冶金性能，燒結礦的FeO與配碳密切相關。燒結生產應追求高強度、低FeO的目標，目前FeO含量全國平均水平為8.40%~8.50%。有些企業為了追求高強度，片面提高FeO含量，這是既不科學又不合理的做法。燒結礦的強度與FeO有關，但取決于燒結礦的礦物組成。燒結礦不同礦物組成的強度列于表1，FeO含量對燒結礦質量的影響列于表2。FeO含量高的硅酸鹽礦物相的強度都比較低，燒結礦并不是FeO含量越高強度越高，兼顧燒結礦的強度和冶金性能，FeO含量應低于9%，6.5%~8.5%是最佳范圍。
S、P、Ka2O、ZnO和Cl等有害元素的含量是燒結礦質量不可忽視的內容。這些有害元素要進行控制，它們的危害和限量列于表3。
物理性能是保證
強度和粒度是燒結礦的主要物理性能，除此之外，還有堆密度和孔隙度等。強度和粒度是燒結礦的重要質量指標，因為它是高爐上部透氣性的限制性環節。
不同高爐容積對燒結礦的強度和粒度有不同的要求，新修訂的《高爐煉鐵工程設計規范》列出了不同爐容對燒結礦強度、FeO和粒度的不同要求，詳見表4。
冶金性能是關鍵
燒結礦的冶金性能包括900℃還原性（RI）、500℃低溫還原粉化性能（RDI）、荷重還原軟化性能（TBS、TBE、△TB）和熔滴性能（TS、Td、△T、△Pm、S值），這些性能反映燒結礦在高爐冶煉過程中的性狀。
高爐爐內含鐵爐料存在的狀態，可以分為塊狀、軟化狀和熔融滴落狀3種。高爐上部塊狀帶的阻力損失占高爐總壓損的15%，處于爐身下部和爐腰部位的軟化帶的阻力損失占總壓損的25%，處于爐腹部位的熔融滴落帶的阻力損失占高爐總壓損的60%。因此，影響高爐順行的主要部位是高爐下部的熔滴帶。正因為如此，保持高爐長期穩定順行的新理念是：高爐操作以控制高爐下部爐腹煤氣量指數為主，輔之以高爐上部布料操作，形成大平臺加小漏斗的煤氣分布曲線。
900℃還原性的優劣不僅影響高爐上部煤氣利用率，而且影響其軟熔性能，即影響高爐下部的透氣性，因此它是一項基本的冶金性能，一般堿度1.9的高堿度燒結礦，其RI值應大于85%。
500℃低溫還原粉化性能是燒結礦在高爐內的低溫還原強度，它是高爐上部透氣性的限制性環節，高爐冶煉要求RDI+3.15≥72%。如果粉化指數低于60%，就應該在入爐前對其做噴灑處理，以往噴灑CaCl2，但Cl元素進入高爐帶來的危害太大，因此，現在改噴無Cl的新型環保產品以降低RDI指數。
高爐冶煉要求燒結礦的開始軟化溫度（TBS）高于1050℃，低于900℃的酸性爐料不利于高爐中部軟化帶的透氣性。燒結礦的軟化性能往往與熔劑的礦物形態相關。硅酸鹽的熔劑會降低TBS值，而碳酸鹽的熔劑有利于提高燒結礦的TBS值。
熔滴性能是燒結礦冶金性能最重要的一項性能，因為熔滴帶的透氣阻力占高爐總阻力損失的60%以上，因此，應重視燒結礦熔滴性能的改善，燒結礦的熔滴性能與其品位、SiO2、Al2O3、FeO、TiO2等成分的含量相關。高品位、低渣量、低Al2O3、低FeO的燒結礦，其熔滴性能均比較好，反之則比較差。高爐煉鐵要求綜合爐料的S值≤40(kPa℃)。
