高爐造渣的２個主要目的是脫硫和降低爐渣熔點。爐渣堿度大多選擇在１．０～１．２之間。過低影響爐渣脫硫能力，過高則會導(dǎo)致能耗和生鐵成本的上升。堿度與爐渣相近的燒結(jié)礦稱為自熔性燒結(jié)礦。堿度偏低的燒結(jié)礦稱為酸性燒結(jié)礦；堿度偏高的燒結(jié)礦稱為堿性燒結(jié)礦。堿度的下限受礦石自然堿度的限制，而上限在工藝方面尚未發(fā)現(xiàn)有明確的限制。下面以Ｂ等于０．９３的酸性燒結(jié)礦、Ｂ等于１．２的自熔性燒結(jié)礦和Ｂ等于１．８７的堿性燒結(jié)礦為例，討論堿度對燒結(jié)礦在高爐內(nèi)行為的影響。酸性燒結(jié)礦或天然塊礦入爐時伴隨著高堿度燒結(jié)礦或熔劑。高堿度燒結(jié)礦和熔劑不僅要為酸性爐料配堿度，還要為燃料灰分配堿度，而絕大部分的自由燃料灰分是在風口區(qū)形成的。因此，酸性爐料軟熔后首先與高堿度燒結(jié)礦或熔劑接觸，形成的初渣堿度隨著ＣａＯ的溶入不斷提高。堿度的上升趨勢帶來兩方面的影響：第一個影響是有利的。由于酸性爐料形成的初渣呈酸性，因此堿度上升將導(dǎo)致軟熔體的熔點降低。軟熔帶上部或整個軟熔帶即處于這一范圍中。軟熔體熔點的下降趨勢可縮短軟熔帶的溫度區(qū)間，這是對高爐冶煉有利的影響。另一個影響較為復(fù)雜，需要通過對具體條件的分析才能做出正確的判斷。

由于爐料的堿度搭配是針對終渣的，而絕大部分燃料灰分在風口上方的大部分區(qū)域是不能溶入爐渣的，因此中間渣要經(jīng)過很長一段超高堿度的過程。可以說中間渣的后期是一個熔點不斷上升的過程。當然，隨著熔點的上升溫度也在提高。如果二者的影響能夠達到平衡或溫度升高的影響占據(jù)優(yōu)勢，則這一趨勢對高爐冶煉不會造成明顯的不良影響。但是，如果熔點升高的影響占據(jù)優(yōu)勢，則必須采用相應(yīng)的措施來減小這一影響。很多高爐以及ＣＯＲＥＸ熔煉爐在配料中使用一定比例的硅石就是為了解決這一問題而采取的措施。堿性燒結(jié)礦是作為鐵料和熔劑的共同體使用的，因此會與酸性爐料共同入爐。堿性爐料的初渣堿度及熔點一般遠高于爐渣。生成后與酸性爐料的初渣溶合，主體的變化方向是堿度與熔點不斷降低。再與溫度的升高相配合，爐渣性能呈不斷改善的趨勢。自熔性燒結(jié)礦初渣的熔點處于最低水平。形成后無論堿度如何變化，熔點只會提高。這是自熔性燒結(jié)礦與酸性燒結(jié)礦和堿性燒結(jié)礦的最大區(qū)別。在這種條件下，很容易形成初渣長期無法順利滴落的情況。也就是說，使用自熔性燒結(jié)礦會導(dǎo)致軟熔帶變厚甚至可能導(dǎo)致爐渣重新凝固的現(xiàn)象。這可能是使用自熔性燒結(jié)礦最大的問題，影響應(yīng)當不在強度以下。

使用雙堿度燒結(jié)礦的意義

如前所述，使用酸性燒結(jié)礦（或天然礦）和堿性燒結(jié)礦對冶煉均無不良影響。使用自熔性燒結(jié)礦則會嚴重影響冶煉過程。因此，國內(nèi)高爐已經(jīng)形成了以高堿度燒結(jié)礦配加酸性礦為基礎(chǔ)的爐料結(jié)構(gòu)，以避開自熔性燒結(jié)礦的問題。而酸性礦一般為球團礦或天然塊礦［２－４］。爐料結(jié)構(gòu)對軟熔帶厚度，從而對料柱透氣性具有重要影響。決定軟熔帶厚度的主要參數(shù)是爐料的軟熔溫度區(qū)間。也就是說，高爐內(nèi)的軟熔帶大致起始于爐內(nèi)溫度達到礦石軟熔開始溫度的部位，終結(jié)于達到礦石軟熔結(jié)束溫度的部位。使用２種或多種鐵料時，軟熔開始溫度大致取決于各種爐料中軟熔開始溫度最低的爐料。而軟熔結(jié)束溫度則基本取決于各種爐料中軟熔結(jié)束溫度最高爐料。因此，使用軟熔溫度區(qū)間盡量重合的爐料是抑制軟熔帶厚度的重要措施。對于國內(nèi)廠家來講，酸性爐料的選擇或多或少都存在一定的問題。天然塊礦完全依賴進口，球團礦也存在成本偏高的缺陷。因此，很多廠家都采用了降低燒結(jié)礦堿度，減少酸性爐料用量的措施。堿度的降低導(dǎo)致性質(zhì)向自熔性燒結(jié)礦靠近，對燒結(jié)礦質(zhì)量以及冶煉過程均會帶來不利影響。因此，這一措施的效果是有限的。此外，酸性爐料的性質(zhì)已經(jīng)固定，這一點對于爐料間軟熔性的配合十分不利。因此難以在配料方面采取降低軟熔帶厚度的措施。使用雙堿度燒結(jié)礦可以很好地解決上述問題。首先，在酸性料的選擇上不再依賴于球團礦和進口塊礦；其次，堿性礦和酸性礦的堿度和使用比例均可調(diào)，可為不同爐料軟熔溫度區(qū)間的協(xié)調(diào)工作提供便利條件。目前，國內(nèi)已有個別廠家采用或使用過雙堿度燒結(jié)礦的爐料結(jié)構(gòu)。

燒結(jié)試驗

燒結(jié)試驗的基礎(chǔ)原料由冀東精礦、巴西礦粉、澳礦粉、唐鋼焦粉按１９∶３３∶４３∶５的比例混合而成，成分見表１。堿度靠外配石灰石粉進行調(diào)節(jié)，成分見表２。在石灰石粉中配入相同比例（５％）的焦粉，以保證總體配碳量不變。燒結(jié)試驗設(shè)備為圖２所示的小型燒結(jié)杯。每次試驗可獲得?５０ｍｍ的棒狀燒結(jié)礦約２００ｇ。燒結(jié)杯外設(shè)加熱爐，用于補償過量的熱損失。燒結(jié)料內(nèi)配碳，且有氣流通過，可較好地模擬抽風燒結(jié)過程。在自然堿度（約０．０４）至３．０的堿度范圍內(nèi)進行了小型燒結(jié)試驗。燒結(jié)過程完成后對成品進行強度檢驗。由于試樣量無法支撐傳統(tǒng)轉(zhuǎn)鼓試驗，故以抗壓強度作為評價標準。圖３給出了主要燒結(jié)試驗結(jié)果。從圖３（略）看不出燒成率隨堿度變化的系統(tǒng)規(guī)律，波動情況更為接近隨機誤差。燒成率變化范圍不大，平均值約為７６％。而堿度對燒結(jié)礦抗壓強度的影響不僅明顯而且具有規(guī)律性：曲線大致呈Ｖ字形。自熔性堿度范圍內(nèi)呈現(xiàn)一個強度的低谷。極低值在堿度為１．３附近，約為８ＭＰａ左右。從成品率來看，本文檢驗范圍內(nèi)的堿度都是燒結(jié)工藝能夠接受的，但自熔性堿度的燒結(jié)礦強度過低，且具有前面所述的嚴重問題。因此，雙堿度燒結(jié)礦使用的２種燒結(jié)礦均應(yīng)避開這一堿度范圍。

爐料的軟熔性

由于組成過于復(fù)雜，燒結(jié)礦的軟熔性參數(shù)需要通過試驗才能獲得。理論分析或計算只能得到大致的變化趨勢。依據(jù)抗壓強度在１５ＭＰａ以上的原則，在酸性區(qū)及堿性區(qū)各選擇３種燒結(jié)礦作為軟熔性試驗的試樣，此外，各取一種工業(yè)實用球團礦和天然塊礦作為比較。試樣堿度涵蓋了０．０３９～２．２的范圍，成分見表３。軟熔性檢測裝置見圖４。加熱裝置是一臺鉻酸鑭高溫爐，可提供１８００℃以下的試驗溫度。爐膛采用重結(jié)晶碳化硅，可承受１６００℃以上的試驗溫度。坩堝為石墨質(zhì)。試驗在升溫條件下進行，重點檢測２個參數(shù)：１）軟化溫度ｔｂ。即試樣發(fā)生明顯軟化現(xiàn)象時的溫度，在試樣層高度明顯縮減時讀取。２）滴落溫度ｔｅ。大致相當于高爐內(nèi)軟熔帶下沿或滴落帶上沿的溫度，在滴落現(xiàn)象開始時讀取。此外，還有一個重要參數(shù)Δｔ＝ｔｅ－ｔｂ。這個參數(shù)大致相當于高爐軟熔帶的溫度區(qū)間寬度。從高爐料柱透氣性出發(fā)，這個區(qū)間越窄越好。圖５（略）是軟熔性測試結(jié)果。不同原料在橫軸上的位置根據(jù)其堿度確定，Δｔ可由２條曲線之間的間隔看出。