為進一步降低煉鋼成本，鋼鐵企業(yè)都在探索降本增效的有效途徑，直接將燒結礦加入轉爐冶煉就是其中一種較為可行的降低成本的方法。該方法可以最大程度的利用含鐵輔料，提高煉鋼效率，減少廢鋼使用量，降低成本。這一方法在實踐過程中，仍然有很多問題需要解決。本文就我公司直接將燒結礦加入轉爐冶煉的實踐中得出的結論來分析探討這一問題。
燒結礦是由多種礦物組成的固體復合礦物，含有大量的含鐵礦物，如Fe2O3、Fe3O4以及FexO。其中所含有的非鐵元素主要有Si、Ca、Al、S、P等Al、S、P的含量較少，一般都以氧化物的形態(tài)存在于復合礦物中。S、P的穩(wěn)定性較高，不會產(chǎn)生有毒氣體，燒結礦的熔點較低，粒度分布較均勻，這些都為直接將燒結礦加入轉爐中提供了有利條件。在轉爐溫度達到1250℃以后，燒結礦的熔化效果最佳在1300-1500℃的情況下其分解反應最徹底，主要反應原理為 :
(Fe2O3)= 2(FeO)+(O) （1）
(Fe3O4)=3(FeO)+4(O) （2）
2(SiO2)+(FeO)+CaO(S)=(2CaO·FeO·SiO2） （3）
分解反應的過程中會發(fā)生很強的吸熱反應，使其所處的熔池溫度急劇下降使熔渣之間粘結度增大還可能出現(xiàn)結坨現(xiàn)象不利于FeO向外擴散傳質(zhì)，影響轉爐冶煉效率。因此在燒結礦的成渣反應（3）中，應該加大其外部動力條件，以此來促進FeO向外擴散傳質(zhì)。成渣反（3）是可逆反應，產(chǎn)生的FeO會作為攜氧載體參與脫碳反應，從而提高反應的動力條件。
根據(jù)上述反應原理，若在轉爐冶煉中直接加入燒結礦，會對冶煉的溫度和成渣反應產(chǎn)生較大影響。為此在實踐中我公司制定了最佳的燒結礦加入方案并分別對冶煉前期、 中期和后期中加入效果進行了分析 :
2.1 轉爐冶煉前期
轉爐吹煉前期是硅錳氧化期熔池溫度一般控制在1200-1400℃，吹煉前期完成Si、Mn及P的氧化形成初期渣的融化治煉前期形成的渣系主要是鐵質(zhì)渣系及FeO-SiO2-CaO渣系。為了能夠盡快形成該渣系，同時盡可能長時間保持該渣系，以達到前期脫P的目的設計脫P反應是在鋼-渣界面反應，是強放熱反應其反應式為:
2[P]+8(FeO)=(3FeO·P2O5)+5(Fe)+Q （4）
隨著石灰的融化，熔渣堿度進一步升高，磷的氧化產(chǎn)物3CaO·P2O5在爐渣中不穩(wěn)定，當熔池溫度高于1500℃，反應就會逆向移動，磷重新回到鋼中。因此轉爐吹煉前期是返礦加入較理想的時期，但是返礦加入量太大導致熔池溫度太低，不能達到C-O大量氧化的溫度造成渣中FeO積累，引起低溫噴濺。實際操作中前期返礦加入量根據(jù)鐵水溫度和鐵水Si含量進行調(diào)整。
2.2 轉爐冶煉中期
轉爐吹煉中期是碳高速氧化期熔池溫度一般控制在1450-1600℃，主要任務是激烈脫碳。由于此過程溫度升高太快C-O反應劇烈，F(xiàn)eO消耗較快, 當供氧強度小于脫碳反應消耗“O”時出現(xiàn)“返干”現(xiàn)象，在這一時期渣系將完成由“鐵質(zhì)”渣系向“鈣質(zhì)”渣系轉變的過程造中FeO含量降低CaO比例增加，堿度進一步提高。由于在吹煉中期C-O反應劇烈，熔池溫度升高太快，消耗的FeO增加，渣系中FeO含量較低，熔渣黏度增加。同時，渣中FeO降低，熔池溫度升高，觸發(fā)脫P反應（5）向逆向進行 導致鋼水“回P”。因此，考慮在反應中期添加部分返礦。一是在中期加入首先發(fā)生反應（1）返礦分解吸熱，起到調(diào)節(jié)熔池溫度的作用，防止脫碳反應太激烈導致渣中FeO降低太快，出現(xiàn)“返干”現(xiàn)象，減少熔渣向鋼水返P；二是返礦分解產(chǎn)生的FeO參與成渣反應（3）緩解熔池“ 返干”現(xiàn)象，避免金屬噴濺或粘槍事故發(fā)生；三是返礦分解產(chǎn)生的FeO元素被鐵水中的C還原，生成單質(zhì)鐵，提高鋼水收得率，同時返礦中帶入的O參與脫碳反應，增加轉爐供氧強度，降低氧氣消耗量，縮短吹煉周期。
2.3 轉爐冶煉后期
吹煉后期鋼水中的碳含量降低，脫碳反應趨于平緩，熔池攪拌力減弱出現(xiàn)FeO回升現(xiàn)象，熔渣的特性依然以鈣質(zhì)渣系為主，熔渣的堿度較高，甚至出現(xiàn)游離的CaO大大提高了渣中MnO活度，鋼渣之間會發(fā)生“回錳”脫碳反應。在這個時期不宜加入大量的返礦，一是因為返礦加入后發(fā)生反應（1），導致后期熔池溫度降低，影響轉爐終點溫度；二是熔渣堿度較高，流動性相對較差，動力學條件不足降低，返礦分解產(chǎn)物成渣速率，影響轉爐終點控制和濺渣效果。
我們在實踐中發(fā)現(xiàn)在中期加入的效果好，在前期加入次之，而在后期加入的效果最差。因此，我們對生產(chǎn)方式進行了調(diào)整，合理的控制不同時間段的燒結礦加入量，并提高轉渣鋼的分配系數(shù)，對轉爐的溫度進行有效控制，降低了生產(chǎn)成本。由于受我廠生產(chǎn)現(xiàn)狀所制約，每月給煉鋼10kg/t鋼的燒結礦，2013年1月至今年6月份，8個月的實踐情況如表1。
相比較：使用10kg/t鋼燒結礦后，氧氣單耗下降1.38m3/t鋼，吹氧時間縮短15秒，鋼鐵料下降3.36kg/t鋼，噸鋼成本下降1.32元，8個月來共節(jié)約成本近120萬，經(jīng)濟效益非常可觀。
在鋼鐵冶煉過程中，將燒結礦直接加入轉爐冶煉來降低成本是非常可行的。從生產(chǎn)實踐總結出的經(jīng)驗可以看出實踐中最關鍵的問題是要控制好燒結礦的加入量和加入時機以免對轉爐冶煉造成不利影響，適宜加入燒結礦。
