摘要：中国工业发展正处于由规模扩张向质量提升转型的关键阶段，钢铁行业作为国家支柱产业，其发展质量直接关乎国家工业竞争力。随着优质铁矿石资源日益紧缺，冶炼企业开始转向使用Al2O3含量较高的低质铁矿石，导致冶炼过程中Al2O3质量分数逐渐升高，进而对传统冶炼工艺造成显著影响。针对上述挑战，研究者发现通过降低烧结矿中的MgO含量，不仅可以改善烧结矿的冶金性能，还可显著提升高炉冶炼效率与产品质量。基于此，通过烧结杯实验系统研究了MgO含量对烧结矿冶金性能及高炉冶炼的影响，实验结果表明，将烧结矿中MgO质量分数从3.0%降至2.0%，可显著优化烧结矿的冶金性能，同时降低冶炼能耗，该研究成果为钢铁企业通过优化MgO配比实现降本增效提供了重要的理论依据与实践指导。

　　关键词：MgO；烧结矿强度；高炉炉渣性能

　　钢铁作为现代工业发展的基石，生产流程的高效性直接关乎国民经济发展。高炉炼铁工艺中，烧结矿作为主要含铁炉料，质量优劣决定着高炉的运行状况、经济指标及生铁成本。优质烧结矿具备高强度、高还原性、良好低温还原粉化率的特性。但随着优质铁矿石资源日益紧缺，钢铁工业被迫采用Al2O3低品位矿，从而造成高炉炉渣中Al2O3质量分数升高，恶化了炉渣流动性、稳定性、高炉顺行状况[1]。针对高品位铁矿石中Al2O3含量升高对钢铁冶炼带来的负面影响，钢铁企业通常通过添加MgO来中和炉渣酸性、改善其冶金性能，这一措施虽在短期内有效，却导致烧结矿中MgO含量长期处于较高水平。然而，过量MgO在烧结过程中会形成镁橄榄石等高熔点矿物，抑制液相生成，进而降低烧结矿的冷态强度与还原性，最终影响高炉冶炼效率与产品质量。因此，优化烧结矿中MgO含量已成为提升烧结矿冶金性能、降低能耗、实现全流程降本增效的关键技术路径。

　　1钢铁工业中烧结矿的重要性

　　高炉炼铁作为钢铁生产的核心环节，其稳定、高效、低耗运行高度依赖优质烧结矿的供给。烧结矿作为高炉冶炼的主要炉料，其质量直接决定了高炉内部透气性、渣铁反应效率及煤气利用率，进而影响燃料比与冶炼成本。同时，烧结矿的软化熔滴特性对高炉下部顺行至关重要，劣化易导致炉况波动。当前，随着铁矿石资源逐渐劣质化，烧结矿冶金性能的提升已成为钢铁行业降本增效、节能降碳的关键突破口。在此背景下，通过工艺创新优化烧结矿品质，不仅是保障高炉高效冶炼的基础，更是推动中国钢铁工业实现高质量发展的核心举措[2]。

　　2 MgO在烧结矿中作用

　　烧结-高炉冶炼工艺中，MgO在其中发挥着关键作用，主要体现在烧结、高炉两个维度，在高炉冶炼过程中，MgO是炉渣的关键组成部分，高炉冶炼企业会通过添加适量的MgO，提升Al2O3炉渣的流动性，当炉渣中Al2O3含量升高时，会造成黏度增大，MgO的添加会形成MgAl2O4等矿物，以此来打散铝硅氧网络的聚合，有效降低炉渣熔点、黏度，从而确保渣铁分离与高炉顺行。此外，MgO的添加，也能增强炉渣热稳定性，使其具备更高的脱硫能力，因此，为高质量应对低质量的高铝矿资源采购，高炉冶炼企业会在烧结配料中增加MgO的添加量，从而提升高炉冶炼质量。烧结过程主要是为高炉提供炉料，添加MgO的主要作用是调节矿物的形成与烧结稳定性。适量MgO能与其他矿物反应，从而形成熔点较低的矿物质，从而提高烧结矿的强度，当MgO过多时，也会形成高熔点物质，制约液相生成，造成烧结矿强度下降，对烧结过程产生一定的影响[3]。而适当的MgO含量能够有效地减少烧结矿中难以还原矿物，提高烧结矿的还原性，对高炉冶炼过程中铁的还原过程具有重要作用，降低MgO含量，不仅可以提升烧结矿的还原性，还能增强冶炼过程中的气体利用率，从而促进冶炼工艺优化[4]。

　　3 Al2O3的影响及应对措施

　　3.1 Al2O3对炉渣冶金性能的影响

　　炉渣冶金性能对高炉顺行、能耗及生铁质量等关键指标具有决定性影响。在高炉炼铁工艺中，炉渣中Al2O3含量增加会显著恶化其物理化学性质：过高的Al2O3会提升炉渣黏度，导致流动性下降，进而造成渣铁分离困难，直接影响生铁质量，严重时甚至阻碍高炉下部的出铁出渣操作。同时，Al2O3含量升高会提高炉渣熔化温度，迫使高炉维持较高炉缸温度，从而增加燃料消耗，推高冶炼成本。此外，流动性差的炉渣易黏附炉墙，引发结厚现象，破坏炉况稳定，并削弱脱硫能力。因脱硫反应依赖良好的渣铁界面，黏稠炉渣会阻碍硫离子扩散，抑制低硫优质生铁生成[5]。因此，高Al2O3炉渣导致的高黏度、高熔化温度等问题，已成为当前低品位铁矿资源供给背景下高炉冶炼面临的核心挑战。

　　3.2高Al2O3炉渣的应对措施

　　高Al2O3炉渣因黏度大、熔点高等特征，容易引发流动性恶化、高炉不顺、能耗升高等问题，高炉炼铁企业需采用针对性措施，消除高Al2O3炉渣带来的不利影响，重塑冶金性能。首先，高炉炼铁企业需对炉料结构进行优化，在配料环节控制高铝矿石使用比例，针对性搭配Al2O3含量较低的优质铁矿，以此来降低入炉总铝负荷，从而保障冶金质量。其次，高炉炼铁企业需针对性优化炉渣化学成分中的镁铝比，通过向烧结混合料配加白云石、镁石等含镁溶剂，以此来提高渣中MgO含量，同时，能与Al2O3生成镁铝尖晶石的特征，从而打散聚合网络，降低炉渣熔点，达到改善流动性的目的。再次，高炉炼铁企业可以提高炉渣碱度，增加CaO的相对含量来中和Al2O3的影响，以此来促进炉渣稀释，增强炉渣的脱硫能力，与MgO形成增效。最后，高炉炼铁企业需优化高炉操作，通过提升风温与理论燃烧温度来提供热量，从而改善因高熔点物质带来的热力障碍，保障炉渣实际操作中始终处于高温状态，从而提升炉渣流动性，

　　3.3添加MgO的必要性

　　针对高Al2O3炉渣造成的炉渣黏度剧增、流动性恶化等不利条件，高炉炼铁中添加MgO已成为最佳工艺选择，MgO作为炉渣关键组分，可以打断由高浓度Al2O3形成的强聚合网络结构，通过生成镁铝尖晶石，有效降低炉渣熔点，以此解决高铝环境下的流动性问题。通过MgO融入，不仅可以促进渣铁高效分离，也能让高炉下部维持稳定顺行，提升炉渣热稳定性。此外，MgO的添加，也为渣铁反应创造了良好的环境，可以间接提升炉渣脱硫能力，保障生铁生产质量[6]。因此，高炉炼铁中当无法从资源获取角度来改善低质高铝原料的环境下，高炉炼铁需要针对性添加MgO来维持镁铝比，抵消其负面影响，从而实现高炉安全、高效、低成本运行。

　　4实验分析

　　4.1实验材料

　　文章以某钢铁企业实际生产流程为例，全面分析降低MgO含量对烧结矿性能的影响。实验采用含铁原料主要为高铝巴西精矿、澳洲高铁粉矿及本地赤铁矿，变量为Al2O3，熔剂材料为石灰石（CaCO3）、生石灰（CaO）、轻烧镁粉（MgO），主要用于精确调控烧结矿碱度与目标MgO含量。固体燃料选用焦末，固定碳含量为85%、灰分低于12%，从而为实验过程提供稳定的热量供给。原料在实验前均按照企业标准流程进行破碎、筛分，为后续烧结杯实验提供成分稳定、粒度均匀的基础。

　　4.2实验设计

　　实验目的是探究不同MgO含量对烧结矿冶金性能及炉渣性能的具体影响，设计思路是精确调控MgO水平进行对比。实验采用标准烧结杯装置作为主体设备，模拟工业烧结过程。首先，明确基准烧结矿配方，将碱度稳定在1.8工业生产常用值，借助配料计算混合料中的Al2O3含量，模拟高铝原料环境。其次，通过精确增减轻烧镁粉配入量，以等比例增减惰性物料来保持整体物料平衡。再次，制定四个梯度实验点，目标MgO质量分数分别为3.0%、2.6%、2.3%、2.0%，以此来充分反馈降低MgO的具体影响。

　　实验过程遵循固定燃料配比与水分含量，采用统一的烧结工艺制度，主要内容为点火温度（1050±50℃)、点火时间、料层厚度、抽风负压，从而保障实验结果差异主要源于MgO含量变化。每个配比方案进行重复实验，保证数据可靠性，烧结成品用于后续的冷态强度、还原性、软化熔滴性能、矿物学分析。

　　4.3测试与分析方法

　　为保障实验过程能够有效评估不同MgO含量烧结矿的质量，依据行业标准对烧结成品进行了测试与分析。首先，采用标准转鼓实验测定其转鼓强度与抗磨指数，评估烧结矿的常温机械强度、运输、冶炼过程中的抗破碎能力。其次，依托综合冶金性能测试系统，精确测量其还原性指数，考察其低温还原粉化率来评判在低温区抵抗粉化能力。最后，利用软化熔滴测定仪获取软化开始温度、熔滴温度区间等参数，以此来反馈其在炉内高温区间的规律。

　　5结果与讨论

　　5.1降低MgO对烧结矿冶金性能的影响

　　5.1.1对烧结矿强度的影响

　　降低MgO含量对烧结矿冷态强度具有显著效果，如表1所示，当MgO含量降低到2.0%时，烧结矿转鼓强度由78.5%提升到82.3%，抗磨指数由6.2%降低到了5.1%。表1中的数值变化，主要是因为MgO在烧结过程中形成了镁橄榄石等矿物质，有效抑制了铁酸钙液相的形成，当MgO含量降低时，这些矿物质数量明显减少，从而增强了液相量，促进更均匀的烧结矿结构形成。

　　5.1.2对烧结矿还原性的影响

　　降低MgO含量能够有效提升烧结矿还原性能，如表2所示。由表2数据可知，MgO含量从3.0%到2.0%过程中，还原性指数从68.5%逐渐提升到了75.8%，低温还原粉化率指标从40.2%降低到了35.1%。整个数据变化主要是因为MgO含量降低对微观结构的改良，一方面，MgO含量降低，可以降低高熔点矿物质生产，促进了铁酸钙粘结相的形成。另一方面，矿物组成优化让烧结矿内部的气孔率、连通气孔比例得到了提升，可以为还原气体向颗粒内部扩散提供通道，加速着铁氧化物还原过程，还原性提升，让高炉冶炼具有更高效的煤气利用率。

　　5.2降低MgO对高炉冶炼的影响分析

　　5.2.1对高炉炉渣性能的影响

　　如表3所示，高炉渣中MgO总量能够得到有效补充。通过烧结矿MgO含量降低，并未对炉渣性能产生不利影响，当烧结矿MgO从3.0%降到2.0%时，MgO维持在7.5%水平以下，炉渣黏度由0.55Pa·S降低至0.38Pa·S，熔化温度也由1455℃降低至1420℃,表3数据说明，炉渣流动性得到了有效提升，其原因主要是烧结矿的高还原性，有效提升了炉内热制度的稳定性。数据中炉渣脱硫能力也得到了有效提升，脱硫系数由6.5提高到了8.2，也充分说明了科学、颗粒的镁铝比条件下，改善炉渣流动性对脱硫效率提升作用优于单一的高MgO含量操作。

　　5.2.2对高炉操作指标的影响

　　如表4所示，当烧结矿MgO从3.0%降到2.0%后，高炉燃料比降低了15kg/t，主要是因为烧结矿还原性提升促进着高炉内煤气利用率增加，烧结矿冷态强度提高、低温还原粉化率降低的双重作用下，也有效改善着高炉料柱透气性，让下料速度变得更加稳定，从而提升了高炉利用系数。表4数据证实了降低烧结矿MgO含量可以强化高炉冶炼进程。

　　6结语

　　针对当前低质高铝铁矿资源对烧结矿冶金性能及高炉冶炼带来的影响，仅靠传统高MgO含量稳定炉渣性能的方法，逐渐满足不了当前钢铁工业高质量发展诉求。文章全面探讨了降低MgO含量对其烧结矿强度、矿相组成及冶金性能的具体影响。研究发现，将烧结矿MgO含量从3.0%降低到2.0%，不仅具有较强的技术实践性，也能有效提升烧结矿的强度及还原性，在高炉冶炼中，也可以借助炉料结构优化，从而达到降低燃料比，提升资源利用系数。

　参考文献

　　［1］张国鹏，沈峰满，高强健，等.降低MgO含量对高Al2O3烧结矿冶金性能的影响［J］.钢铁研究学报，2022，34（8）：749-757.

　　［2］张国鹏.降低MgO对烧结矿冶金性能及高炉冶炼影响的研究与实践［D］.沈阳：东北大学，2020.

　　［3］刘曙光，刘景权，张永，等.不同镁质熔剂对烧结性能的影响［J］.包钢科技，2023，49（5）：10-15.

　　［4］潘建，马雯卓，朱德庆，等.Al2O3对铁矿烧结球团及高炉冶炼的影响［J］.钢铁研究学报，2021，33（10）：1095-1108.

　　［5］李神子，潘向阳，龙跃.我国烧结矿中MgO含量变化现状及发展趋势［J］.河北冶金，2019（8）：1-4+24.

　　［6］潘向阳.MgO的配分对高炉综合炉料冶金性能的影响［D］.唐山：华北理工大学，2019.