随着钢铁产业不断发展,碱金属对烧结强度和焦炭的影响已成为钢铁领域研究重点,通过加大对高炉冶炼过程中碱金属含量及种类的控制,有利于提高最终的生产效益,符合社会发展要求。从高炉生产实际来看,烧结矿带入的有害碱金属元素比重最大,还应从碱金属方面入手,分析其对烧结强度的影响,通过计算烧结过程中的碱金属平衡,能得出入炉原料中的碱金属含量,进而了解高炉在碱金属蓄积率和排碱率,选择出合适的入炉原燃料,能有效减轻高炉碱负荷,采取恰当的碱金属危害防范措施,并保证烧结强度满足高炉生产要求。在此基础上,探索碱金属对焦炭冶金性能的影响。论文的主要结论如下:(1)对于赤铁矿,随着K2O含量的增加,赤铁矿烧结后的抗压强度随之下降,K2O含量由0%增加到4%,赤铁矿烧结后的抗压强度由5000 N降至2864 N。(2)对于铁酸钙,随着K2O含量的增加,铁酸钙的抗压强度随之下降,K2O含量由0%增加到4%,铁酸钙的抗压强度由3066 N降至680 N。(3)相同K2O含量条件下,赤铁矿烧结后的抗压强度大于铁酸钙的抗压强度。(4)随着除尘灰配比的增加(相应的其包含的碱金属含量增加),烧结矿转鼓强度下降,除尘灰配比由0%增加到3.23%,烧结矿转鼓强度由81.07%降低至75.47%,建议钢厂控制烧结混合料中的除尘灰添加量。(5)随着焦炭浸碱量的增加,焦炭反应性CRI都明显增加。焦炭反应后强度CSR与传统观点不同,随着K2O含量升高,CSR有降低,也有升高。其本质原因由焦炭溶损反应的限制性环节决定的。对于质量较好的焦炭,溶损反应过程由“内扩散控制”决定,碱金属含量越高,对焦炭内部结构的破坏越强,反应后强度CSR越差。对于质量较差的焦炭,溶损反应过程由“界面反应控制”,碱金属含量越高,焦炭反应性越高,但反应主要发生在表面,对内部结构破坏较小,强度不会变差。(6)实际高炉生产表明:通过采用:a)降低碱金属负荷,b)定期排碱,c)降低烧结料中的除尘灰配比,等措施,高炉碱金属平衡趋于良性发展,取得了提煤降焦、良好经济效益的应用效果。具体如下:1)A钢三座高炉在燃料比总体变化不大的情况下,1号、2号高炉的煤比显著提高:1号高炉由基准期(2017年平均值)的135.11 kg/tHM提高至应用期(2019年平均值)的174.97 kg/tHM,2号高炉由基准期119.93 kg/tHM提高至应用期157.11 kg/tHM,3号高炉煤比一直较高,基本稳定在150~160 kg/tHM;2)A钢三座高炉的焦比显著降低:1号高炉由基准期)的379.00kg/tHM降低至应用期的346.63 kg/tHM,2号高炉由363.76 kg/tHM降至339.96 kg/tHM,3号高炉由354.04kg/tHM降至344.83 kg/tHM;3)A钢三座高炉煤比提高、焦比降低带来了显著经济效益。