低成本高爐煉鐵科學(xué)化管理與操作

曹建學(xué) 劉寶洋 王根 席志飛

【摘 要】鋼鐵廠要想在這個(gè)激烈的市場競爭中獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，其首要條件就是低成本高爐煉鐵。本文筆者主要從混合煤粉噴吹、低燃料比的指標(biāo)控制、高爐灰的回收利用、合理爐料結(jié)構(gòu)等不同方面對低成本高爐煉鐵的科學(xué)管理和操作進(jìn)行詳細(xì)地闡述。

【關(guān)鍵詞】低成本；高爐煉鐵；科學(xué)管理；操作

【中圖分類號(hào)】TF54【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0515-01

近年來，隨著煉鐵廠的發(fā)展，造成煉鐵原燃料的資源比較緊缺，煉鐵的成本也在大幅度的上升。隨著社會(huì)市場需求的逐漸變化，面臨這個(gè)激烈的市場競爭，鋼鐵企業(yè)要想在此占有一席之地，獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益，其必須要優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)、合理循環(huán)地利用煉鐵副產(chǎn)品、減少其生產(chǎn)成本、提高其生鐵質(zhì)量，真正實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益的最大化。在本文中筆者主要從混合煤粉噴吹、低燃料比的指標(biāo)控制、高爐灰的回收利用、合理爐料結(jié)構(gòu)等四個(gè)方面對低成本高爐煉鐵的科學(xué)管理和操作進(jìn)行研究和分析，充分挖掘在節(jié)能降耗中高爐煉鐵工序的潛能，最大程度地減少高爐煉鐵生產(chǎn)所需的成本。

一、控制高爐低燃料比的指標(biāo)

把某煉鐵廠的2200m3高爐連續(xù)六個(gè)月的操作生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，將爐礦失常、原料波動(dòng)比較大等一些相關(guān)的異常數(shù)據(jù)扣除，從而得出燃燒比、入爐焦比、利用系數(shù)和高爐噴煤之間的關(guān)系（如圖1所示），通過圖一我們可以得出以下幾個(gè)結(jié)論：第一，該高爐噴煤比<160kg/tHM時(shí)，隨著噴煤比的提升，其焦比會(huì)明顯地下降，當(dāng)高爐噴煤比保持在160kg/tHM左右時(shí)，其焦比呈最低狀態(tài)，而當(dāng)噴煤比>160kg/tHM時(shí)，若提高噴煤比，焦比則呈現(xiàn)一種緩慢升高的趨勢；第二，當(dāng)噴煤比<140kg/tHM時(shí)，隨著煤比的提升，其燃料比呈現(xiàn)一種下降的趨勢，當(dāng)煤比>160kg/tHM時(shí)，隨著噴煤比的提高，其燃料比會(huì)逐漸地升高，由此可見，當(dāng)噴煤比保持在140kg/ tHM—160kg/tHM的時(shí)候，燃料比則會(huì)達(dá)到最低；第三，隨著噴煤比的不斷升高，其利用系數(shù)呈現(xiàn)一種先升高后下降的趨勢，當(dāng)噴煤比保持在150kg/tHM—160kg/tHM的時(shí)候，其利用系數(shù)是最高的。

此外，本文還對2200m3高爐連續(xù)六個(gè)月生產(chǎn)指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了聚類分析，通過焦比、利用系數(shù)、燃料比以及噴煤比等各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)劃分成為不同的三種狀況（如表一所示），整理分析第二類數(shù)據(jù)所對應(yīng)的操作參數(shù)，制定最佳的操作目標(biāo)適宜的操作參數(shù)的控制范圍（如表2所示），通過后期的實(shí)踐證明，利用表二所制定的參數(shù)控制，其高爐燃料比能夠長期穩(wěn)定在490kg/tHM左右，由此可見，該參數(shù)為低成本高爐煉鐵生產(chǎn)提供了一個(gè)可量化操作的依據(jù)。

二、混合煤粉的噴吹

減少高爐煉鐵生產(chǎn)成本的一個(gè)重要舉措就是高爐噴煤，為了提高其噴煤量，可以采取富氧混合煤噴吹法，加強(qiáng)在風(fēng)口回旋區(qū)內(nèi)煤粉的燃燒率，以此提高其噴吹量，達(dá)到減少高爐煉鐵成本的目的。

（一）進(jìn)行混合煤粉噴吹工藝的相關(guān)依據(jù)

對各種煤粉的爆炸性、燃燒性以及可磨性等各種性能進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)其試驗(yàn)結(jié)果以及以前現(xiàn)場所使用的單一煤種的實(shí)際情況，選擇煙煤和無煙煤的混合噴吹施工工藝，在實(shí)驗(yàn)室不同環(huán)境中進(jìn)行混合煤粉噴吹燃燒性能的試驗(yàn)，其不同配合比條件下混合燃燒率的測定結(jié)果主要如圖2所示。

通過圖2我們可以發(fā)現(xiàn)，隨著煙煤配比的加大，其混合煤的燃燒率也會(huì)顯著地提高，當(dāng)煙煤配比提升到67%的時(shí)候，相對于單一無煙煤，其混合煤粉的燃燒率提升了大約60%，特別是無煙煤A和煙煤搭配的時(shí)候，混合煤粉的燃燒率將會(huì)有更加顯著的改善，鑒于這種情況，筆者認(rèn)為在實(shí)施混合煤粉噴吹工藝的時(shí)候，2200m3高爐可以采用無煙煤A和煙煤的混合噴吹工藝。

要想進(jìn)一步提高煤粉的噴吹量，其重要的一個(gè)措施就是富氧，如圖三所示，對兩種不同混合煤的不富氧和富氧進(jìn)行比較，在3%富氧的情況下其燃燒率大約提升到了3%—4%，由此來進(jìn)行推算，使用3%富氧加上混合煤粉噴吹可以使高爐噴吹的混合煤量提升到160kg/tHM，當(dāng)噴煤量從以前的120kg/tHM提升到現(xiàn)在160kg/tHM時(shí)，能夠降低焦比大約32kg/ tHM，在一定程度上能夠顯著減少高爐煉鐵的成本。

三、優(yōu)化低成本爐料的結(jié)構(gòu)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高爐原燃料的化學(xué)成分、冶金性能以及種類等都發(fā)生了變化，為了達(dá)到優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)以及低成本等冶煉目的，必須要優(yōu)化高爐爐料的結(jié)構(gòu)。針對該煉鐵廠高爐生產(chǎn)指標(biāo)的實(shí)際情況，在符合入爐原料的冶金性能要求上，制定爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化的相關(guān)方案。

針對當(dāng)前原燃料的采購價(jià)格，制定出符合高爐煉鐵需求的最低成本爐料結(jié)構(gòu)方案，為原料采購提供相應(yīng)的依據(jù)，其中高爐原燃料的價(jià)格和化學(xué)成分主要如表1所示，生產(chǎn)1t生鐵需要燒結(jié)礦、塊礦1、塊礦2、塊礦3、球團(tuán)1、球團(tuán)2、球團(tuán)3、煤粉以及焦炭等各種不同的原燃料用量。通過計(jì)算統(tǒng)計(jì)可以得知，最低燃料比時(shí)其差數(shù)的控制范圍應(yīng)該構(gòu)建相應(yīng)的約束條件，其主要有以下幾點(diǎn)：第一，產(chǎn)量應(yīng)該保持在1tHM；第二，爐渣的堿度為1.20±0.05；第三，焦炭負(fù)荷在4.7±0.3；第四，渣中的Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.4%±0.5%，MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.3%±0.5%。

四、高爐灰分類回收利用

要想實(shí)現(xiàn)低成本高爐煉鐵生產(chǎn)，必須要進(jìn)行除塵灰的科學(xué)管理和回收利用，其主要可以采用以下兩種方式：第一，因重力除塵灰中含鋅量比較少，可以直接返回?zé)Y(jié)配料，而干法布袋除塵灰中的含鋅量比較高，需要進(jìn)行脫鋅處理后才能返回?zé)Y(jié)配料。第二，綜合的回收利用，根據(jù)國家高爐煉鐵生產(chǎn)的相關(guān)處理方法，可以選用浮選法來進(jìn)行除塵灰中炭粉的回收，接著通過磁選或者重選方法來進(jìn)一步地回收含鐵物料，最后對剩余的尾礦進(jìn)行提取ZnO的處理，將回收的含鐵物料和炭粉再進(jìn)行燒結(jié)原料的循環(huán)利用，從而實(shí)現(xiàn)低成本高爐煉鐵的目標(biāo)。

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