高生礦比爐料結(jié)構(gòu)煉鐵技術(shù)研究

吳金富，張濤穎，王 振

（韶鋼股份煉鐵廠，廣東韶關(guān)512123）

0 引言

為響應(yīng)公司降本增效節(jié)能降耗理念，根據(jù)財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，鐵成本占鋼材總成本約75%，而原燃料費(fèi)用在鐵水成本中權(quán)重最高，約占鐵水成本的58%～65%，為此降低原燃料成本成為降低鐵水成本的主要途徑之一。韶鋼六號(hào)高爐決定優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)，通過(guò)以塊帶球來(lái)降低生產(chǎn)成本，韶鋼六號(hào)爐生礦主要是澳大利亞塊礦12%及賓利塊礦3%，澳大利亞Pb塊礦一般都是低碳酸鹽性質(zhì)的高品位塊礦，與進(jìn)口酸性球團(tuán)礦相比，品位相差不大，對(duì)高爐冶煉的影響也不大，且價(jià)格優(yōu)惠，為以塊代球首選生礦。通過(guò)對(duì)六號(hào)高爐進(jìn)行一系列攻關(guān)實(shí)踐，探索適宜比例生礦配比的操作技術(shù)并不斷優(yōu)化高爐操作，使入爐生礦比例由15%逐步增加至30%以上。

1 高生礦比爐料結(jié)構(gòu)對(duì)高爐冶煉的影響

1.1 對(duì)高爐軟熔帶的影響

生礦軟化溫度較熟料低，一般生礦軟化溫度在850～1 050℃，較熟料軟化溫度低約150℃。由于生礦軟化區(qū)間寬，軟化溫度低的特點(diǎn)，造成使用高生礦比爐料結(jié)構(gòu)后入爐后內(nèi)部軟熔帶上移，且粘結(jié)爐墻，同時(shí)煤氣利用下降約1%～2%，焦比上升8～10 kg/t，爐內(nèi)操作難度增大，若調(diào)劑不當(dāng),極易誘發(fā)爐況失常。

1.2 高爐壓差升高，透氣性變差

生礦含有大量結(jié)晶水及碳酸鹽，天然具有熱爆裂性且低溫還原粉化率高。同時(shí)，由于生礦是天然富礦，若長(zhǎng)時(shí)間露天堆放，雨季時(shí)其表面會(huì)依附小顆粒礦粉，漏料、堵料和篩分困難。若泥巴粉末入爐，將影響高爐穩(wěn)定性，造成爐內(nèi)透氣性差，壓差高，料慢難行。

1.3 對(duì)氣流分布的影響

由于生礦是未進(jìn)行加工處理，具有較高的有害元素含量，特別是堿金屬雜質(zhì)含量高時(shí)，硫和磷的含量相對(duì)高些，若高爐日常操作不規(guī)范，極易造成堿金屬循環(huán)富集，從而導(dǎo)致高爐爐墻結(jié)厚，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致高爐結(jié)瘤。從韶鋼6號(hào)爐使用情況來(lái)看，較長(zhǎng)時(shí)間使用賓利塊礦會(huì)對(duì)高爐產(chǎn)生不利影響，出現(xiàn)爐墻渣皮不穩(wěn)，滑料現(xiàn)象，但因其帶入高爐的總量并不多,因此對(duì)高爐負(fù)面影響不大。

2 使用高生礦比爐料結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)措施

2.1 強(qiáng)化篩分管理

通過(guò)技術(shù)改造，改變?cè)薪o料模式，增加振頻，通過(guò)控制閘板開(kāi)度控制料流給料速度，增強(qiáng)篩分效果。同時(shí)改造原有篩網(wǎng)，更換為硅膠篩，減輕了上料工的清篩工作量，同時(shí)保證了篩分效果。加大對(duì)槽下振篩的管理，以入爐料≤5 mm粒級(jí)比例不超過(guò)5%為原則，加強(qiáng)人工清理振篩頻次，以減小入爐粉末量，從而保證了雨季天氣時(shí)入爐塊礦的質(zhì)量和正常配比。

2.2 強(qiáng)化上下部調(diào)節(jié)，控制合理的氣流分布

高爐調(diào)劑主要追求上穩(wěn)下活，隨著高生礦比爐料結(jié)構(gòu)入爐后，高爐上部透氣性呈現(xiàn)逐步下行趨勢(shì)，針對(duì)塊礦含粉率高，軟化溫度低的特點(diǎn)，適度將料線由1 400 mm調(diào)整為1 350 mm。韶鋼六號(hào)高爐主要增大布料角差，采取平坦式布料，穩(wěn)定礦焦平臺(tái)并兼顧好中間環(huán)帶煤氣量，以達(dá)到穩(wěn)定邊緣氣流，提高高爐抗干擾能力的目的。高生礦比爐料結(jié)構(gòu)前后布料制度見(jiàn)表1、表2。

選擇合理的送風(fēng)制度對(duì)于煤氣流的初始分布、爐缸的工作狀態(tài)非常重要。由于韶鋼六號(hào)高爐爐缸側(cè)壁溫度高，對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生一定的制約，六號(hào)爐根據(jù)實(shí)際高爐生產(chǎn)狀況，通過(guò)調(diào)劑下部，合理控制各風(fēng)口的回旋區(qū)長(zhǎng)度，使?fàn)t缸的初始?xì)饬鞣植季鶆?，形成合理的煤氣流分布，同時(shí)保證風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能，從而活躍爐缸，使?fàn)t缸具有良好的透液性，為使用高比例生礦創(chuàng)造了條件。風(fēng)口尺寸見(jiàn)表3。

表1 使用15%生礦布料制度

表2 使用30%生礦布料制度

2.3 控制合理的爐溫及爐渣堿度

表3 風(fēng)口尺寸表

在爐溫控制方面，韶鋼六號(hào)爐硅素標(biāo)準(zhǔn)為：0.25%～0.55%，物理熱為：1 455～1 485℃控制。爐溫控制如圖1所示。操作上，頂壓設(shè)定值為：165 kPa，壓差控制標(biāo)準(zhǔn)為＜150 kPa。

嚴(yán)格控制好爐渣堿度，確保爐渣具有良好流動(dòng)性。由于高鋁礦是韶鋼爐料主要特征，要確保渣的流動(dòng)性好，就要有合適的MgO以改善渣的流動(dòng)性。一般會(huì)適度配加錳礦或中云石以改善爐渣流動(dòng)性，通過(guò)渣性能試驗(yàn)，得出六號(hào)爐爐渣堿度控制在1.2～1.25時(shí)爐渣黏度相對(duì)合適且穩(wěn)定性好，易形成穩(wěn)定的渣皮，為高生礦比爐料結(jié)構(gòu)提供了穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

韶鋼六號(hào)爐的實(shí)踐表明，在高爐內(nèi)塊礦與高堿度燒結(jié)礦之間存在高溫交互反應(yīng),其結(jié)果能夠明顯改善塊礦自身的軟熔特性,從而可以提高綜合爐料的熔滴性能，增加塊礦的配比不會(huì)造成爐渣中Al2O3含量的明顯增加。爐渣成分見(jiàn)表4。

2.4 穩(wěn)定出渣鐵狀況

爐前出渣出鐵質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到爐況。長(zhǎng)期出鐵質(zhì)量差，會(huì)造成爐內(nèi)氣流不順，無(wú)法提高塊礦比。韶鋼六號(hào)爐對(duì)每爐次鐵的鐵口深度、出鐵時(shí)間、出鐵間隔等都嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)控制，鐵口深度2 700～2 900 mm，出鐵時(shí)間100～120 min，出鐵間隔45 min，從根本上提高了出鐵質(zhì)量。

2.5 提高焦炭質(zhì)量

圖1 六號(hào)爐爐溫控制圖

表4 爐渣成分

提高塊礦比，實(shí)施經(jīng)濟(jì)爐料結(jié)構(gòu)，降低礦線的質(zhì)量，必須保證焦炭的質(zhì)量，尤其是穩(wěn)定焦炭的強(qiáng)度，其強(qiáng)度好壞直接影響爐內(nèi)透氣性和塊礦比的提高。韶鋼六號(hào)爐焦炭M40:85%,M10：5.5%,CSR在66以上，CRI在22.5左右，所使用焦炭質(zhì)量為高生礦比爐料結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。

2.6 提高富氧率

用高富氧率彌補(bǔ)原料質(zhì)量的缺陷。高爐生產(chǎn)實(shí)踐表明，高生礦比情況下必然造成煤氣利用率降低，焦比升高爐況波動(dòng)加劇。但是通過(guò)提高高爐富氧率可以有效彌補(bǔ)原燃料變差所帶來(lái)的負(fù)面影響，降低爐況波動(dòng)，保障了高爐穩(wěn)定與順行。目前韶鋼六號(hào)爐富氧率2.2%左右，受富氧設(shè)備及爐缸側(cè)壁溫度高制約，富氧率并未有效釋放，還有很大空間。

3 提高入爐生礦比例后的效益

3.1 高爐爐料結(jié)構(gòu)變化

韶鋼六號(hào)高爐通過(guò)以塊代球，入爐生礦比由20%升高至30%，球礦由10%減少至0%，以低價(jià)的塊礦代替了價(jià)格高的球團(tuán)礦，形成了經(jīng)濟(jì)型的爐料結(jié)構(gòu)，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。高爐爐料結(jié)構(gòu)見(jiàn)表5。

3.2 高爐生產(chǎn)指標(biāo)情況

通過(guò)一系列技術(shù)改造、操作制度的完善及管理制度的改進(jìn)，入爐生礦比增加到30.5%，最高日生礦比達(dá)32.5%。高爐各參數(shù)穩(wěn)定順行良好，鐵成本明顯下行。1月份，由于六號(hào)爐側(cè)壁溫度升高，護(hù)爐需要降低冶強(qiáng)，各生產(chǎn)指標(biāo)明顯較高。具體高爐各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比如表6所示。

4 結(jié)語(yǔ)

高生礦比爐料結(jié)構(gòu)下，日常操作中高爐操作者必須根據(jù)攻、守、退原則積極采取相應(yīng)措施，保證爐況順行。根據(jù)爐況條件逐步增加生礦比例，只有在爐內(nèi)各項(xiàng)制度綜合調(diào)劑配合下，高爐才能保證順行高產(chǎn)，同時(shí)為國(guó)內(nèi)同類高爐高生礦比爐料結(jié)構(gòu)探索提供了參考。

表5 高爐爐料結(jié)構(gòu) ／%

表6 高爐各項(xiàng)指標(biāo)

生產(chǎn)實(shí)踐表明，為降本增效，優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)，根據(jù)生礦的冶金性能特點(diǎn)，優(yōu)化選礦實(shí)現(xiàn)以塊代球是一種有效的手段，同時(shí)為經(jīng)濟(jì)型爐料結(jié)構(gòu)指明方向具有指導(dǎo)作用。

高生礦比爐料結(jié)構(gòu)下，高爐管理者需對(duì)各項(xiàng)操作制度實(shí)行細(xì)化管理，原燃料跟蹤、設(shè)備點(diǎn)檢等必須有效落實(shí)，從而保證高爐生產(chǎn)順行，通過(guò)精細(xì)化管理消除高生礦比爐料結(jié)構(gòu)的一系列弊端。