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2017年全国高炉长寿、开炉停炉封炉及生产指标分析会议于2017年1月8-11日在北京·北科大召开，9、10日会议交流，11日参观考察，由：北科大-程树森教授、青钢-刘全兴博士、协会专家、部分钢企及相关单位主讲！欢迎参与！详询：李工18210161369 （微信） 王维兴 中国金属学会 1. 高炉炼铁炉料质量对生产有重要意义 炼铁学基本理论和高炉生产实践均证明，优化高炉炼铁原燃料质量和冶金性能既是高炉实现高效化、大型化、长寿化、节能减排的前提条件，也是提高喷煤比、降低焦比和燃料比的基础条件。所谓优化炉料质量即是提高炉料质量是：入炉矿品位高，渣量少和改善原燃料性能等。大高炉炉料做到入炉矿品位≥58%、炉料含低 SiO 2 、 低 Al 2 O 3 、 低 MgO，高炉渣比在300kg/t 铁以下，焦炭的反应性（CRI）≤25%，反应后的强度在≥65%等，这是保证大高炉生产稳定顺行、高效、低耗和大喷煤的必要条件。 多年来，我国形成的高碱度烧结矿搭配酸性球团的合理炉料结构形式，发挥了高碱度烧结矿优良冶金性能和酸性球团高品位的双重特点。重点是实现优化炉料冶金性能，因此能取得比较良好的高炉冶炼指标，但是这种形式不是唯一的合理形式，随着单一炉料的质量、资源、价格和高炉炼铁技术的发展，各企业根据本企业的具体条件，形成合理的炉料结构形式已由单一化变成多元化，总的应遵循高效和节能两大原则。 高炉炼铁是以精料为基础 《高炉炼铁工程设计规范》要求：高炉设计必须全面贯彻以精料为基础，高效、低耗、优质、长寿、环保的炼铁方针，认真研究优化操作指标。 《钢铁产业发展政策》规定：“企业应积极采用精料入炉、富氧喷吹、大型高炉”先进工艺技术和装备。精料是基础。 国内外炼铁工作者均公认，高炉炼铁是以精料为基础。精料技术对高炉生产指标的影响率在 70%，工长操作水平的影响占 10%，企业现代化管理水平占 10%，设备作业水平占 5%，外界因素（动力、供应、上下工序等）占 5%。在高冶炼强度、高喷煤比条件下，焦炭质量变化对高炉指标的影响率在 35%左右。 炼铁精料技术的内涵： 精料技术的内容有：高、熟、稳、均、小、净，少，好七个方面 ⑴ 高：入炉矿含铁品位高，原燃料转鼓指数高，烧结矿碱度高。 入炉矿品位高是精料技术的核心，其作用：矿品位在 57%条件下，品位升高 1%，焦比降 1.0%~1.5%，产量增加 1.5%~2.0%，吨铁渣量减少 30 公斤，允许多喷煤粉 15 公斤；入炉铁品位在 52%左右时，品位下降 1%，燃料比升高 2.0%~2.2%。说明用低品位矿炼铁，对高炉指标的副作用是比较大的。 高碱度烧结矿是指碱度在 1.8~2.2（倍），其转鼓强度高、还原性高、低温还原粉化率低。 ⑵ 熟：指熟料（烧结和球团矿）比要高，一般>80%。 ⑶ 稳：入炉的原燃料质量和供应数量要稳定。要求炉料含铁品位波动±<>动±<0.08（倍），feo 含量波动±≤1.0%，合格率大于="" 80%~98%等。详见表="" 4="" 和表=""> ⑷ 均：入炉的原燃料粒度要均匀。 ⑸ 小：入炉的原燃料粒度要偏小，详见表 7。 ⑹ 净：入炉的原燃料要干净，粒度小于 5mm 占总量比例的 5%以下，5~10mm 粒级占总量的 30%以下。 ⑺ 少：入炉的原燃料含有害杂质要少。详见表 10. ⑻ 好：铁矿石的冶金性能要好：还原性高（>60%）、软融温度高（1200℃以上）、软融温度区间要窄（100~150℃）、低温还原粉化率和膨胀率要低（一级<><> 2 用科学发展观来采购原燃料 用精料技术的内容来判断铁矿石性能的优劣，不能只看其价格，要看它的化学成分和物理性能，以及使用效果（造块和高炉冶炼）。要用技术经济分析的办法进行科学计算和评价，找出合理采购铁品位矿的数值。算账不能只计算到采购及炼铁效果，还要看对炼钢、轧钢，以致对全公司的整体影响。所以，买低品位铁矿石要有个度。还要研究其对能耗和环境的影响。当前，进口矿价格已低于 50 美元/吨，我们不要再进口低于 60%品位的矿石了；低于50%品位的铁矿，白给也不要了。 注意煤炭的质量：韩国、日本和宝钢买煤，要求煤的热值要大于 7400 大卡。我国有些企业在买 6500 大卡的煤。这样，企业之间的能耗水平就不是在一个起点上的对标。我国炼铁用焦炭灰分一般在 12.5%左右。欧美国家炼铁用的焦炭灰分要比我国低 3%左右。这样，我国高炉燃料比与他们的燃料比就有不可比性。韩国 FINIX 所用的煤灰分在 6~8%，入炉铁品位在 61%，所消耗的煤炭为 710kg/t （比高炉能耗高）。说明：熔融还原的生产条件比较高，能耗和成本竞争不过高炉。焦炭质量的优劣对企业的生产指标影响是很大的，特别是企业之间的吨钢综合能耗、炼铁工序能耗进行进行对标，要作具体分析，要注重所用焦炭的质量情况。焦炭质量对高炉的影响见表 1： 炼焦配煤用主焦煤、三分之一主焦煤、肥煤、气煤、瘦煤等。现在，国内外出现采购来的煤不是单一煤种，是混煤。造成再按五种煤进行配煤炼焦，出现假象，使焦炭质量下降，给炼铁产生负面影响。我们要用煤岩学的办法去分析煤的 G 值、Y 值、反射率等指标，来判断煤的性质，再进行采购和炼焦配煤。 3 原燃料质量对企业节能减排有重大影响 炼铁系统的能耗占企业总用能的 70%，成本占 60%~70%，污染物排放占 70%。所以说，炼铁系统要完成企业的节能减排、降成本重任。钢铁联合企业用能结构有 80%以上是煤炭，主要也是炼铁用焦炭和煤粉，烧结用煤量较少。2014 年中钢协会员企业炼铁燃料比为 543.06kg/t，焦比为 361.65kg/t，煤比为 145.85kg/t.比上年均有所劣化，是原燃料质量变化所致。 钢铁企业节能思路是：首先是要减量化用能，体现出节能要从源头抓起。第二是要提高能源利用效率，第三是提高二次能源回收利用水平。减量化用能工作的重点是要降低炼铁燃料比和降低能源亏损等。目前，我国炼铁燃料比与国际先进水平的差距在 50~60kg/t 左右。 主要原因是，我国高炉入炉矿石含铁品位低，热风温度低、焦炭灰分高等造成的。在高冶炼强度和高喷煤比条件下，焦炭质量对高炉的影响率将达到 35%左右。也就是说，焦炭质量已成为高炉炼铁极重要的因素。近年来，一些大型高炉出现失常，主要原因是焦炭质量恶化和成分波动大，高炉操作如没进行及时合理的调整，会影响高炉燃料比（焦比、煤比、小块焦比）变化，影响燃料比变化的主要因素见表 2. 从表 2 可看出，M10 变化±0.2%，燃料比将变化 7kg/t，比焦炭的其它指标对高炉指标的作用都大。所以，我们应十分关注 M10 的变化，希望其值≤7%。 4 《高炉炼铁工程设计规范》 新修订的《高炉炼铁工程设计规范》对不同容积的高炉使用烧结、焦炭、球团、入炉块矿、煤粉质量均有具体要求。详见表 3~10. 注：不包括特殊矿石。球团矿碱度应根据高炉的炉料结构合理选择，并在设计文件中做明确规定，为保证球团矿的理化性能，宜采用酸性球团矿与高碱度烧结矿搭配的炉料结构。 5 高炉炼铁生产对铁矿石质量的要求 5.1 高炉炼铁对铁粉矿的质量要求： 铁矿粉分为烧结粉和球团精粉两类，对两类的质量要求列于表 11、12 5.2.高炉炼铁对块矿的质量要求 对直接用于高炉冶炼块矿质量要求包括化学成分，物理性能和冶金性能三个方面，分为三级列于表 13. 5.3 高炉炼铁对烧结矿的质量要求 烧结矿是我国高炉炼铁的主要原料（占炉料结构的 75%左右），它的质量很大程度上影响着高炉的指标，因此高炉炼铁应十分重视烧结矿的质量，配料时希望烧结不加 MgO（可提高烧结质量，降低渣量，促进降低燃料比。希望炉渣中 Al 2 O 3 含量在 15%~16%时，控制MgO/Al 2 O 3 比值在 0.4 左右，渣二元碱度为 1.28 倍为宜），必要时可加在球团中，或直接加到高炉中。对烧结的质量要求列于表 15. 烧结矿喷洒 CaCl 2 后，炉料中的 K、Na 能将 CaCl 2 中的 Ca 置换出来，生成 KCl 和 NaCl，在高炉内循环富集，破坏焦炭和炉料的质量。因此，建议烧结和焦炭不要再喷 CaCl 2 了，已有替代品。 5.4.高炉炼铁对球团矿的质量要求： 球团矿也是高炉炼铁的一种主要原料，它的优势在高品位、低 SiO 2 ，高 MgO 它是高炉炼铁的优质原料，对球团矿的质量要求列于表 17
注意：我们希望球团还原度要高，对自产球团矿的企业，可以降低一些转鼓指数；还原度提高 1%，高炉燃料比可降 4~5kg/t。球团矿的碱度应避开 0.3~0.8 倍的区间，这区间碱度的球团矿质量是最不好的。 优化炼铁炉料结构的方向是，努力提高球团矿配比。会有好的经济和社会效益，同时大大减轻烧结烟气治理的代价。提倡高炉全使用球团生产，要研究、储备自熔性球团生产技术。 6 不同容积的高炉对炉料质量的要求 不同容积的高炉对炉料质量的要求不一样，大高炉要有高质量炉料，会有好的指标，见表 19 中的具体数据：
7 适应自身的操作制度 不同的操作制度，可适应不同的炉料质量，取得最优的技术经济指标，得到低成本。如沙钢 5800m 3 高炉的炉料质量比京唐高炉用炉料质量差；但沙钢开发出适应本企业炉料质量的优化布料技术，适宜的鼓风动能，富氧 12.62%，煤比 174.98kg/t，煤气 CO 2 含量达 23.70%，炉缸活跃，铁水温度充沛，炼铁工序能耗 363.09kgce/t，铁水成本较低，取得较好的经济效益。因此，各企业要寻找适合本企业炉料质量的高炉操作制度，求得优化的指标和底成本。 原料进入烧结之前均应经过混匀料场混匀。均应保证烧结矿的铁份、碱度和 FeO 的波动值。考虑到不同级别高炉的原料场装备水平的差异，不同炉容的高炉达到要求波动值的达标率也不同。炉容小的高炉也应提高铁份和碱度波动的达标率，减少成分波动对高炉的影响。 《高炉炼铁工程设计规范》对原料的最低要求，是保证高炉稳定顺行的基本条件，在高炉生产时，可根据实际高炉的指标要求和原燃料条件，适当提高要求，以保证高炉获得更好的操作指标。 烧结矿碱度是重要的冶金性能指标，对炉料结构和高炉炉况有较大的影响，在高炉生产中应根据炉料结构，对烧结矿的碱度作出明确规定。烧结矿碱度的确定应避开粉化区间，因此烧结矿碱度宜大于 1.8 倍。 |
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