低品质烧结矿在高炉冶炼中的应用

田桂秋（天津天铁冶金集团有限公司炼铁厂生产技术部,河北涉县 056404）

低品质烧结矿在高炉冶炼中的应用

田桂秋（天津天铁冶金集团有限公司炼铁厂生产技术部,河北涉县 056404）

叙述了低品质烧结矿在天铁高炉中的应用。通过改善烧结矿粒级组成，提高烧结矿强度，在煤粉中添加轻烧白云石混合喷吹、提高风温、大富氧操作等关键技术措施，有效地解决了低品质烧结矿所引发的硅高、渣量多的难题，保证高炉稳定顺行，降低了生产成本。

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1 前言

现代冶金工艺过程中，优化配矿结构是铁前系统整个工序中非常重要的环节。由于各种来源的铁矿石品质的高低，有害杂质含量的多少，造渣成分的差异，都是客观存在的，因而应根据铁矿粉的基础特性进行配矿调整、中和混匀和工艺优化，保证烧结矿适宜的含铁品位、较高的机械强度、良好的冶金性能，以达到高炉冶炼长周期稳定顺行，降低生产成本的目的。

2010年以来，受市场影响，铁前成本增加，天铁采购低成本原燃料，受此影响烧结矿和入炉矿品位降低。高炉入炉品位降低，渣量增加，必然造成高炉操作难度加大，燃料比增加。为此，天铁开展了以改善高炉技术指标为突破口的低品质烧结矿高炉冶炼技术攻关，使高炉稳定顺行，冶炼成本大幅下降。

2 低品质烧结矿

天铁烧结矿全部采用进口富矿和杂矿生产，烧结料主要有高碱度烧结矿和酸性烧结矿。一直以来，碱性烧结矿品位在55%～56%之间，碱度在（1.90±0.5）倍，酸性烧结矿品位在60%，碱度在（0.70±0.5）倍。低品质烧结矿技术开发以后，酸碱烧品位分别下降到目前的57%和51%，碱度也同步下降。具体主要成分见表1。

表1 烧结矿攻关前后主要成分比较

2.1 逐步降低烧结品位

与常规烧结相比，开发低品质烧结矿技术，其矿物结构、理化性能，尤其是在工艺条件上有着较大差异。从表1可以看出低品质烧结矿品位低、SiO2和Al2O3含量高。高硅、高铝矿种的大量配用是否影响烧结矿综合质量，甚至从根本上影响高炉炉况的顺行，从而因维护炉况的顺行而增加焦炭的消耗量，这些都没有可借鉴的经验，唯有采取审慎可控的态度，严格根据高炉生产实际情况和生铁成本核算进行实时调整。为此，碱性烧结矿从4月份以55.5%→54.5%→54.0%→53.5%→52.0%→51.0%的步骤逐步下调品位；酸性烧结矿品位一次下调到57%，碱度下调到0.65。

2.2 稳定烧结矿质量

由于大比例配用低品质印度粉和使用含脱S钢渣、转炉钢渣、脱Zn渣、钢灰等含铁固废的混匀矿，给烧结矿质量带来很大影响。为保证烧结矿转鼓强度和入炉粒级组成满足要求，天铁加大管理力度，每天跟踪检测烧结成品矿粒级组成和强度，确保高炉槽下烧结矿应满足5～10 mm粒级含量≤28%，转鼓强度碱烧≥72%，酸烧≥68%。一旦指标出现异常，及时将信息反馈到高炉，较好地规避了烧结矿成分波动所带来的影响。2011年上半年，烧结矿主要指标为：合格率94.92%，全铁稳定率99.05%，碱度稳定率95.79%，碱烧转鼓73.25%，酸性烧结转鼓68.33%，基本实现了“粗料精做”，较好地满足了高炉冶炼要求。

3 高炉冶炼

烧结矿品位降低后，给高炉冶炼操作带来一个新的生产平衡。高炉操作上通过实施几项关键技术措施，采取高风温、高顶压、大富氧、熔剂混合喷吹、喷洒烧结、焦炭钝化剂等措施，突破了硅高、铝多、渣多的技术瓶颈，保证了高炉稳定顺行，主要技术指标和降低品位前没有明显的下降，尤其是焦比基本没有变化，极大丰富了炼铁理论。天铁高炉主要技术指标详见表2。

3.1 煤粉添加熔剂助燃

低品质烧结矿SiO2和Al2O3含量高，混喷煤粉的灰分也在增加硅、铝的含量，需要高炉额外补充CaO、MgO。白云石主要成分CaMg[CO3]2，理论组成：CaO30%，MgO 22%，CO248%。天铁高炉将白云石粉作为熔剂，掺入混喷煤粉中，在风口回旋区直接发生造渣反应。造渣反应式如下：

表2 天铁高炉主要技术指标

上述造渣反应需要吸收炉缸大量的物理热，为高炉进一步提高风量、风温和富氧量提供理论基础。由于白云石中含有MgCO3，可以中和炉渣中过多的Al2O3，保持渣中MgO/Al2O3=0.65～0.80的水平，既保证了炉渣良好的流动性，又使炉渣具有较佳的脱硫效果。白云石粉作为高炉助熔剂，能够提高煤粉燃烧率，允许高炉多喷煤，有利于降低焦比。

4月份,天铁进行风口喷吹轻烧白云石粉工业试验。通过汽车运输轻烧白云石粉到原料煤场，铲车进行平铺混匀，然后随原煤一起磨制，在试验期间白云石的制备、可磨、输送等都没有对喷吹系统造成影响。试验期间高炉煤比从160 kg/t提高到170 kg/t，瓦斯灰含碳量从30%降低到21%，除尘灰量没有明显增加，高炉炉渣成分没有变化，高炉休风观察风口区结焦现象明显减少，焦比降低。煤粉配加白云石后高炉主要燃料指标的对比情况见表3。

表3 煤粉配加白云石效果对比

配加白云石后，煤粉灰分上升2.08%，煤比上升11 kg/t，风温升高29℃，瓦斯灰C下降10.1%，煤粉燃烧效率得到大幅提高，煤比增加，利于接受风温。表3中焦比的增加受高炉冶炼影响较多，如综合品位、机烧率下降，去除这些影响，配加白云石后实际焦比较理论值下降0.9 kg/t。高炉冶炼过程中，煤粉配加白云石作为助熔剂，极大地提高了煤粉燃烧性，利于煤比和风温的增加，焦比降低。

3.2 高风温

喷吹的白云石粉在风口区反应是大量的吸热过程，需要炉缸内部有充沛的热量支持。2009年到2010年期间，高炉热风炉随着高炉中修都不同程度地进行了大检修，热风炉更换部分格子砖，清理换热器，对热风主管道进行清理和修补砌砖，使热风炉具备了更高风温的能力。天铁不断地引进先进的工艺技术，上半年二高炉热风炉自动烧炉技术的应用，高炉槽下焦炭进行入炉前的烘干操作，提高富氧率富化煤气等技术，为天铁高炉获得高风温提供了技术支撑。加大管理考核力度，对高炉风温进行细化考核，极大提高了岗位人员烧炉工作者积极性。目前风温平均在1 180℃，较添加助熔剂之前风温提高约30℃。

3.3 大富氧操作

因为入炉料品位的降低，高炉冶炼风量减小、渣量增加，为了增加风量和改善透气性，同时保证煤比的提高，高炉操作采取了提高富氧率来弥补产量的降低。当富氧率提高到3.5%～4.5%时，风量增加300～450 m3/min，煤粉置换比可提高到0.95以上，富氧效益显现。此外，提高富氧率后，风口理论燃烧温度升高，炉缸热量充足，保证了低硅冶炼下渣铁有较好的流动性。目前天铁高炉富氧率在4%左右。

3.4 喷洒烧结、焦炭钝化剂

3.4.1 由于大量配加低品质的印度矿粉，随着烧结矿中Al2O3的升高，烧结矿低温还原粉化率随之升高，烧结矿中玻璃质增加，强度下降。为此，一方面通过加强烧结操作工艺制度的调整，改善烧结矿强度，另一方面是采用了在高炉运矿皮带上成品矿喷洒烧结钝化剂的方法，通过Cl-1在烧结矿表面的化学吸附而产生作用，Cl-1与赤铁矿中Fe-O键的电子效应而形成强烈的π健结合，增强了赤铁矿抵抗还原过程中应力变化的能力；同时由于Cl-1的作用，提高了玻璃相的断裂韧性，减弱了玻璃相中的断裂扩展和延伸，从而降低了烧结矿的低温还原粉化率。表4为喷洒钝化剂比较效果。

表4 喷洒烧结钝化剂效果

3.4.2 喷吹助熔剂煤比大幅提高后，改善焦炭冶炼强度迫在眉睫。同样在焦炭上喷洒了焦炭钝化剂，表5为喷洒前后焦炭的热强度和反应性指标。

表5 焦炭钝化剂喷洒前后效果/%

通过喷洒钝化剂，烧结矿和焦炭指标得到一定程度改善。

3.5 其它措施

煤比提高后，炉缸煤气量增加，边缘煤气流发展，中心煤气流不足，通过适当缩小风口面积，保持一定鼓风动能，增加回旋区长度，提高高炉透气性。保持高顶压操作，将顶压控制在0.55倍风压以上，目前煤气中CO2≥19%。通过上、下部高炉操作制度的调整，炉缸初始煤气流得到合理分布，保证了高炉的稳定顺行。

4 结束语

低品质烧结矿应用于天铁高炉冶炼，通过不断改善烧结矿粒级组成、烧结矿和焦炭喷洒钝化剂，提高了原燃料转鼓强度和冶金性能，确保了高炉炉况的长周期稳定顺行。高炉冶炼采用混喷煤粉中添加轻烧白云石粉提高煤粉燃烧性，煤比提高10 kg/t，风温增加25℃，富氧率增加1%，炼铁成本降低，消除了部分因烧结矿品位下降、硅高铝高造成的渣量大、焦比升高所带来的成本增加量，充分彰显了利用低品质矿替代高价矿生产所产生的巨大经济效益。

Application of Low Quality Sinter to BF Smelting

Tian Guiqiu

The application of low quality sinter at the blast furnace of Tiantie is described.Critical technical measures were taken of improving sinter size combination,increasing sinter strength,and adopting the mixed injection of pulverized coal with soft burnt dolomite,higher blast temperature and heavy oxygen enrichment operation,to effectively solve the problems of high silicon content and big slag amount due to lowquality sinter and to ensure the stable and smooth running of blast furnace with lowered production cost.

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（收稿 2011－10－08责编崔建华）

田桂秋，工程师，2001年毕业于鞍山钢铁学院钢铁冶金专业，现在天津天铁冶金集团有限公司炼铁厂生产技术部工作。