高生矿比炉料结构炼铁技术研究

吴金富，张涛颖，王 振

（韶钢股份炼铁厂，广东韶关512123）

0 引言

为响应公司降本增效节能降耗理念，根据财务数据统计，铁成本占钢材总成本约75%，而原燃料费用在铁水成本中权重最高，约占铁水成本的58%～65%，为此降低原燃料成本成为降低铁水成本的主要途径之一。韶钢六号高炉决定优化炉料结构，通过以块带球来降低生产成本，韶钢六号炉生矿主要是澳大利亚块矿12%及宾利块矿3%，澳大利亚Pb块矿一般都是低碳酸盐性质的高品位块矿，与进口酸性球团矿相比，品位相差不大，对高炉冶炼的影响也不大，且价格优惠，为以块代球首选生矿。通过对六号高炉进行一系列攻关实践，探索适宜比例生矿配比的操作技术并不断优化高炉操作，使入炉生矿比例由15%逐步增加至30%以上。

1 高生矿比炉料结构对高炉冶炼的影响

1.1 对高炉软熔带的影响

生矿软化温度较熟料低，一般生矿软化温度在850～1 050℃，较熟料软化温度低约150℃。由于生矿软化区间宽，软化温度低的特点，造成使用高生矿比炉料结构后入炉后内部软熔带上移，且粘结炉墙，同时煤气利用下降约1%～2%，焦比上升8～10 kg/t，炉内操作难度增大，若调剂不当,极易诱发炉况失常。

1.2 高炉压差升高，透气性变差

生矿含有大量结晶水及碳酸盐，天然具有热爆裂性且低温还原粉化率高。同时，由于生矿是天然富矿，若长时间露天堆放，雨季时其表面会依附小颗粒矿粉，漏料、堵料和筛分困难。若泥巴粉末入炉，将影响高炉稳定性，造成炉内透气性差，压差高，料慢难行。

1.3 对气流分布的影响

由于生矿是未进行加工处理，具有较高的有害元素含量，特别是碱金属杂质含量高时，硫和磷的含量相对高些，若高炉日常操作不规范，极易造成碱金属循环富集，从而导致高炉炉墙结厚，严重时将导致高炉结瘤。从韶钢6号炉使用情况来看，较长时间使用宾利块矿会对高炉产生不利影响，出现炉墙渣皮不稳，滑料现象，但因其带入高炉的总量并不多,因此对高炉负面影响不大。

2 使用高生矿比炉料结构的调节措施

2.1 强化筛分管理

通过技术改造，改变原有给料模式，增加振频，通过控制闸板开度控制料流给料速度，增强筛分效果。同时改造原有筛网，更换为硅胶筛，减轻了上料工的清筛工作量，同时保证了筛分效果。加大对槽下振筛的管理，以入炉料≤5 mm粒级比例不超过5%为原则，加强人工清理振筛频次，以减小入炉粉末量，从而保证了雨季天气时入炉块矿的质量和正常配比。

2.2 强化上下部调节，控制合理的气流分布

高炉调剂主要追求上稳下活，随着高生矿比炉料结构入炉后，高炉上部透气性呈现逐步下行趋势，针对块矿含粉率高，软化温度低的特点，适度将料线由1 400 mm调整为1 350 mm。韶钢六号高炉主要增大布料角差，采取平坦式布料，稳定矿焦平台并兼顾好中间环带煤气量，以达到稳定边缘气流，提高高炉抗干扰能力的目的。高生矿比炉料结构前后布料制度见表1、表2。

选择合理的送风制度对于煤气流的初始分布、炉缸的工作状态非常重要。由于韶钢六号高炉炉缸侧壁温度高，对生产产生一定的制约，六号炉根据实际高炉生产状况，通过调剂下部，合理控制各风口的回旋区长度，使炉缸的初始气流分布均匀，形成合理的煤气流分布，同时保证风速和鼓风动能，从而活跃炉缸，使炉缸具有良好的透液性，为使用高比例生矿创造了条件。风口尺寸见表3。

表1 使用15%生矿布料制度

表2 使用30%生矿布料制度

2.3 控制合理的炉温及炉渣碱度

表3 风口尺寸表

在炉温控制方面，韶钢六号炉硅素标准为：0.25%～0.55%，物理热为：1 455～1 485℃控制。炉温控制如图1所示。操作上，顶压设定值为：165 kPa，压差控制标准为＜150 kPa。

严格控制好炉渣碱度，确保炉渣具有良好流动性。由于高铝矿是韶钢炉料主要特征，要确保渣的流动性好，就要有合适的MgO以改善渣的流动性。一般会适度配加锰矿或中云石以改善炉渣流动性，通过渣性能试验，得出六号炉炉渣碱度控制在1.2～1.25时炉渣黏度相对合适且稳定性好，易形成稳定的渣皮，为高生矿比炉料结构提供了稳定的基础。

韶钢六号炉的实践表明，在高炉内块矿与高碱度烧结矿之间存在高温交互反应,其结果能够明显改善块矿自身的软熔特性,从而可以提高综合炉料的熔滴性能，增加块矿的配比不会造成炉渣中Al2O3含量的明显增加。炉渣成分见表4。

2.4 稳定出渣铁状况

炉前出渣出铁质量的好坏直接关系到炉况。长期出铁质量差，会造成炉内气流不顺，无法提高块矿比。韶钢六号炉对每炉次铁的铁口深度、出铁时间、出铁间隔等都严格按照标准控制，铁口深度2 700～2 900 mm，出铁时间100～120 min，出铁间隔45 min，从根本上提高了出铁质量。

2.5 提高焦炭质量

图1 六号炉炉温控制图

表4 炉渣成分

提高块矿比，实施经济炉料结构，降低矿线的质量，必须保证焦炭的质量，尤其是稳定焦炭的强度，其强度好坏直接影响炉内透气性和块矿比的提高。韶钢六号炉焦炭M40:85%,M10：5.5%,CSR在66以上，CRI在22.5左右，所使用焦炭质量为高生矿比炉料结构奠定了基础。

2.6 提高富氧率

用高富氧率弥补原料质量的缺陷。高炉生产实践表明，高生矿比情况下必然造成煤气利用率降低，焦比升高炉况波动加剧。但是通过提高高炉富氧率可以有效弥补原燃料变差所带来的负面影响，降低炉况波动，保障了高炉稳定与顺行。目前韶钢六号炉富氧率2.2%左右，受富氧设备及炉缸侧壁温度高制约，富氧率并未有效释放，还有很大空间。

3 提高入炉生矿比例后的效益

3.1 高炉炉料结构变化

韶钢六号高炉通过以块代球，入炉生矿比由20%升高至30%，球矿由10%减少至0%，以低价的块矿代替了价格高的球团矿，形成了经济型的炉料结构，取得了明显的经济效益。高炉炉料结构见表5。

3.2 高炉生产指标情况

通过一系列技术改造、操作制度的完善及管理制度的改进，入炉生矿比增加到30.5%，最高日生矿比达32.5%。高炉各参数稳定顺行良好，铁成本明显下行。1月份，由于六号炉侧壁温度升高，护炉需要降低冶强，各生产指标明显较高。具体高炉各项指标对比如表6所示。

4 结语

高生矿比炉料结构下，日常操作中高炉操作者必须根据攻、守、退原则积极采取相应措施，保证炉况顺行。根据炉况条件逐步增加生矿比例，只有在炉内各项制度综合调剂配合下，高炉才能保证顺行高产，同时为国内同类高炉高生矿比炉料结构探索提供了参考。

表5 高炉炉料结构 ／%

表6 高炉各项指标

生产实践表明，为降本增效，优化炉料结构，根据生矿的冶金性能特点，优化选矿实现以块代球是一种有效的手段，同时为经济型炉料结构指明方向具有指导作用。

高生矿比炉料结构下，高炉管理者需对各项操作制度实行细化管理，原燃料跟踪、设备点检等必须有效落实，从而保证高炉生产顺行，通过精细化管理消除高生矿比炉料结构的一系列弊端。