芜湖新兴抓源头控成本炼铁生产实践

2020-06-11陈那港张卫华李志刚沈洪流

山西冶金 2020年2期

陈那港，张卫华，李志刚，沈洪流

（芜湖新兴铸管有限责任公司炼铁部，安徽芜湖 241000）

芜湖新兴铸管有限责任公司（以下简称芜湖新兴）是新兴铸管股份公司的全资子公司，前身是国家冶金部56 家地方骨干企业之一芜湖钢铁厂。芜湖新兴炼铁部目前有两台265 m2的烧结机，两座1280 m3的高炉。炼铁部共计年产生铁282 万t，自用烧结矿540 万t。芜湖新兴没有自己的矿山，是个典型的倚江而建吃百家料成长起来的钢铁企业。因为环保限产原因，多数企业因环保设备未建或环保排放不达标而被关停，钢材市场价格开始跌宕起伏，部分大中小钢铁企业出现亏损或严重亏损，个别企业因亏损严重而被迫停炉、停产和限产。如首钢、武钢、鞍钢、马钢、铜陵有色等。芜湖新兴在加大对烧结、球团、炼铁工序环保资金投入的同时，炼铁部在对内挖潜增效和转变配矿结构上下工夫，但原燃料采购价格并不是越便宜越好，必须考虑到低价料和高价料搭配生产出来的烧结矿品位、粒级、转鼓强度、孔隙率、色泽、还原度及高炉入炉矿配矿比、熟料率、含粉率、粉化率、成分及微量元素和碱负荷、入炉燃料的成分、强度、粒级，高炉操作的顺行与否，与七分原料三分操作密切相连。原料的冶金物理化学性能的好坏直接影响到了炉况的顺行与否、气流和料速的稳定。芜湖新兴焦化部配套建有6.3 m 的焦炉两座，自产焦炭保证高炉入炉焦炭质量的稳定，从而稳固了高炉骨架，为高炉操作的平稳顺行打下基础。

1 优化入炉料结构降本增效

1.1 精料入炉实践

未来10 年到20 年，高炉炼铁依然是最为经济有效的还原铁素最佳方式。高炉冶炼是个逆流反应器，入炉料需从高炉槽下震动筛中均匀的布置在上料小车或皮带中，自下而上地送入料罐中，再自上而下地从中间罐中下到布料器中，逆着煤气流均匀地布置在料柱上。让料柱密切地接触炙热的煤气流冲刷洗礼，使得料柱除焦炭外的部分从软熔带间接还原到融熔滴落带，再到炉缸区的直接还原和间接还原共存区间，全部经受得住块矿和气流的冲撞击打，气、液、固三态的相互作用力和反作用力的交替及反复激烈的氧化还原反应，才能满足入炉原燃料质量的稳定及冶金物理化学性能好的要求，尤其是体积越大的、稳定性越好的高炉，对入炉的原燃料质量要求则越高。

芜湖新兴目前在保证1 280 m3的高炉入炉原燃料的合格要求和减低原燃料采购成本的主要措施如下：

1）根据芜湖新兴的每周一次的产供销快速联动机制，采购部提供的廉价粉块矿和原燃料成分，迅速对成本及烧结高炉生产核料测算，列表得出各有害元素及碱金属的负荷是否超标及烧结矿和铁水成分是否符合要求。若综合铁水成本和成分均满足当月成本预算要求则可以建议采购部采购该种原燃料，否则联系厂家进行退货处理。

2）在原燃料进厂时，炼铁部料场收料班联合芜湖新兴质量技术部和监控部对进厂原燃料进行取样，对成分及水分、杂质进行分析，在控制质量的同时控制采购成本。

3）在弋江作业区的东外料场和三山作业区综合料场堆放的物料均要求筛分队伍对采购进厂的块矿粉矿、焦化焦丁、焦粉、高炉返焦粉、落地烧结矿/烧结开机料进行1～2 遍的筛分去粉，筛好的焦丁送高炉使用见下图1 所示，筛下物送烧结工序配入燃料使用见下图2 所示。保证入炉原燃料的精、净、去夹渣，防止进入槽下筛网和上料罐时造成堵塞，若原燃料含粉率高会影响高炉料柱的透气性，或形成煤气管道行程，炉况难行。

图1 料场筛分出焦丁供高炉使用

图2 料场筛下的焦粉供烧结使用

4）要求料场的进料班员工和原料工部皮带工及班长、高炉工长、工部领导、机关管理人员密切关注皮带上原燃料的粒度、含粉率、色泽、外观裂纹强度、孔隙度、杂质含量并结合检化验查询系统进行严格把关，对烧结机停机后再次开机的未烧结好的开机料（见图3 所示），因开机料颜色灰黄、粉末多、强度差坚决落地等待筛分后再行少量配加消化。回吃的落地烧结矿必须进行筛分后，筛好的落地烧进高炉仓见图4所示。一旦目测发现以上物料不合格入炉质量标准，根据实物情况立即采取对该种物料少进或停进。通知监控部员工和工长到现场取样做筛分和转鼓，待数据出来后再行安排，搭配消化或恢复正常进料。

图3 开机料强度低，粉化率高

图4 合格烧结矿强度高，粒度大粉末低

1.2 优化烧结配料结构

芜湖新兴为了使得低价料能搭配烧出目标品位的烧结矿，在有害元素和碱金属含量均不超标的情况下，加大廉价高品位的氧化铁皮的配比，以便实现生产出的烧结矿物美价廉的目标。但在生产过程中往往有时因为某种原料未达标或熔剂质量达不到要求，或外部供应的焦气压力不够或雨天物料过潮造成下料量不准、人为或自动加水系统出点小故障，都是会导致芜湖新兴难以实现低成本、高质量、稳定、顺行的连续生产。为了避免此类情况的出现，指定专人负责制，一人负责一块区域。因为一旦有一个环节出问题就报废一批烧结矿，导致芜湖新兴的生产成本直线上升。

1.3 严控入炉燃料质量

焦炭除了作为发热剂和还原剂外，另外一个重要作用作为高炉料柱骨架也是芜湖新兴关注的重点。整个庞大的料柱全部依靠着焦窗作为支撑，直至炉缸区域熔损反应化为气体、烧成灰末、融入炉渣、排出炉外。所以焦炭的强度和粒度对料柱的影响非常大，焦窗所能承受的矿批负荷越大对矿批降焦比提煤比，将廉价的风温、风量和氧气用上去，吨铁成本降得越低。联合芜湖新兴职能部门、监控部门每天三次，工长每两个小时一次、管理人员多人多次不定时定期监测焦炭粒度、强度并形成记录文件追溯近期质量的波动情况，及时要求焦化部门更改煤种或延长结焦时间，以保证焦炭的成分、粒度、强度合乎高炉对入炉焦炭的质量要求。不同质量的焦炭强度、粒级、含粉量差别较大，对比下图5 与图6 焦炭明显差距，焦炭的冷态、热态强度不同对高炉料柱的骨架及良好透气性和透液性造成极为严重的影响。

图5 混合焦强度低，粒级小含粉高

图6 干熄焦强度高，粒度大含粉率低

高炉喷煤的主要目标是降低高炉对焦炭的依赖，降低吨铁成本，将焦炭作为发热剂和还原剂的作用转移到煤粉中。喷煤对原煤种的成分要求非常严格，因为煤粉磨好后直接从风口喷吹入炉燃烧，直接与熔融滴落渣铁界面相接处是气液固体相互混合反应的区域。煤粉的粒度过大，直接导致煤粒在风口回旋区爆裂爆燃形成未燃煤粉黏附在风口上下部焦炭处，将焦炭间及焦炭内壁糊死，直接影响焦炭层透气透液性能，熔融渣子和铁水不能顺利连续进行滴落的机械运动，严重者会造成高炉下部悬料、炉况失常的后果。无烟煤的性能优于烟煤，且含碳量、灰分、挥发分均好于烟煤，还不会易燃易爆，但有控制的配加烟煤能带来可观的经济效益，所以芜湖新兴采取15%烟煤搭配85%的无烟煤混合喷吹入炉。鞍钢、莱钢等钢铁公司的喷煤实践数据表明：在氮气压力充足和氧含量监控报警安全设施可靠的情况下，配加20%以内的烟煤不会发生燃爆事故。个别大型炼铁厂已经连续安全配加35%～40%以上的烟煤，每个厂的实际情况不一样但最不可触碰的原则是保炉况顺行。芜湖新兴近期也会根据实际情况做增加烟煤配比的实践：喷煤虽然能大幅度置换焦炭，降低高炉吨铁成本，但不是能无限制的大量喷煤操作的。山东某一钢铁公司700 m3的小高炉设置两个出铁口，为的是能保证每炉均能出尽残余渣铁量，但其一昧地追求经济炼铁。消化的是入炉矿料综合品位在44%～50%间，渣量较大。其所吃的焦炭和块矿全部都是外购的低价料，质量长时间得不到保障导致炉况经常失常，大量的坐料补焦，低价节省下来的块矿差价全部都增加到入炉焦碳费用，吨铁成本不比吃高品位料低，其为了降低成本曾将煤比喷吹到180 kg/t 时还能保证炉况顺行，但增加到185～190 kg/t 之间时，炉况难行。究其原因是大量的喷煤后，富氧量跟不上，导致煤粉在风口回旋区内燃烧不完全，形成小颗粒的未燃煤粉将熔融滴落带糊死，且其品位低造成渣量大料柱透气性变差高炉下部形成热悬料现象。而宝钢4 号4 000 m3的大高炉在保高炉稳定顺行的前提下将煤比提高到250 kg/t，长期稳定在焦煤比在1:1 的幅度。这说明除了操作高炉的作业长需要有丰富的实践经验以外，高炉在有条件的接受大煤比的同时，大高炉的稳定性比小高炉的稳定性要高一些。否则一旦造成炉况波动大，直接影响吨铁成本和当月利润的完成，所以芜湖新兴一直在稳步探索中。

2 1 280 m3高炉块矿混搭降本增效

2.1 块矿混搭入炉

高炉有限度的调整炉料结构，逐步配加块矿的主要目的就是降低吨铁成本。块矿的价格较比熟料价格低，但国外的块矿品位高、有害元素低、脉石低、含粉率低但价格高，例如芜湖新兴经常采购的纽曼和南非、巴西块矿等；国内块矿主要是海南、湖北黄石、黄梅等，情况与国外矿相反。单纯配加烧结矿加球团或烧结矿加球团加国外矿吨铁成本高无利润可图，最佳的方法是将块矿仓外筛尽粉后将烧结矿+球团+国外块矿+国内块矿，只配加国内块矿会降低入炉料的综合品位，会造成高炉渣量大，铁量少，产量低、成本上升。实践证明2013 年10 月—11 月份，以炼铁部为例根据预算计划，入炉综合品位平均保证在56.5%，两座1 280 m3高炉可以完成28 万吨的月产计划，但11 月份的入炉综合品位平均只有56.15%，导致两座高炉比预算计划少产近3000 吨铁水，当月吨铁渣量多出0.35%。