降低钒钛磁铁矿冶炼燃料比的技术措施★

任中盛

（山西工程职业学院， 山西 太原 030001）

在我们的日常生活和生产中，铁都起到了不可或缺的作用，在多角度多领域都有广泛应用。这样的市场环境也确立了铁金属冶炼产业在金属冶炼行业中的重要地位。燃烧比是衡量钒钛磁铁矿冶炼的关键性经济指标，在注重生态建设发展战略的大背景下，如何在确保高炉生产稳定的基础上提升钒钛磁铁矿冶炼的经济效益是目前钢铁行业面临的一个重要难题。

1 降低钒钛磁铁矿冶炼燃料比的必要性

1.1 与国际水平相比仍有差距

钒钛磁铁矿是一种多元素共生的稀缺矿，全国只有两个这种矿的冶炼区，国际先进水平的燃料比在500 kg/t 以下，而我国重点钢铁企业的钒钛磁铁矿冶炼燃料比在464～500 kg/t之间，虽然我国钒钛磁铁矿冶炼技术比较先进，但和国际先进水平相比仍有较大差距。

1.2 环保必要性

随着重金属企业排污问题逐渐被重视，钒钛磁铁矿冶炼加热产生的废气与废水对环境的影响问题也更加清晰地被呈现。不可否认的是，异常排污的问题仍然存在，降低高铁炉燃料比可以在很大程度上减少污染物总产量，减少环境压力的同时降低废弃物处理成本。

1.3 节约能源的必要性

煤炭资源是一种相对稀缺的自然资源，由于多年的开采，煤炭资源的保有量大幅度降低，可供开采年长也与日俱减，短时间内提高对煤炭资源的利用率是节约能源的一种重要手段，降低钒钛磁铁矿冶炼燃料比是实现上述发端的一条重要途径。

1.4 企业运营必要性

目前的钒钛磁铁矿冶炼企业的成本投入主要源于两个方面，一方面是采购原料，另一方面是产品生产加工。原料采购成本不受技术控制，生产成本与相关的技术和设备有直接关系。降低钒钛磁铁矿冶炼燃料比是提升加工技术水平、减少加工生产成本的直接性关键手段。

2 降低钒钛磁铁矿冶炼燃料比的主要技术措施

2.1 原料精细化

钒钛磁铁矿冶炼原料的精细化程度对整体生产经济指标的影响比例至少占七成；因此在生产之前对矿石品类的选择以及矿石质量的把关尤为重要。选用含铁量高的矿石，可提升矿碱度，将进入高炉的原料质量提升1%，燃料比可以相应地下降1.5%；由于高品质矿石不断稀缺，在冶炼过程中，针对矿石品质间的差异要时刻注意原燃料的稳定性能。

2.2 采用高风温技术

热风在钒钛磁铁矿冶炼中的能量占比至少为16%，但不超过19%；热风的能源成本相对其他能源成本较低，效率高。具体而言，热风温度每升高100 ℃，降低炼铁燃料比的程度在20～25 kg/t之间；在升温的过程中，喷煤的数量也在不断上升。因此，用数据来确定高的风温切实有利于降低燃料比，但在使用该种技术的过程中，必须确保炉内顶端温度不低于1 400 ℃，并有配套的材料、结构和输送管道。

2.3 控制鼓风湿度

控制好鼓风的湿度有两个明显的优势，一方面利于提升产量，另一方面则是降低钒钛磁铁矿冶炼燃烧比；钒钛磁铁矿冶炼的燃料比=入炉焦比+喷煤比+小块焦比，也就是说降低焦比也可以大幅度降低燃料比；通过大量实验数据可知，加湿鼓风可以降低焦比，从而降低燃料比。

2.4 控制冶炼强度

相关人员有做过冶炼强度与燃料比变化的实验，具体关系如表1 所示。

表1 冶炼强度对燃料比的影响

由表1 可知，将冶炼强度控制在1.05～1.15t/（m3·d）区间进行操作会得到相对较低的燃料比。目前，我国大型高炉将冶炼强度数值一般在1.15 t/（m3·d）以下，而一些小型高炉的冶炼强度在1.5 t/（m3·d）以上。

2.5 提高w（CO2）

此技术是通过优化气流分布，使得有利于高炉内铁矿石的间接还原反应的发生，而间接还原反应的增强将利于降低燃料比。无料钟炉顶装料设备的布料形式如表2 所示。

表2 无料钟炉顶装料设备的布料形式

2.6 提高压力

高压操作往往配合二氧化碳的间接还原反应，因为当煤气压力＞0.03 MPa 时，将利于一氧化碳向二氧化碳方向转化，从而促使铁矿石的间接还原反应，同时具有降低焦化的效果。当煤气压力超过100 kPa时，必须配备必要的安全设施，因此采用增加压力的方法时需同时考虑安全因素和成本因素。通过提高煤气压力而实现经济效益提升的实例，在宝钢、鞍钢、首钢、柳刚和杭钢的生产实践中也均有不同程度的体现，具体的技术数字如表3 所示。

表3 不同容积高炉炉顶煤气压力情况

2.7 选择低硅铁

大量市场数据显示，低硅铁冶炼的钢铁的经济效益明显高于高硅铁，铁产品中w（Si）每降低0.1%，炼铁过程中的焦比下降4～5 kg/t；铁产品脱硅是一个必要且繁杂的过程，利用含硅量少的原料开展冶炼生产既可以增加产品产量，减少脱硅程序，又可以降低成本。但同时要求原料质量要稳定，炉温波动时锻轧现象尽量减少，以便使整体处于平稳良好的运行状态；要绝对避免因条件控制不准确或者不稳定造成的冶炼高炉的炉缸冻结的现状，否则会造成不可估量的后果。目前，世界最优水平生产出来的生铁中最低w（Si）=0.12%，我国不同炼钢单位生铁w（Si）水平如表4 所示。

表4 不同炼钢单位的生铁w（Si）水平

2.8 减少热量损失

高炉内炉腹和炉腰占高炉总热负荷的35%～55%，具体说炉腹的热量负荷可以占到20%～30%，炉腰的热量负荷可以占到15%～25%，只要能够保证高炉生产的平稳顺利，则该部分的热量损失可以最大限度地减少。此外，还要最大限度地避免渣皮的脱落，耐火砖也要选择隔热和导热性能优良的产品；积极优化和准确控制冷却系统的流量和水温差；注意抑制边缘气流过分发展，否则容易造成热量损失和高炉生产不稳定，进一步影响高炉的质量和寿命。

3 构建相应的管理体系实现燃料比的降低

对降低钒钛磁铁矿冶炼燃料比构成影响的因素很多，就管理方面而言，这里主要从如下两个角度进行分析：运营管理的维度；科技含量的先进性和技术设备的优化配制。

3.1 运营管理的高维度

专业的人办专业的事，管理层要设专门的对口管理部门，该对口管理部门的主要负责同事应该是一个懂专业会实操的明白人，至少应有向专家请教相关问题的基础理论以及与专家直接沟通的水平，这样的机构和素质配制是基本保障；对于高精度的技术管理方面，监管类的仪器仪表要购置齐全，保证各种数据检测率接近100%的科学、准确和及时。同时，内能源消耗的管理制度必不可少，对与调动内部员工在该项活动中的意识和理念有积极的推动作用，从而实现层层传导。

3.2 科技含量的先进性和技术设备的优化配制

对于先进技术、工艺和装备要最大限度地进行关注和学习，将节能和降低钒钛磁铁矿冶炼燃料比的意识渗透到每一个关键因素和关键环节当中去，围绕中心环节，提高节能技术水平，尽善尽美，同时也要有市场导向，实时分析原料成本和产品的经济效益、生态效益和社会效益。

4 结语

对降低钒钛磁铁矿冶炼燃料比做了三方面的具体阐述，这些还远不能说明问题，但已经可以看出一些，该项研究有着可见一斑的积极作用，也产生了大范围的经济和社会影响。虽然国内燃料比与国际水平相比仍有差距，但通过多方面的技术优化以及建立完善的管理体系，高炉的生产稳定性大幅提高，同时提升了钒钛磁铁矿冶炼的经济效益，对相关产业的发展产生了积极的影响。