低硅低硫铁冶炼工艺优化研究

2022-09-26毛瑞

山西冶金 2022年4期

毛瑞

（山钢股份莱芜分公司炼铁厂，山东济南 271104）

铁冶炼属于较为复杂的生产活动之一，铁产品在现代社会的应用也相对广泛，且能够制作为各种副产品，可使经济灵活性得到提升。但其技术成熟性高，相对而言冶炼流程门槛低，因此相关行业经济效益发展较为平稳。随着时代的发展，社会对于环境条件的要求日渐提高，铁冶炼行业也需要在改革挑战的大背景下，采取有效系统工艺，使冶炼流程能够更好地实现低硅低硫目标。低硅低硫不仅可以提高环保性，同时还能够缩短冶炼时间，延长内部炉衬应用寿命，并降低材料消耗规模。因此，需要重视低硅低硫铁冶炼相关技术，确保其能够得到科学应用，为应对未来发展挑战夯实基础。

1 低硅低硫铁冶炼主要影响因素

1.1 燃料

在铁冶炼过程中，硅、硫水平的主要影响条件较为复杂，与多种因素有着密切关联。例如，冶炼生产中使用的燃料会对硅、硫水平产生显著影响。通过强化原料管理力度，能够使高炉维持稳定运行状态，有利于降低硅、硫水平，使冶炼效率得到显著提升。在燃料强度较低的情况下，冶炼性能会逐渐下降，容易导致高炉炉况出现波动，从而引发内部热制度混乱，降低铁水质量[1]。除此之外，燃料条件不佳还会导致高炉碱负荷、锌负荷过高，导致结瘤情况出现，还可能会产生炉料粉化现象，不利于透气性的强化。因此，需要重视燃料对于低硅低硫铁冶炼的影响，确保其能够得到科学控制，避免铁水成分出现不必要的波动，实现理想冶炼目标。

1.2 炉况

在生铁冶炼的过程中，高炉内部状态属于核心影响因素。若高炉无法维持稳定运行，便会导致硅、硫含量超标，降低实际冶炼效率。此外，还会引发其他不良问题，如渣皮频繁脱落、煤气利用率低下等。同时，高炉状态波动还会带来热制度不稳定问题，可能会导致硅、硫含量大幅增加，从而不利于铁成品的质量控制。因此，需要重视高炉状态对于冶炼流程的影响，确保其能够得到正确管理，从根源层面减小硅、硫含量超标的可能性。

1.3 炉渣

炉渣性能级别与铁冶炼质量存在关联，在炉渣性能较差的情况下，生铁的硅、硫含量可能出现突然增加的情况，最终影响实际性能表现，不利于冶炼质量提升。适当的炉渣二元碱度与镁铝比能够有效控制铁成品的硅、硫含量，同时也可以优化其基础流动性，提高热稳定级别，进而达到最佳冶炼目标。除此之外，低硅低硫冶炼需要调整高炉煤渣成分，使其内部维持稳定状态，最终达到热量充沛级别，实现铁水脱硅脱硫目标。

1.4 炉缸

炉缸属于高炉的核心工作组件，保证炉缸在冶炼阶段的热量状态的稳定性，可以有效提高铁产品质量，有利于降低硅、硫内部含量级别，实现理想冶炼目标。若炉缸工作状态出现问题，便会导致冶炼质量下降，最终影响内部硅、硫含量。除此之外，高炉在强化冶炼过程中，由于煤比会大幅提升，焦炭性能就成为了主要影响因素，因此需要保证其粒度以及热态性能符合需求。在这种情况下，炉缸应当维持装料稳定，并保证下部燃烧温度，避免出现风速或鼓风动能受损问题，从而实现理想的低硅低硫冶炼效果[2]。

2 低硅低硫铁冶炼系统优化工艺方案研究

2.1 注重燃料质量控制

为确保低硅低硫冶炼目标能够顺利实现，应当采取有效系统优化方案，并落实工艺调整措施，使铁冶炼质量得以显著提升，降低内部硅、硫含量。在这一流程内，高炉人员需要在燃料的冶炼性能或硫负荷出现改变时，及时调整内部炉渣碱度级别，使高炉能够实现良好的低硅低硫冶炼效果。通过采用高碱度烧结矿，如下页图1 所示，使内部燃料力度控制效果得到强化，可以为后续厚料作业提供重要支持，有利于增加蓄热能力，实现稳定冶炼的目标。烧结矿碱度应当维持在2.0 级别，并保证转鼓指数大于79%，确保其粒级组成符合基础需求。在冶炼过程中，相关团队还可以通过对配料进行优化，使硅、硫含量显著降低。在实践操作阶段，需要每周对燃料与除尘灰进行成分检查，并对比有害元素含量级别。通过将除尘灰的应用规模与循环物料生产量进行对比，能够最大限度降低其对高炉生产的负面影响，提高铁冶炼效果。除此之外，还需要保证炉渣的镁铝质量比处于0.5～0.6 范围内，使高炉内部排碱、排锌的效果得到增强，提高焦炭热态性能，实现低硅低硫冶炼目标。

图1 高碱度烧结矿

2.2 科学管理炉渣

通过对高炉炉渣进行控制，能够显著降低铁冶炼过程中的硅、硫含量，实现高质量生产目标。在控制阶段，应当注重高炉热制度状态，坚持不降热量、不降质量的基础原则。常规情况下，铁水物理热级别应当高于1 490 ℃，同时保证内部w（Si）、w（S）控制在0.2%～0.35%范围内。炉渣二元碱度需要维持在1.22～1.28 范围内，确保燃料供应处于充足状态，并及时根据铁水成分的变化调整碱度与镁铝比数值[3]。通过此类措施，可以维持炉缸热量基础级别，同时提高铁水物理热状态，实现低硅低硫冶炼目标。

2.3 采取精细化控制措施

2.3.1 加强筛分

为尽可能实现低硅低硫冶炼目标，应当注重管理的精细性，通过科学方法稳定炉况级别，实现理想控制效果，降低冶炼流程内的硅、硫含量。而槽下筛分管控属于较为常见的措施之一，通过对入炉原燃料的粉末率进行检查与调整，并结合筛网清扫、仓门大小管控、时间调整等方案，能够有效提高筛分效果，有利于强化料柱透气级别，为低硅低硫冶炼创造理想条件。

2.3.2 上下部调剂

为降低冶炼硅、硫含量，应当采取上下部调剂相结合的处理措施，以实现低硅低硫冶炼目标。精细化管理过程中，需要科学选择装料制度方案，并提高上部调节灵活性，使煤气流可以维持在最佳分布条件下，并将其控制在43%～44%范围内。通过此类方式，可以有效增强高炉抗波动性能，有利于提高焦层厚度级别，降低煤气流实际阻力。同时，在低硅低硫冶炼过程中，还需要注重炉前管理工作。通过强化出铁控制，及时出净渣铁改善顺行，避免了由于出铁导致的炉况波动情况，能够显著降低硅、硫含量，达到高质量冶炼效果。在冶炼强度级别不断提升的背景下，还需要针对料柱的透气性、透液性进行改进，使渣铁能够顺利排出，避免产生憋风问题。除此之外，为降低出铁对于炉内实际操作的影响，还应当规范炉前操作，提高铁口维护力度，避免出现浅铁口、潮铁口现象。通过应用设备点检维护措施，可以降低故障出现概率，维持炉前管控质量，最大限度提高冶炼效果，降低内部硅、硫含量级别。

2.3.3 强化设备管理

设备稳定性对于硅、硫含量级别具有重要影响意义，通过根据车间区域对设备进行分类，并确定包机人员，能够有效规范设备管理流程，避免意外问题的出现。同时，还需要在现场张贴包机牌，鼓励并引导人员在日常生产过程中及时进行检查，明确各设备运行状态，并完善相关记录，为后续追溯或排除故障提供重要依据。通过采取有效设备管理措施，能够避免由于故障等问题导致的高炉运行异常，有利于维持低硅低硫冶炼状态，实现理想工作目标。