田桂秋（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司煉鐵廠生產(chǎn)技術(shù)部,河北涉縣 056404）

低品質(zhì)燒結(jié)礦在高爐冶煉中的應(yīng)用

田桂秋（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司煉鐵廠生產(chǎn)技術(shù)部,河北涉縣 056404）

敘述了低品質(zhì)燒結(jié)礦在天鐵高爐中的應(yīng)用。通過改善燒結(jié)礦粒級(jí)組成，提高燒結(jié)礦強(qiáng)度，在煤粉中添加輕燒白云石混合噴吹、提高風(fēng)溫、大富氧操作等關(guān)鍵技術(shù)措施，有效地解決了低品質(zhì)燒結(jié)礦所引發(fā)的硅高、渣量多的難題，保證高爐穩(wěn)定順行，降低了生產(chǎn)成本。

鐵礦石 燒結(jié)礦 品位 高爐 冶煉 白云石

1 前言

現(xiàn)代冶金工藝過程中，優(yōu)化配礦結(jié)構(gòu)是鐵前系統(tǒng)整個(gè)工序中非常重要的環(huán)節(jié)。由于各種來源的鐵礦石品質(zhì)的高低，有害雜質(zhì)含量的多少，造渣成分的差異，都是客觀存在的，因而應(yīng)根據(jù)鐵礦粉的基礎(chǔ)特性進(jìn)行配礦調(diào)整、中和混勻和工藝優(yōu)化，保證燒結(jié)礦適宜的含鐵品位、較高的機(jī)械強(qiáng)度、良好的冶金性能，以達(dá)到高爐冶煉長(zhǎng)周期穩(wěn)定順行，降低生產(chǎn)成本的目的。

2010年以來，受市場(chǎng)影響，鐵前成本增加，天鐵采購(gòu)低成本原燃料，受此影響燒結(jié)礦和入爐礦品位降低。高爐入爐品位降低，渣量增加，必然造成高爐操作難度加大，燃料比增加。為此，天鐵開展了以改善高爐技術(shù)指標(biāo)為突破口的低品質(zhì)燒結(jié)礦高爐冶煉技術(shù)攻關(guān)，使高爐穩(wěn)定順行，冶煉成本大幅下降。

2 低品質(zhì)燒結(jié)礦

天鐵燒結(jié)礦全部采用進(jìn)口富礦和雜礦生產(chǎn)，燒結(jié)料主要有高堿度燒結(jié)礦和酸性燒結(jié)礦。一直以來，堿性燒結(jié)礦品位在55%～56%之間，堿度在（1.90±0.5）倍，酸性燒結(jié)礦品位在60%，堿度在（0.70±0.5）倍。低品質(zhì)燒結(jié)礦技術(shù)開發(fā)以后，酸堿燒品位分別下降到目前的57%和51%，堿度也同步下降。具體主要成分見表1。

表1 燒結(jié)礦攻關(guān)前后主要成分比較

2.1 逐步降低燒結(jié)品位

與常規(guī)燒結(jié)相比，開發(fā)低品質(zhì)燒結(jié)礦技術(shù)，其礦物結(jié)構(gòu)、理化性能，尤其是在工藝條件上有著較大差異。從表1可以看出低品質(zhì)燒結(jié)礦品位低、SiO2和Al2O3含量高。高硅、高鋁礦種的大量配用是否影響燒結(jié)礦綜合質(zhì)量，甚至從根本上影響高爐爐況的順行，從而因維護(hù)爐況的順行而增加焦炭的消耗量，這些都沒有可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，唯有采取審慎可控的態(tài)度，嚴(yán)格根據(jù)高爐生產(chǎn)實(shí)際情況和生鐵成本核算進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。為此，堿性燒結(jié)礦從4月份以55.5%→54.5%→54.0%→53.5%→52.0%→51.0%的步驟逐步下調(diào)品位；酸性燒結(jié)礦品位一次下調(diào)到57%，堿度下調(diào)到0.65。

2.2 穩(wěn)定燒結(jié)礦質(zhì)量

由于大比例配用低品質(zhì)印度粉和使用含脫S鋼渣、轉(zhuǎn)爐鋼渣、脫Zn渣、鋼灰等含鐵固廢的混勻礦，給燒結(jié)礦質(zhì)量帶來很大影響。為保證燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和入爐粒級(jí)組成滿足要求，天鐵加大管理力度，每天跟蹤檢測(cè)燒結(jié)成品礦粒級(jí)組成和強(qiáng)度，確保高爐槽下燒結(jié)礦應(yīng)滿足5～10 mm粒級(jí)含量≤28%，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度堿燒≥72%，酸燒≥68%。一旦指標(biāo)出現(xiàn)異常，及時(shí)將信息反饋到高爐，較好地規(guī)避了燒結(jié)礦成分波動(dòng)所帶來的影響。2011年上半年，燒結(jié)礦主要指標(biāo)為：合格率94.92%，全鐵穩(wěn)定率99.05%，堿度穩(wěn)定率95.79%，堿燒轉(zhuǎn)鼓73.25%，酸性燒結(jié)轉(zhuǎn)鼓68.33%，基本實(shí)現(xiàn)了“粗料精做”，較好地滿足了高爐冶煉要求。

3 高爐冶煉

燒結(jié)礦品位降低后，給高爐冶煉操作帶來一個(gè)新的生產(chǎn)平衡。高爐操作上通過實(shí)施幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)措施，采取高風(fēng)溫、高頂壓、大富氧、熔劑混合噴吹、噴灑燒結(jié)、焦炭鈍化劑等措施，突破了硅高、鋁多、渣多的技術(shù)瓶頸，保證了高爐穩(wěn)定順行，主要技術(shù)指標(biāo)和降低品位前沒有明顯的下降，尤其是焦比基本沒有變化，極大豐富了煉鐵理論。天鐵高爐主要技術(shù)指標(biāo)詳見表2。

3.1 煤粉添加熔劑助燃

低品質(zhì)燒結(jié)礦SiO2和Al2O3含量高，混噴煤粉的灰分也在增加硅、鋁的含量，需要高爐額外補(bǔ)充CaO、MgO。白云石主要成分CaMg[CO3]2，理論組成：CaO30%，MgO 22%，CO248%。天鐵高爐將白云石粉作為熔劑，摻入混噴煤粉中，在風(fēng)口回旋區(qū)直接發(fā)生造渣反應(yīng)。造渣反應(yīng)式如下：

表2 天鐵高爐主要技術(shù)指標(biāo)

上述造渣反應(yīng)需要吸收爐缸大量的物理熱，為高爐進(jìn)一步提高風(fēng)量、風(fēng)溫和富氧量提供理論基礎(chǔ)。由于白云石中含有MgCO3，可以中和爐渣中過多的Al2O3，保持渣中MgO/Al2O3=0.65～0.80的水平，既保證了爐渣良好的流動(dòng)性，又使?fàn)t渣具有較佳的脫硫效果。白云石粉作為高爐助熔劑，能夠提高煤粉燃燒率，允許高爐多噴煤，有利于降低焦比。

4月份,天鐵進(jìn)行風(fēng)口噴吹輕燒白云石粉工業(yè)試驗(yàn)。通過汽車運(yùn)輸輕燒白云石粉到原料煤場(chǎng)，鏟車進(jìn)行平鋪混勻，然后隨原煤一起磨制，在試驗(yàn)期間白云石的制備、可磨、輸送等都沒有對(duì)噴吹系統(tǒng)造成影響。試驗(yàn)期間高爐煤比從160 kg/t提高到170 kg/t，瓦斯灰含碳量從30%降低到21%，除塵灰量沒有明顯增加，高爐爐渣成分沒有變化，高爐休風(fēng)觀察風(fēng)口區(qū)結(jié)焦現(xiàn)象明顯減少，焦比降低。煤粉配加白云石后高爐主要燃料指標(biāo)的對(duì)比情況見表3。

表3 煤粉配加白云石效果對(duì)比

配加白云石后，煤粉灰分上升2.08%，煤比上升11 kg/t，風(fēng)溫升高29℃，瓦斯灰C下降10.1%，煤粉燃燒效率得到大幅提高，煤比增加，利于接受風(fēng)溫。表3中焦比的增加受高爐冶煉影響較多，如綜合品位、機(jī)燒率下降，去除這些影響，配加白云石后實(shí)際焦比較理論值下降0.9 kg/t。高爐冶煉過程中，煤粉配加白云石作為助熔劑，極大地提高了煤粉燃燒性，利于煤比和風(fēng)溫的增加，焦比降低。

3.2 高風(fēng)溫

噴吹的白云石粉在風(fēng)口區(qū)反應(yīng)是大量的吸熱過程，需要爐缸內(nèi)部有充沛的熱量支持。2009年到2010年期間，高爐熱風(fēng)爐隨著高爐中修都不同程度地進(jìn)行了大檢修，熱風(fēng)爐更換部分格子磚，清理?yè)Q熱器，對(duì)熱風(fēng)主管道進(jìn)行清理和修補(bǔ)砌磚，使熱風(fēng)爐具備了更高風(fēng)溫的能力。天鐵不斷地引進(jìn)先進(jìn)的工藝技術(shù)，上半年二高爐熱風(fēng)爐自動(dòng)燒爐技術(shù)的應(yīng)用，高爐槽下焦炭進(jìn)行入爐前的烘干操作，提高富氧率富化煤氣等技術(shù)，為天鐵高爐獲得高風(fēng)溫提供了技術(shù)支撐。加大管理考核力度，對(duì)高爐風(fēng)溫進(jìn)行細(xì)化考核，極大提高了崗位人員燒爐工作者積極性。目前風(fēng)溫平均在1 180℃，較添加助熔劑之前風(fēng)溫提高約30℃。

3.3 大富氧操作

因?yàn)槿霠t料品位的降低，高爐冶煉風(fēng)量減小、渣量增加，為了增加風(fēng)量和改善透氣性，同時(shí)保證煤比的提高，高爐操作采取了提高富氧率來彌補(bǔ)產(chǎn)量的降低。當(dāng)富氧率提高到3.5%～4.5%時(shí)，風(fēng)量增加300～450 m3/min，煤粉置換比可提高到0.95以上，富氧效益顯現(xiàn)。此外，提高富氧率后，風(fēng)口理論燃燒溫度升高，爐缸熱量充足，保證了低硅冶煉下渣鐵有較好的流動(dòng)性。目前天鐵高爐富氧率在4%左右。

3.4 噴灑燒結(jié)、焦炭鈍化劑

3.4.1 由于大量配加低品質(zhì)的印度礦粉，隨著燒結(jié)礦中Al2O3的升高，燒結(jié)礦低溫還原粉化率隨之升高，燒結(jié)礦中玻璃質(zhì)增加，強(qiáng)度下降。為此，一方面通過加強(qiáng)燒結(jié)操作工藝制度的調(diào)整，改善燒結(jié)礦強(qiáng)度，另一方面是采用了在高爐運(yùn)礦皮帶上成品礦噴灑燒結(jié)鈍化劑的方法，通過Cl-1在燒結(jié)礦表面的化學(xué)吸附而產(chǎn)生作用，Cl-1與赤鐵礦中Fe-O鍵的電子效應(yīng)而形成強(qiáng)烈的π健結(jié)合，增強(qiáng)了赤鐵礦抵抗還原過程中應(yīng)力變化的能力；同時(shí)由于Cl-1的作用，提高了玻璃相的斷裂韌性，減弱了玻璃相中的斷裂擴(kuò)展和延伸，從而降低了燒結(jié)礦的低溫還原粉化率。表4為噴灑鈍化劑比較效果。

表4 噴灑燒結(jié)鈍化劑效果

3.4.2 噴吹助熔劑煤比大幅提高后，改善焦炭冶煉強(qiáng)度迫在眉睫。同樣在焦炭上噴灑了焦炭鈍化劑，表5為噴灑前后焦炭的熱強(qiáng)度和反應(yīng)性指標(biāo)。

表5 焦炭鈍化劑噴灑前后效果/%

通過噴灑鈍化劑，燒結(jié)礦和焦炭指標(biāo)得到一定程度改善。

3.5 其它措施

煤比提高后，爐缸煤氣量增加，邊緣煤氣流發(fā)展，中心煤氣流不足，通過適當(dāng)縮小風(fēng)口面積，保持一定鼓風(fēng)動(dòng)能，增加回旋區(qū)長(zhǎng)度，提高高爐透氣性。保持高頂壓操作，將頂壓控制在0.55倍風(fēng)壓以上，目前煤氣中CO2≥19%。通過上、下部高爐操作制度的調(diào)整，爐缸初始煤氣流得到合理分布，保證了高爐的穩(wěn)定順行。

4 結(jié)束語(yǔ)

低品質(zhì)燒結(jié)礦應(yīng)用于天鐵高爐冶煉，通過不斷改善燒結(jié)礦粒級(jí)組成、燒結(jié)礦和焦炭噴灑鈍化劑，提高了原燃料轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和冶金性能，確保了高爐爐況的長(zhǎng)周期穩(wěn)定順行。高爐冶煉采用混噴煤粉中添加輕燒白云石粉提高煤粉燃燒性，煤比提高10 kg/t，風(fēng)溫增加25℃，富氧率增加1%，煉鐵成本降低，消除了部分因燒結(jié)礦品位下降、硅高鋁高造成的渣量大、焦比升高所帶來的成本增加量，充分彰顯了利用低品質(zhì)礦替代高價(jià)礦生產(chǎn)所產(chǎn)生的巨大經(jīng)濟(jì)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.

iron ore,sinter,quality,blast furnace,smelting, dolomite

（收稿 2011－10－08責(zé)編崔建華）

田桂秋，工程師，2001年畢業(yè)于鞍山鋼鐵學(xué)院鋼鐵冶金專業(yè)，現(xiàn)在天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司煉鐵廠生產(chǎn)技術(shù)部工作。