趙洪雨，王 輝，姬光剛

（山鋼股份萊蕪分公司 煉鐵廠，山東 萊蕪271104）

1 000 m3高爐高鋁礦冶煉生產(chǎn)實(shí)踐

趙洪雨，王 輝，姬光剛

（山鋼股份萊蕪分公司 煉鐵廠，山東 萊蕪271104）

針對(duì)高鋁爐渣難以熔化、黏度增大、流動(dòng)性變差的缺點(diǎn)，通過(guò)改善并優(yōu)化燒結(jié)配礦模型，改善配料結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定爐料結(jié)構(gòu)、改善焦炭質(zhì)量、控制渣中鎂鋁比、控制渣比等優(yōu)化并穩(wěn)定高爐爐料結(jié)構(gòu)，保證好渣鐵熱量，優(yōu)化高爐上下部調(diào)劑等措施，提高燒結(jié)礦產(chǎn)量3%、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)0.4%的同時(shí)，使高爐適應(yīng)了渣中鋁提高對(duì)爐況的影響，保證了爐況的穩(wěn)定順行。

高爐；高鋁礦；配礦；爐渣性能

1 前言

2013年，山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠高爐配加塞拉利昂礦、高鋁鎳礦及印尼海砂等高鋁經(jīng)濟(jì)礦粉作為降低生鐵成本的重要手段，但是塞拉利昂礦、高鋁鎳礦及印尼海砂等礦粉中Al2O3含量高，而之前高爐一直堅(jiān)持低鋁冶煉的方式。2012年渣中鋁含量?jī)H為14.68%，在實(shí)際生產(chǎn)中渣中鋁最高達(dá)到18.8%。塞拉利昂礦為塊、粉混合礦，礦中塊、粉比例波動(dòng)較大，為降低成本，沒(méi)有對(duì)塞拉利昂礦石進(jìn)行分級(jí)和破碎，直接配加到燒結(jié)礦中使用；而塞拉利昂礦做為山鋼自己的礦山資源，必然會(huì)長(zhǎng)期使用。配加塞拉利昂礦后，渣相發(fā)生了較大變化，需要探討適應(yīng)目前高爐高鋁渣冶煉的操作制度，適應(yīng)渣中鋁提高對(duì)爐況的影響，以確保爐況穩(wěn)定順行。

2 塞礦特點(diǎn)及其影響

塞礦的特點(diǎn)是低硅、高鋁、高燒損，其成分組成如表1所示。

表1 塞拉利昂礦成分 %

Al2O3＜15%時(shí)為低鋁渣，能夠改善爐渣的穩(wěn)定性，有利于高爐操作，但爐渣中Al2O3含量一般在16%左右，高Al2O3爐渣難以熔化，并且黏度增大，流動(dòng)性變差，會(huì)產(chǎn)生以下負(fù)面影響：

1）高Al2O3爐渣的初渣堵塞爐料間的空隙，使料柱透氣性變差，增加煤氣通過(guò)時(shí)的阻力。同時(shí)，該爐渣在高爐內(nèi)易在爐腹部位的爐墻結(jié)成爐瘤，引起爐料下降不順，形成崩料、懸料，破壞冶煉進(jìn)程。

2）由于高Al2O3爐渣過(guò)于黏稠，其終渣流動(dòng)性差，不利于脫硫反應(yīng)的擴(kuò)散作用，脫硫效果變差。一般當(dāng)Al2O3＞18%時(shí)，爐渣的脫硫能力大大降低。

3）高Al2O3爐渣終渣流動(dòng)性差，容易堵塞爐缸，不宜從爐缸中流出，使?fàn)t缸壁結(jié)厚，縮小爐缸的體積，造成高爐操作上的困難。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起風(fēng)口的大量燒壞。

4）高爐爐渣中Al2O3含量在10%～15%時(shí)，有利于提高爐渣的穩(wěn)定性，但當(dāng)Al2O3含量繼續(xù)升高時(shí)，爐渣的穩(wěn)定性變差，爐溫不足，其流動(dòng)性急劇變差，不僅順行不好，有時(shí)放渣出鐵也會(huì)困難。當(dāng)爐溫不足時(shí)，極易引起爐缸爐溫不足的渣鐵堆積。

5）配加塞拉利昂礦后，渣中Al2O3又明顯升高，導(dǎo)致?tīng)t渣黏度增大，流動(dòng)性更差，引起爐墻粘結(jié)與爐缸堆積，直接影響高爐爐況。

配加塞拉利昂礦本身就是為了降低生鐵成本，而以前沒(méi)有高鋁冶煉的經(jīng)驗(yàn)，因此在配加塞拉利昂礦、高鋁鎳礦及印尼海砂等后，首先要采取優(yōu)化改進(jìn)措施以保證爐況的穩(wěn)定順行。

3 優(yōu)化改進(jìn)措施

3.1 優(yōu)化燒結(jié)配礦技術(shù)

為保證高爐、燒結(jié)生產(chǎn)順行，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)礦料結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)，確保礦料成本受控和原料條件的穩(wěn)定，根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)際情況，優(yōu)化調(diào)整礦粉評(píng)價(jià)體系，建立科學(xué)合理的評(píng)價(jià)模型，及時(shí)動(dòng)態(tài)分析評(píng)價(jià)不同時(shí)期各種礦石的性價(jià)比關(guān)系，進(jìn)行單料種燒結(jié)性能試驗(yàn)，掌握料種燒結(jié)性能。

建立完善礦料結(jié)構(gòu)配礦的混勻料配比模型，穩(wěn)定主體料種的配加比例。主體料種配比按照105 m2燒結(jié)機(jī)50%以上，265 m2燒結(jié)機(jī)50%以上。燒結(jié)性能較好的主體料種紐曼、麥克、PB粉、巴粗等料種的使用比例根據(jù)每月性價(jià)比情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

做好預(yù)知預(yù)控管理程序，本著“科學(xué)預(yù)測(cè)、定期調(diào)整”的原則，在混勻料堆封堆后，根據(jù)配比情況及時(shí)對(duì)新料堆成分和性能做出預(yù)測(cè)；混勻料換堆前，對(duì)新料堆的配礦情況、成分計(jì)算結(jié)果、新料堆化驗(yàn)成分等進(jìn)行分析，指導(dǎo)換堆后的生產(chǎn)。

通過(guò)調(diào)整，燒結(jié)礦的冶金性能基本滿足高爐順行的需求，但是燒結(jié)礦的粒度明顯要差于配加塞礦以前，其中5～10 mm比例上升3.64%，＜5 mm比例上升2.57%。燒結(jié)礦粒度及成分對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 配加塞礦前后燒結(jié)礦粒度及成分對(duì)比

通過(guò)高爐的實(shí)際生產(chǎn)情況來(lái)看，燒結(jié)礦的粒度與性能可以滿足高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行的要求。

3.2 改造風(fēng)機(jī)，提高鼓風(fēng)動(dòng)能

銀前風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期因耐壓能力受限嚴(yán)重制約高爐送風(fēng)參數(shù)，體現(xiàn)高爐熱風(fēng)壓力和風(fēng)量受限，風(fēng)機(jī)頻繁因到達(dá)警戒線而給高爐減風(fēng)降壓，導(dǎo)致高爐送風(fēng)制度不穩(wěn)定。同時(shí)高爐因工藝和操作所需，要求提高冶煉強(qiáng)度，即提高風(fēng)壓和風(fēng)量水平，迫切需要風(fēng)機(jī)改造。

改造前冷風(fēng)耐壓能力上限為380 kPa，高爐側(cè)熱風(fēng)壓力上限370 kPa，實(shí)際供應(yīng)風(fēng)量2 350～2 400 m3/min。在正常生產(chǎn)中，風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)一旦距離防喘線很近時(shí)，需要給高爐減風(fēng)來(lái)確保風(fēng)機(jī)安全，嚴(yán)重影響高爐生產(chǎn)穩(wěn)定。

改造后冷風(fēng)耐壓能力上限為420 kPa，高爐側(cè)熱風(fēng)壓力上限410 kPa，實(shí)際供應(yīng)風(fēng)量可以達(dá)到2 700 m3/min以上。在正常生產(chǎn)中，風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)接近防喘線概率大幅降低，因風(fēng)機(jī)原因?qū)е赂郀t減風(fēng)的次數(shù)明顯減少，同時(shí)風(fēng)機(jī)在達(dá)到警戒線時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，保證了風(fēng)機(jī)安全和高爐送風(fēng)參數(shù)的穩(wěn)定。

3.3 縮小進(jìn)風(fēng)面積，保證爐缸均勻活躍

由于各種因素的制約，高爐正常生產(chǎn)時(shí)為保證有足夠的鼓風(fēng)動(dòng)能，一般采取堵風(fēng)口的方式生產(chǎn)。但堵風(fēng)口導(dǎo)致高爐圓周方向進(jìn)風(fēng)量偏差大，帶來(lái)的弊端是高爐爐缸工作不均勻，高爐內(nèi)煤氣流不穩(wěn)定和經(jīng)常性的崩滑料，并且由于被堵風(fēng)口無(wú)法噴煤，限制了煤比的提升。為此，保證風(fēng)口全開，只是在原有風(fēng)口小套內(nèi)加風(fēng)口襯套，以縮小高爐風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)面積，在不改變高爐風(fēng)量的同時(shí)，達(dá)到提高鼓風(fēng)動(dòng)能的目的，以應(yīng)對(duì)因渣中鋁升高引起的渣鐵流動(dòng)性差的問(wèn)題，活躍爐缸，保證爐缸工作的均勻性。

3.4 改進(jìn)應(yīng)用多環(huán)布料技術(shù)

要達(dá)到高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，高爐應(yīng)有較強(qiáng)的抗波動(dòng)能力，送風(fēng)制度與裝料制度應(yīng)相互匹配。改進(jìn)前后料制如表3所示。

高爐鼓風(fēng)動(dòng)能提高后，中心下料速度變快，要適當(dāng)擴(kuò)大角差，增加布向中心的礦焦的數(shù)量，根據(jù)中心與邊緣氣流變化，調(diào)整中間礦石檔的環(huán)數(shù)以保證氣流的合理分布。

表3 改進(jìn)前后料制對(duì)比

3.5 選擇適宜的造渣制度

Al2O3含量升高后，對(duì)終渣性能影響較大，除在燒結(jié)過(guò)程中控制其含量外，在高爐生產(chǎn)中，通過(guò)調(diào)整造渣制度來(lái)適應(yīng)目前高Al2O3渣的生產(chǎn)現(xiàn)狀。

高爐順行與爐渣的黏度密切相關(guān)。隨著高爐冶煉原燃料的變化，尤其是大量使用高Al2O3含量的塞拉利昂礦，爐渣的流動(dòng)性已成為影響高爐順行的主要因素。同時(shí)，隨著對(duì)生鐵質(zhì)量要求的進(jìn)一步提高，高爐生產(chǎn)對(duì)爐渣的黏度相應(yīng)地提出了更高的要求，即爐渣要有適宜的黏度或流動(dòng)性。爐渣的黏度受諸多因素的影響，其中主要的因素是爐渣溫度和爐渣的化學(xué)成分。在高爐生產(chǎn)條件下，爐溫相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，爐渣黏度主要受其成分的影響。隨著渣中Al2O3含量增加，爐渣黏度增高，但合理選擇造渣制度，可以有效降低爐渣黏度。高爐爐渣主要由CaO-SiO2-MgO-Al2O3四元系組成，要保證爐渣具有良好的理化性能，就要調(diào)整它們的組成比例和存在狀態(tài)。

3.5.1 爐渣堿度的確定

試驗(yàn)表明，隨Al2O3量增加，礦相結(jié)構(gòu)也稍有變化，硅酸鹽玻璃質(zhì)的量明顯增多。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)看，渣中Al2O3的量在16%～17%時(shí)，鐵中硫磺在相同的范圍內(nèi)，終渣狀態(tài)較低Al2O3時(shí)會(huì)發(fā)生較大變化，基本為玻璃渣。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，須同時(shí)考慮堿度與生鐵中硫含量。

在正常爐溫水平下，爐渣堿度控制在1.15左右，鐵中硫0.02%～0.03%，滿足生鐵質(zhì)量要求。根據(jù)首鋼試驗(yàn)結(jié)果，堿度在1.15、熱量在1 500℃時(shí)，爐渣黏度最低，渣鐵具有良好的流動(dòng)性。保證渣鐵有良好的熱量，控制生鐵[Si]含量下限0.3%左右。二區(qū)硫負(fù)荷稍低（4.5 kg/t），堿度在 1.1～1.15即可；老區(qū)硫負(fù)荷偏高，堿度控制值稍高些，在1.15～1.2。堿度的控制可以根據(jù)原燃料質(zhì)量、爐況水平及生鐵質(zhì)量情況綜合判斷。

3.5.2 高爐渣中MgO含量的確定

生產(chǎn)實(shí)踐證明，提高渣中MgO含量可以提高爐渣的脫硫能力，降低爐渣黏度。以當(dāng)前爐渣堿度1.15～1.2進(jìn)行分析，在此區(qū)間范圍內(nèi)，當(dāng)爐渣熔化溫度在1 500℃時(shí)，對(duì)應(yīng)的（MgO）含量為15%，因此渣中（MgO）含量以不超過(guò)15%為宜。從等溫線來(lái)看，在（MgO）含量低于 12%時(shí)，隨著（MgO）含量的提高，爐渣的熔化性溫度逐步降低；如果再增加（MgO）含量，爐渣的熔化性溫度呈上升趨勢(shì)。

增加（MgO）含量有兩個(gè)途徑：一是在燒結(jié)系統(tǒng)配加，燒結(jié)礦中MgO過(guò)高會(huì)使得燒結(jié)機(jī)的生產(chǎn)效率下降，燒結(jié)礦的機(jī)械強(qiáng)度下降，燒結(jié)配碳量上升，燒結(jié)工序能耗增加；二是在高爐系統(tǒng)配加，在高爐冶煉過(guò)程中，但過(guò)高提高（MgO）含量，不但增加渣比及工序能耗，同時(shí)也造成鎂資源的浪費(fèi)，還有可能使?fàn)t渣熔點(diǎn)大幅升高，造成爐渣在爐缸內(nèi)不能完全熔化，反而加劇排渣的困難。據(jù)此把（MgO）含量上限定在12%。根據(jù)（Al2O3）含量為15%時(shí)的CaO-SiO2-MgOAl2O3四元渣系相圖，爐渣的熔化溫度低、穩(wěn)定性好區(qū)域?qū)?yīng)的（MgO）含量最低點(diǎn)為8%。因此，渣中（MgO）含量理論控制范圍為8%～12%。

在目前鋁負(fù)荷條件下，對(duì)爐渣成分要求如下：1）（MgO）含量達(dá)到 9.0%±0.5%；2）渣中 MgO/Al2O3按照 0.55～0.6 范圍控制；3）3＞1.42。

3.6 保證適宜的爐溫，保證渣鐵熱量

對(duì)于1 000 m3級(jí)的高爐，目前實(shí)際生產(chǎn)中爐渣中Al2O3含量一般高于16%，試驗(yàn)得知，熱量較低時(shí)，爐渣黏度＞1 Pa·s，基本不符合高爐冶煉對(duì)爐渣黏度的要求。當(dāng)渣溫升至1 500℃時(shí)，爐渣黏度隨渣中Al2O3含量的增加而升高的趨勢(shì)放緩，即使Al2O3含量達(dá)到18%，仍可獲得較低的爐渣黏度?？梢?jiàn)，在實(shí)際生產(chǎn)中，要保證渣鐵有良好的流動(dòng)性，必須有足夠的物理熱。對(duì)于1 000 m3級(jí)的高爐渣鐵物理熱控制在1 500℃左右已足夠，雖然提高渣鐵溫度后爐渣黏度降低，但從實(shí)踐來(lái)看渣鐵溫度超過(guò)1 500℃后，實(shí)際爐溫相對(duì)偏高，不利于燃耗的降低，同時(shí)影響鐵水流動(dòng)性。

4 生產(chǎn)情況

通過(guò)對(duì)工藝參數(shù)的調(diào)整，克服了大幅配加塞礦等高鋁礦之后渣中鋁上升對(duì)高爐冶煉的影響，針對(duì)渣中鋁升高后的生產(chǎn)特點(diǎn)，從穩(wěn)定爐料結(jié)構(gòu)入手，系統(tǒng)分析高爐生產(chǎn)關(guān)鍵控制點(diǎn)，為保證渣中鋁升高后，高爐冶煉能正常進(jìn)行，開發(fā)的高鋁礦冶煉技術(shù)保證了爐缸均勻活躍，實(shí)現(xiàn)了1 000 m3高爐長(zhǎng)期高效穩(wěn)定生產(chǎn)。

1）燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量提升。開發(fā)高鋁礦條件下的燒結(jié)配礦技術(shù)，研究各類鐵礦粉焙燒性能和綜合性價(jià)比，降本增效。在成分預(yù)算和定期調(diào)整的基礎(chǔ)上優(yōu)化與固化燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了高效低成本燒結(jié)配礦，保證了燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，改進(jìn)后產(chǎn)量提高了3%，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提高0.4%。

2）實(shí)現(xiàn)了高爐穩(wěn)定順行。一系列措施的實(shí)施基本保證了爐況的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，但由于為了適應(yīng)高爐高鋁渣冶煉的特點(diǎn)，采取了降低品位、提高渣比并相應(yīng)提高爐溫的措施，焦比及燃料比略有增加；而塞礦等高鋁礦相較于主流礦粉有較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，雖然燃耗略有上升，但入爐礦料成本大幅降低，仍然降低了生鐵成本。

Production Practice of 1 000 m3BF Smelting High Aluminum Ore

ZHAO Hongyu，WANG Hui，JI Guanggang
（The Ironmaking Plant of Laiwu Branch of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu 271104，China）

TQ522.16

A

1004-4620（2017）05-0010-03

2017-06-13

趙洪雨，男，1968年生，1993年畢業(yè)于鞍山鋼鐵學(xué)校鋼鐵冶金專業(yè)?，F(xiàn)為山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠生產(chǎn)科科長(zhǎng)，工程師，從事煉鐵工藝技術(shù)及生產(chǎn)調(diào)度工作。

blast furnace;high alumina ore;ore proportioning;slag performance