宋宇輝 李曉東 李志剛 張恒 賈海波

摘 要：隨著國(guó)家持續(xù)嚴(yán)格的環(huán)保政策，提高高爐爐料中的球團(tuán)礦配比，逐漸成為未來(lái)煉鐵發(fā)展的新趨勢(shì)，新興鑄管為實(shí)現(xiàn)1 280 m3高爐的低碳冶煉和穩(wěn)定順行，大力發(fā)展球團(tuán)礦的入爐比率、冶金性能和產(chǎn)品質(zhì)量，提出了配加滄州新興堿性球團(tuán)，提高高爐球團(tuán)礦入爐比例的工業(yè)試驗(yàn)。主要探討現(xiàn)代高爐爐料結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)，以及提高入爐球團(tuán)比例造成的影響。實(shí)踐表明，將1 280 m3高爐爐料中的球團(tuán)礦配比由的13%左右提高到30%，從送風(fēng)制度、裝料制度、熱制度以及造渣制度等方面入手，優(yōu)化操作制度，爐況順行良好，產(chǎn)量及燃料消耗等指標(biāo)都有明顯改善，煉鐵綜合成本降低，高爐節(jié)能減排效果明顯。

關(guān)鍵詞：大比例球團(tuán)；高爐；操作制度

PRACTICE OF ADDING CANGZHOUNEW ALKALINE PELLET TO 1 280 m3 BF IN XINXING DUCTILE IRON PIPES CO.LTD

Song Yuhui? ? Li Xiaodong? ? Li Zhigang? ? Zhang Heng? ? Jia Haibo

（Xinxing Ductile Iron Pipes Co.Ltd.? ? Wu'an? ? 056308，China）

Abstract：With the continuous and strict environmental protection policy of our country， increasing the proportion of pelletizing ore in blast furnace burden has gradually become the new trend of iron-making development in the future， in order to improve the blast furnace pellet feeding ratio， metallurgical properties and product quality， the industrial experiment of adding new alkaline pellets from Cangzhou to improve the blast furnace pellet feeding ratio was put forward. This paper mainly discusses the development trend of burden structure of modern blast furnace and the influence of increasing the proportion of pelletizing. The practice shows that the pelletizing proportion in the burden of 1 280 m3 blast furnace is increased from about 15% to 30% ， and the operation system is optimized from the aspects of air supply system， charging system， heat system and slag making system， etc ， the furnace running smoothly is good， the output and fuel consumption are improved obviously， the comprehensive cost of ironmaking is greatly reduced， and the effect of energy saving and emission reduction of blast furnace is obvious.

Key words：large-scale pellet; blast furnace; operation system

1? ? 現(xiàn)? ? 狀

目前在我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的指引下，高爐作為鋼鐵行業(yè)的排污大戶，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排迫在眉睫，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，提高高爐入爐球團(tuán)礦配比有著非常重要的意義。

發(fā)達(dá)國(guó)家很早就大力發(fā)展球團(tuán)礦生產(chǎn)技術(shù)，煉鐵爐料中球團(tuán)礦的配比逐漸提高北美地區(qū)高爐球團(tuán)比例已達(dá)到100%，燃料比降至460 kg/t，我國(guó)由于歷史原因，高堿度燒結(jié)礦生產(chǎn)規(guī)模太大，形成了高堿度燒結(jié)礦加酸性球團(tuán)礦的爐料結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)高比例球團(tuán)礦冶煉技術(shù)起步較晚，目前平均水平13%，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家入爐球團(tuán)比例有較大差距。

球團(tuán)礦作為高爐煉鐵的優(yōu)質(zhì)原料，比燒結(jié)礦更能滿足高爐精料的要求，球團(tuán)工序更符合鋼鐵綠色發(fā)展戰(zhàn)略的需要。燒結(jié)工序是長(zhǎng)流程鋼鐵生產(chǎn)中最主要的廢氣污染源，除排放顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等常規(guī)污染物外，還排放二噁英、氟化物和一氧化碳等特征污染物。而帶式焙燒球團(tuán)礦工序能耗僅為15 kgce/t，是燒結(jié)工序能耗的33%，噸產(chǎn)品可降低高爐工序能耗50 kgce/t，總計(jì)噸球降低能耗80 kgce/t，每噸球團(tuán)可以降低CO2排放達(dá)200 kg，對(duì)鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排有明顯的推進(jìn)作用。提高優(yōu)質(zhì)球團(tuán)礦入爐比例，提升煉鐵品質(zhì)，既是當(dāng)前形勢(shì)所需，又是未來(lái)的發(fā)展方向。

2? ? 工業(yè)試驗(yàn)

此次工業(yè)試驗(yàn)，以提高高爐入爐球團(tuán)礦入爐比例為目標(biāo)，采用滄州新興高性能堿性球團(tuán)礦，通過(guò)優(yōu)化高爐操作制度，將球團(tuán)礦入爐比例由13%提升至30%。

2.1? ? 帶式焙燒機(jī)工藝生產(chǎn)球團(tuán)的優(yōu)勢(shì)

目前正在使用的球團(tuán)工藝中，帶式焙燒機(jī)系統(tǒng)約占世界球團(tuán)產(chǎn)量的55%-60%，在采用赤鐵礦粉為原料的球團(tuán)工藝中，76%為帶式焙燒機(jī)系統(tǒng)。

由于干燥、預(yù)熱、焙燒、冷卻全部工藝過(guò)程在一臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行，球團(tuán)在帶式焙燒機(jī)上是相對(duì)靜止的，料末量的產(chǎn)生大大降低，而且不會(huì)產(chǎn)生鏈箅機(jī)-回轉(zhuǎn)窯工藝中的結(jié)圈及大塊問(wèn)題，從而保證球團(tuán)礦的粒度均勻含粉少；無(wú)論是理化性能指標(biāo)和外觀，都體現(xiàn)了高標(biāo)準(zhǔn)和一致性，這是現(xiàn)代高爐生產(chǎn)的必要條件。由于沒(méi)有預(yù)熱后球的轉(zhuǎn)運(yùn)，對(duì)預(yù)熱后球的強(qiáng)度沒(méi)有要求，從而可以降低黏結(jié)劑消耗量，提高球團(tuán)品位，滄州新興帶式焙燒堿性球團(tuán)礦與自產(chǎn)鏈篦機(jī)回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的球團(tuán)相比，鐵品位高2.39%；預(yù)熱段和焙燒段裝有多個(gè)燃燒器，便于精確控制溫度，更換原料時(shí)容易采用不同焙燒溫度及溫度梯度，從而實(shí)現(xiàn)球團(tuán)高冷態(tài)強(qiáng)度，粉化率低，可長(zhǎng)途運(yùn)輸。

2.2? ? 試驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)前期，成立高爐配加滄州新興堿性球團(tuán)攻關(guān)組，并制定高爐配加滄州新興堿性球團(tuán)方案，要求攻關(guān)組統(tǒng)籌抓好各類風(fēng)險(xiǎn)防范，落實(shí)落細(xì)各項(xiàng)措施，全力以赴做好高爐高比例球團(tuán)礦試驗(yàn)的準(zhǔn)備工作。

2022年8月29日，1 280 m3高爐開(kāi)始高比例球團(tuán)礦冶煉試驗(yàn)，試驗(yàn)前入爐爐料結(jié)構(gòu)為87％燒結(jié)礦+13％本廠酸性球團(tuán)礦。試驗(yàn)期內(nèi)，首先用滄州新興的堿性球團(tuán)礦代替自產(chǎn)酸性球團(tuán)礦，并逐步提高球團(tuán)礦比例，高爐配吃滄州新興堿性球團(tuán)后爐況順行狀態(tài)明顯好轉(zhuǎn)，9月27日，機(jī)燒比例逐步降至70.14%，球團(tuán)比例逐步加至30%左右，其中滄州新興堿性球團(tuán)比例28.65%，本廠酸性球團(tuán)比例1.21%。

2.3? ? 優(yōu)化操作制度

球團(tuán)礦比例提高后，爐料結(jié)構(gòu)變化較大，相應(yīng)爐內(nèi)氣流、溫度場(chǎng)分布也會(huì)發(fā)生較大變化，如不及時(shí)正確地調(diào)整，可能會(huì)造成爐況波動(dòng)甚至爐況失常[2]。

2.3.1? ? 送風(fēng)制度

球團(tuán)礦平均粒度小、粒度均勻、易滾動(dòng)、自然堆角小等特點(diǎn)，在高爐布料時(shí)易使?fàn)t料滾向中心和邊緣，從而造成抑制中心和邊緣煤氣流的發(fā)展。

試驗(yàn)過(guò)程中，隨著球團(tuán)比例由15%提高至30%過(guò)程中，從爐內(nèi)成像看，邊緣氣流逐漸發(fā)展，中心氣流逐漸減弱，并且爐內(nèi)煤氣流不穩(wěn)定，導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)靜壓波動(dòng)大，時(shí)有小塌料、小管道等異常爐況。經(jīng)攻關(guān)小組討論，加長(zhǎng)風(fēng)口長(zhǎng)度并風(fēng)口面積由0.1 989 m2縮小至0.1 973 m2，提高風(fēng)量由3 250 m3/min提升至3 350 m3/min，提升鼓風(fēng)動(dòng)能，由13 000 kg·m2/s2 提高至15 000 kg·m2/s2，控制邊緣氣流發(fā)展，保障中心氣流暢通，新興鑄管1 280 m3高爐22個(gè)風(fēng)口布局情況如表2所示。

2.3.2? ? 裝料制度

隨著球團(tuán)入爐比例的提高，因球團(tuán)滾動(dòng)性好，安息角小，會(huì)引起高爐料層分布不均勻，1 280 m3高爐的布料矩陣為C（30°28°25°22°19° 32224）O（31°29.5°28°26.5°24.5° 23322），在高爐布料時(shí)在中心焦擋位內(nèi)側(cè)增加布焦擋位，焦炭布料禁止將尾焦布在內(nèi)環(huán)。在最小礦角內(nèi)焦碳布置6圈，礦石環(huán)帶內(nèi)側(cè)形成“焦壩”，阻擋球團(tuán)礦向中心的滾動(dòng)，保持中心氣流的穩(wěn)定，兼顧邊緣氣流。試驗(yàn)過(guò)程中，上部調(diào)劑主要通過(guò)移動(dòng)礦平臺(tái)來(lái)調(diào)整煤氣流分布，焦平臺(tái)不做調(diào)整，新興鑄管1 280 m3高爐焦布料情況如圖1所示。

優(yōu)化槽下球團(tuán)和燒結(jié)的排料順序，采用“燒結(jié) + 球團(tuán) + 燒結(jié) + 球團(tuán) + 燒結(jié)”的布料方式。將易于流動(dòng)的球團(tuán)分割，減少了大量球團(tuán)集中布入后對(duì)高爐料面穩(wěn)定性的沖擊，大大降低了料面的流動(dòng)性，提高了氣流分布的穩(wěn)定性，從而起到降低壓差，促進(jìn)順暢下料的作用[3]。

2.3.3? ? 熱制度

由于球團(tuán)礦的軟熔溫度低（見(jiàn)表3），當(dāng)球團(tuán)比例增加時(shí)，軟熔帶上移，壓差升高，煤氣上升阻力增加，對(duì)爐況順行造成很大影響。為保證爐缸熱量集中，提高爐內(nèi)富氧率，由原來(lái)的5.5%提高至6.3%左右，同時(shí)維持風(fēng)溫在1 180～1 200 ℃，維持理論燃燒溫度在2 200 ℃左右，同時(shí)高溫帶下移，使軟熔帶保持在爐腹至爐腰間，試驗(yàn)過(guò)程中，要求鐵水w（Si）控制在0.2%～0.4%范圍內(nèi)，鐵水溫度達(dá)1 500～1 510℃。

2.3.4? ? 造渣制度

隨著入爐球團(tuán)比例增加至30%，綜合品位由54.82提升至56.03，渣比由430 kg/t降低到400 kg/t左右，渣比降低可減少爐內(nèi)熱量的支出，降低噸鐵能耗，并且有利于提高爐內(nèi)料柱的透氣性，降低煤氣阻力。為保障爐渣的脫硫能力，提高爐渣中鎂鋁比，由初期的0.48提高到0.50，爐渣R4由0.97逐步提升至1.00，鐵水（s）控制在0.02％～0.04％，生產(chǎn)試驗(yàn)中爐缸工作活躍，鐵水質(zhì)量穩(wěn)定，1 280 m3高爐鐵水和爐渣主要成分如表4、表5所示。

3? ? 生產(chǎn)效果

3.1? ? 高爐生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比

配加滄州新興帶式焙燒堿性球團(tuán)后，球團(tuán)比例加至30%，入爐品位提高1.21%，渣量降低30 kg/t，下部送風(fēng)配合調(diào)整，加長(zhǎng)風(fēng)口提高風(fēng)速，高爐透氣性轉(zhuǎn)好，風(fēng)量提高78 m3/min，煤比增加8 kg/t，產(chǎn)量提高111 t/d，焦比降26 kg/t，燃料比降低15 kg/t，各項(xiàng)生產(chǎn)參數(shù)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)得到較大改善提升，1 280 m3高爐主要指標(biāo)對(duì)比情況如表6所示。

3.2? ? 入爐品位提高后，鐵水的輸入成本變化

使用滄州堿性球后輸入成本降低22.33元/t。其中，主材升高26.44元/t，品位提高后，渣比降低有利于提升煤比，燃料成本降低為48.77元/t（見(jiàn)表7、表8）。

4? ? ?結(jié)? ? 語(yǔ)

實(shí)踐表明，采用滄州新興高性能的堿性球團(tuán)礦，將1 280 m3高爐爐料中的球團(tuán)礦配比由15%提高到30%是完全可行的，大比例球團(tuán)冶煉過(guò)程中，充分考慮球團(tuán)易滾動(dòng)、易軟熔、品位高、易還原的特點(diǎn)，通過(guò)上下部操作制度的配合，穩(wěn)定煤氣流，通過(guò)匹配好造渣制度與熱制度，1 280 m3高爐在高品位低渣比的生產(chǎn)條件下取得良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，促進(jìn)高爐節(jié)能減排。下一步計(jì)劃逐步將滄州新興球團(tuán)的比例增加至37%，加上13%自產(chǎn)的球團(tuán)，使入爐比例保持在50%左右。發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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