浅谈高炉炼铁原燃料质量改善对策

刘 鑫

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063200）

1 相关概况

某钢厂高炉正式投入以来，生铁产量、利用系数、入炉焦比等各项指标均达到设计要求，高炉运行一直保持稳定健康状态。然而，随着市场以及原燃料采购等多个因素的影响，高炉炼铁原燃料质量持续下降，特别是焦炭热性能以及烧结矿成分占比波动都是比较大的，对于高炉的顺利运行以及技术经济指标都会造成十分严重的冲击。所以，对高炉实施原燃料管理，全面提升富氧以及顶压，还有风温，持续扩大矿批等系列措施，从而通过炉外原燃料的管控措施实现炉内的高效运行。

2 原燃料质量变化对高炉炼铁的影响

有数据统计显示，截至2020年上半年，在72个重点企业统计（包含12个单位没有经营炼铁业务）当中有36个钢铁企业每年的炼铁工序能耗相比较往年升高了很多，最大升幅达到了64kg/t，而且升幅超过了24kg/t，实现指标升幅的企业一共达到了21个。另外，还有42家企业入炉焦比明显升高，最大的升幅达到了125kg/t。从炉外角度分析，导致以上变化的根本原因就是由于炼铁原燃料质量变差了。

最近几年来，国内工业水平虽然在不断提升，但是和其他发达国家比较，我国的冶金焦质量依然比其他国家低很多，尤其是灰份比较低（通常维持在8%左右），而且M10比较低（维持在6%到7%之间），还有，含硫量也比较低（＜0.6%）。此外，国内高炉炼铁厂对于提升高焦炭的质量存在认识不够的问题，这也是导致我国高炉炼铁技术经济指标相比较国外先进国家来说存在巨大差距的主要原因之一。对此，一些大型高炉炼铁厂应当充分认识到，应用大高炉必须提升焦炭质量，因为大高炉对焦炭质量方面做出的要求必然要比中小高炉高出许多。如果高炉扩容了，各项经济指标可能会持续变差，因此，很多企业在提升经济技术指标方面都承受过十分深刻的教训。从目前情况来看，很多中小高炉使用的焦炭质量都会比大高炉高出很多，也能够创造出更好的炼铁技术经济指标，这个问题，应当引导国内大高炉企业的重视。

高炉原燃料—烧结矿、球团矿的质量好坏也是衡量高炉能否正常运行的重要指标，从具体的生产实践可以看出，烧结以及球团转鼓指数如果每提升1%，那么高炉产量就能够提升1.9%。此外，高炉炼铁对于原燃料的颗粒度也有着非常高的要求，要求颗粒度比较小，而且要均匀，颗粒大小要稳定。并且，粒度上限规定的具体区间应当非常窄，必须控制大块颗粒混入其中。此外，天然矿石块矿入炉粒度从以前的10mm~40mm下降到了8mm~30mm的时候，那么高炉的掺量就可以增加到9.6%，而且焦比将会下降3.1%。此外，入炉矿品位以及碱度也会对高炉炼铁的质量带来影响。

3 提升原燃料质量的有效措施

3.1 提高焦炭质量的措施

第一，优选炼焦煤以及优化配煤比。我们应当对硬煤以及非焦煤重新细磨，并且和入炉煤混匀之后再使用，可以有效提升焦炭强度。要把装炉煤的其中一部分做好压块成型处理，在进行压块成型处理的时候还可以添加一些焦油，比如可以采取混均以及压成煤球等具体的方法进行处理，还要和散状煤料进行混合之后装入炉内进行炼焦，获得的效果和捣固炼焦是十分相似的，所达到的煤密度能够达到800km/m³，有助于提升焦炭质量。把炼焦煤放入到焦炉外进行捣固，能够让堆积密度提升到950kg/m³~1150kg/m³，能够有效提升焦炭M40的数值至少1%~6%，而且还能够降低M10值大约2%~4%，也能至少提升1%~6%的CSK数值。第二，采用干法熄焦的做法，能够让焦炭M40的数值提升3%到8%，也可以让M10数值降低0.3%到0.8%，而且粒度比较均匀，能够降低反应性。第三，采用水少熄焦的做法。这种做法不仅具备干法熄焦的诸多优点，但是也存在一定的缺陷，比如焦的余热很难回收，而且运行费用也能够有效降低。第四，持续降低焦煤水份，不仅可能节能，同时还能提升焦炭堆积密度。能够让水份占比控制到6%左右，而且让堆积密度也能够提升约4%～7%。

3.2 提升烧结矿质量的措施

相比较其他要素，高碱度烧结矿有着典型的强度好以及含FeO低，而且还原性好以及软化温度比较高的特点，其还原粉化率也比较低。其中，高碱度通常指的是碱度维持在1.8~2.0之间。但是，不同企业应当结合企业自身的情况以及使用矿石的特殊性能来决定企业烧结矿的碱度。比如，通过研究可以看出，第三代烧结矿碱度最好维持在1.39，而且强度最好。此外，烧结矿所用矿粉粒度还应当控制到8mm之下，溶剂以及焦粉的粒度都应当维持在3mm以下，如果粒度高于3mm应当进行重新破碎处理，保证焦粉粒度在0.25mm以下最好，而且粒度越小越好。提升烧结矿质量最为关键的要素是要对原料进行混匀处理，还要进行制粒处理。原料一次混合的时候要控制好水份的配比，比如磁铁矿以及赤铁矿水份的占比维持在7%到9%之间，波动范围应当小于0.5%。此外，一次混合时水量增加的比例应当增加至总量的90%之上，从而保证物流的制粒以及潮湿度。在进行二次混全处理的时候，其主要任务是进行强化制粒处理。一次混合以及二次混合的具体时间比应当是2:1，两次混合的总时长为9分钟。但是，也要结合所处不同企业的具体情况进行处理，比如北方企业如果在冬天进行混合的画，那么要先对混合料进行预热，预热到烧结矿飞起温度的露点之上。也可以把细粒矿粉实现做好制粒处理，之后再和粗粒级组份做出混合。在具体的制粒过程当中，还可以加上些微的皂土。还要对烧结机的点火温度进行有效控制。除此之外，对于烧结机内的料层厚度以及机速，还有减少漏风等各项技术措施加以应用都可以提升烧结矿的质量。

3.3 提升球团矿质量的措施

具体的做法是保证-200网目粒度的精矿粉高于85%，要对粒度较粗的矿数做出润磨。在具体造球的时候可以适当添加一些水分以及皂土，或者是添加一些有机皂土，这种做法有助于矿粉成球以及提升生球强度。另外，也可以使用大型链篦机，使用回转窑培烧工艺能够提升球团矿质量，有助于对球干燥以及焙烧维持均匀和稳定的状态。

4 强化料场科学管理

4.1 优化料场堆存方式

对于料场的各种原燃料，要形成科学的堆存管理，特别是煤料场，品种多，料量大，面积广，要进行模块化管理——即将高炉喷吹煤、国内炼焦煤、进口炼焦煤等按照分割区域堆存，既能避免各个煤种的相互混料风险，又能保证炼焦煤配煤前的入炉质量。在近几年，很多企业已经开始了堆取料机无人化的探索与发展，通过数字化的操作，避免了由于人为的干预造成的原燃料质量的波动。

4.2 料场配套设施的完善

料场的管理是针对原燃料管理的基础性工作，首先是加快完善料场配套设施建设，包括挡风墙、防风网、干雾抑尘设施、消防设施等建设，这样，既能保证高炉原燃料进入料场内的存储质量、减少因为恶劣天气造成的原燃料的损耗，又能保证原燃料的安全存储。此外，还要重视料场的地面问题，将地面铺平压实，硬化，为后续的原燃料盘点工作提供便利条件。

4.3 加快建设原料场信息化管理

原燃料信息系统具有原始数据可靠性高、数据交换方便等待点、能够全面覆盖原燃料入库计量到采制样、化验、统计、核算等主要业务范围，减少原燃料数据人工录入、人工统计、电话查询以及报表的人工传送、提高数据的准确性、及时性和科学性、最终提升料场的实际工作效率。

5 总结

综上文所述，高炉作为原燃料的最终用户，必须坚持“稳定精料和低成本运行”的原则，对质量差、杂质高的原燃料尽可能的少用或不用。面对钢材市场的激烈竞争，对高炉的原燃料一方面争取优质的原燃料资源，严把质量关，另一方面还要从内部挖潜着手，通过科学的改善措施强化入炉前的原燃料质量，确保高炉低运行成本并逐步提升各项经济指标。