低品質燒結礦在高爐冶煉中的應用

田桂秋（天津天鐵冶金集團有限公司煉鐵廠生產技術部,河北涉縣 056404）

低品質燒結礦在高爐冶煉中的應用

田桂秋（天津天鐵冶金集團有限公司煉鐵廠生產技術部,河北涉縣 056404）

敘述了低品質燒結礦在天鐵高爐中的應用。通過改善燒結礦粒級組成，提高燒結礦強度，在煤粉中添加輕燒白云石混合噴吹、提高風溫、大富氧操作等關鍵技術措施，有效地解決了低品質燒結礦所引發的硅高、渣量多的難題，保證高爐穩定順行，降低了生產成本。

鐵礦石 燒結礦 品位 高爐 冶煉 白云石

1 前言

現代冶金工藝過程中，優化配礦結構是鐵前系統整個工序中非常重要的環節。由于各種來源的鐵礦石品質的高低，有害雜質含量的多少，造渣成分的差異，都是客觀存在的，因而應根據鐵礦粉的基礎特性進行配礦調整、中和混勻和工藝優化，保證燒結礦適宜的含鐵品位、較高的機械強度、良好的冶金性能，以達到高爐冶煉長周期穩定順行，降低生產成本的目的。

2010年以來，受市場影響，鐵前成本增加，天鐵采購低成本原燃料，受此影響燒結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指標為突破口的低品質燒結礦高爐冶煉技術攻關，使高爐穩定順行，冶煉成本大幅下降。

2 低品質燒結礦

天鐵燒結礦全部采用進口富礦和雜礦生產，燒結料主要有高堿度燒結礦和酸性燒結礦。一直以來，堿性燒結礦品位在55%～56%之間，堿度在（1.90±0.5）倍，酸性燒結礦品位在60%，堿度在（0.70±0.5）倍。低品質燒結礦技術開發以后，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 燒結礦攻關前后主要成分比較

2.1 逐步降低燒結品位

與常規燒結相比，開發低品質燒結礦技術，其礦物結構、理化性能，尤其是在工藝條件上有著較大差異。從表1可以看出低品質燒結礦品位低、SiO2和Al2O3含量高。高硅、高鋁礦種的大量配用是否影響燒結礦綜合質量，甚至從根本上影響高爐爐況的順行，從而因維護爐況的順行而增加焦炭的消耗量，這些都沒有可借鑒的經驗，唯有采取審慎可控的態度，嚴格根據高爐生產實際情況和生鐵成本核算進行實時調整。為此，堿性燒結礦從4月份以55.5%→54.5%→54.0%→53.5%→52.0%→51.0%的步驟逐步下調品位；酸性燒結礦品位一次下調到57%，堿度下調到0.65。

2.2 穩定燒結礦質量

由于大比例配用低品質印度粉和使用含脫S鋼渣、轉爐鋼渣、脫Zn渣、鋼灰等含鐵固廢的混勻礦，給燒結礦質量帶來很大影響。為保證燒結礦轉鼓強度和入爐粒級組成滿足要求，天鐵加大管理力度，每天跟蹤檢測燒結成品礦粒級組成和強度，確保高爐槽下燒結礦應滿足5～10 mm粒級含量≤28%，轉鼓強度堿燒≥72%，酸燒≥68%。一旦指標出現異常，及時將信息反饋到高爐，較好地規避了燒結礦成分波動所帶來的影響。2011年上半年，燒結礦主要指標為：合格率94.92%，全鐵穩定率99.05%，堿度穩定率95.79%，堿燒轉鼓73.25%，酸性燒結轉鼓68.33%，基本實現了“粗料精做”，較好地滿足了高爐冶煉要求。

3 高爐冶煉

燒結礦品位降低后，給高爐冶煉操作帶來一個新的生產平衡。高爐操作上通過實施幾項關鍵技術措施，采取高風溫、高頂壓、大富氧、熔劑混合噴吹、噴灑燒結、焦炭鈍化劑等措施，突破了硅高、鋁多、渣多的技術瓶頸，保證了高爐穩定順行，主要技術指標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。天鐵高爐主要技術指標詳見表2。

3.1 煤粉添加熔劑助燃

低品質燒結礦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，在風口回旋區直接發生造渣反應。造渣反應式如下：

表2 天鐵高爐主要技術指標

上述造渣反應需要吸收爐缸大量的物理熱，為高爐進一步提高風量、風溫和富氧量提供理論基礎。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性，又使爐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,天鐵進行風口噴吹輕燒白云石粉工業試驗。通過汽車運輸輕燒白云石粉到原料煤場，鏟車進行平鋪混勻，然后隨原煤一起磨制，在試驗期間白云石的制備、可磨、輸送等都沒有對噴吹系統造成影響。試驗期間高爐煤比從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，高爐休風觀察風口區結焦現象明顯減少，焦比降低。煤粉配加白云石后高爐主要燃料指標的對比情況見表3。

表3 煤粉配加白云石效果對比

配加白云石后，煤粉灰分上升2.08%，煤比上升11 kg/t，風溫升高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，利于接受風溫。表3中焦比的增加受高爐冶煉影響較多，如綜合品位、機燒率下降，去除這些影響，配加白云石后實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，利于煤比和風溫的增加，焦比降低。

3.2 高風溫

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

3.3 大富氧操作

因為入爐料品位的降低，高爐冶煉風量減小、渣量增加，為了增加風量和改善透氣性，同時保證煤比的提高，高爐操作采取了提高富氧率來彌補產量的降低。當富氧率提高到3.5%～4.5%時，風量增加300～450 m3/min，煤粉置換比可提高到0.95以上，富氧效益顯現。此外，提高富氧率后，風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性。目前天鐵高爐富氧率在4%左右。

3.4 噴灑燒結、焦炭鈍化劑

3.4.1 由于大量配加低品質的印度礦粉，隨著燒結礦中Al2O3的升高，燒結礦低溫還原粉化率隨之升高，燒結礦中玻璃質增加，強度下降。為此，一方面通過加強燒結操作工藝制度的調整，改善燒結礦強度，另一方面是采用了在高爐運礦皮帶上成品礦噴灑燒結鈍化劑的方法，通過Cl-1在燒結礦表面的化學吸附而產生作用，Cl-1與赤鐵礦中Fe-O鍵的電子效應而形成強烈的π健結合，增強了赤鐵礦抵抗還原過程中應力變化的能力；同時由于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展和延伸，從而降低了燒結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度和反應性指標。

表5 焦炭鈍化劑噴灑前后效果/%

通過噴灑鈍化劑，燒結礦和焦炭指標得到一定程度改善。

3.5 其它措施

煤比提高后，爐缸煤氣量增加，邊緣煤氣流發展，中心煤氣流不足，通過適當縮小風口面積，保持一定鼓風動能，增加回旋區長度，提高高爐透氣性。保持高頂壓操作，將頂壓控制在0.55倍風壓以上，目前煤氣中CO2≥19%。通過上、下部高爐操作制度的調整，爐缸初始煤氣流得到合理分布，保證了高爐的穩定順行。

4 結束語

低品質燒結礦應用于天鐵高爐冶煉，通過不斷改善燒結礦粒級組成、燒結礦和焦炭噴灑鈍化劑，提高了原燃料轉鼓強度和冶金性能，確保了高爐爐況的長周期穩定順行。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，風溫增加25℃，富氧率增加1%，煉鐵成本降低，消除了部分因燒結礦品位下降、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礦替代高價礦生產所產生的巨大經濟效益。

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.

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（收稿 2011－10－08責編崔建華）

田桂秋，工程師，2001年畢業于鞍山鋼鐵學院鋼鐵冶金專業，現在天津天鐵冶金集團有限公司煉鐵廠生產技術部工作。