低成本高爐煉鐵科學化管理與操作

曹建學 劉寶洋 王根 席志飛

【摘 要】鋼鐵廠要想在這個激烈的市場競爭中獲取更大的經濟效益，其首要條件就是低成本高爐煉鐵。本文筆者主要從混合煤粉噴吹、低燃料比的指標控制、高爐灰的回收利用、合理爐料結構等不同方面對低成本高爐煉鐵的科學管理和操作進行詳細地闡述。

【關鍵詞】低成本；高爐煉鐵；科學管理；操作

【中圖分類號】TF54【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0515-01

近年來，隨著煉鐵廠的發展，造成煉鐵原燃料的資源比較緊缺，煉鐵的成本也在大幅度的上升。隨著社會市場需求的逐漸變化，面臨這個激烈的市場競爭，鋼鐵企業要想在此占有一席之地，獲取更好的經濟效益，其必須要優化原料結構、合理循環地利用煉鐵副產品、減少其生產成本、提高其生鐵質量，真正實現經濟利益的最大化。在本文中筆者主要從混合煤粉噴吹、低燃料比的指標控制、高爐灰的回收利用、合理爐料結構等四個方面對低成本高爐煉鐵的科學管理和操作進行研究和分析，充分挖掘在節能降耗中高爐煉鐵工序的潛能，最大程度地減少高爐煉鐵生產所需的成本。

一、控制高爐低燃料比的指標

把某煉鐵廠的2200m3高爐連續六個月的操作生產數據進行整理和分析，將爐礦失常、原料波動比較大等一些相關的異常數據扣除，從而得出燃燒比、入爐焦比、利用系數和高爐噴煤之間的關系（如圖1所示），通過圖一我們可以得出以下幾個結論：第一，該高爐噴煤比<160kg/tHM時，隨著噴煤比的提升，其焦比會明顯地下降，當高爐噴煤比保持在160kg/tHM左右時，其焦比呈最低狀態，而當噴煤比>160kg/tHM時，若提高噴煤比，焦比則呈現一種緩慢升高的趨勢；第二，當噴煤比<140kg/tHM時，隨著煤比的提升，其燃料比呈現一種下降的趨勢，當煤比>160kg/tHM時，隨著噴煤比的提高，其燃料比會逐漸地升高，由此可見，當噴煤比保持在140kg/ tHM—160kg/tHM的時候，燃料比則會達到最低；第三，隨著噴煤比的不斷升高，其利用系數呈現一種先升高后下降的趨勢，當噴煤比保持在150kg/tHM—160kg/tHM的時候，其利用系數是最高的。

此外，本文還對2200m3高爐連續六個月生產指標的數據進行了聚類分析，通過焦比、利用系數、燃料比以及噴煤比等各項指標數據劃分成為不同的三種狀況（如表一所示），整理分析第二類數據所對應的操作參數，制定最佳的操作目標適宜的操作參數的控制范圍（如表2所示），通過后期的實踐證明，利用表二所制定的參數控制，其高爐燃料比能夠長期穩定在490kg/tHM左右，由此可見，該參數為低成本高爐煉鐵生產提供了一個可量化操作的依據。

二、混合煤粉的噴吹

減少高爐煉鐵生產成本的一個重要舉措就是高爐噴煤，為了提高其噴煤量，可以采取富氧混合煤噴吹法，加強在風口回旋區內煤粉的燃燒率，以此提高其噴吹量，達到減少高爐煉鐵成本的目的。

（一）進行混合煤粉噴吹工藝的相關依據

對各種煤粉的爆炸性、燃燒性以及可磨性等各種性能進行試驗，根據其試驗結果以及以前現場所使用的單一煤種的實際情況，選擇煙煤和無煙煤的混合噴吹施工工藝，在實驗室不同環境中進行混合煤粉噴吹燃燒性能的試驗，其不同配合比條件下混合燃燒率的測定結果主要如圖2所示。

通過圖2我們可以發現，隨著煙煤配比的加大，其混合煤的燃燒率也會顯著地提高，當煙煤配比提升到67%的時候，相對于單一無煙煤，其混合煤粉的燃燒率提升了大約60%，特別是無煙煤A和煙煤搭配的時候，混合煤粉的燃燒率將會有更加顯著的改善，鑒于這種情況，筆者認為在實施混合煤粉噴吹工藝的時候，2200m3高爐可以采用無煙煤A和煙煤的混合噴吹工藝。

要想進一步提高煤粉的噴吹量，其重要的一個措施就是富氧，如圖三所示，對兩種不同混合煤的不富氧和富氧進行比較，在3%富氧的情況下其燃燒率大約提升到了3%—4%，由此來進行推算，使用3%富氧加上混合煤粉噴吹可以使高爐噴吹的混合煤量提升到160kg/tHM，當噴煤量從以前的120kg/tHM提升到現在160kg/tHM時，能夠降低焦比大約32kg/ tHM，在一定程度上能夠顯著減少高爐煉鐵的成本。

三、優化低成本爐料的結構

隨著社會經濟的快速發展，高爐原燃料的化學成分、冶金性能以及種類等都發生了變化，為了達到優質、低耗、高產以及低成本等冶煉目的，必須要優化高爐爐料的結構。針對該煉鐵廠高爐生產指標的實際情況，在符合入爐原料的冶金性能要求上，制定爐料結構優化的相關方案。

針對當前原燃料的采購價格，制定出符合高爐煉鐵需求的最低成本爐料結構方案，為原料采購提供相應的依據，其中高爐原燃料的價格和化學成分主要如表1所示，生產1t生鐵需要燒結礦、塊礦1、塊礦2、塊礦3、球團1、球團2、球團3、煤粉以及焦炭等各種不同的原燃料用量。通過計算統計可以得知，最低燃料比時其差數的控制范圍應該構建相應的約束條件，其主要有以下幾點：第一，產量應該保持在1tHM；第二，爐渣的堿度為1.20±0.05；第三，焦炭負荷在4.7±0.3；第四，渣中的Al2O3質量分數為15.4%±0.5%，MgO質量分數為8.3%±0.5%。

四、高爐灰分類回收利用

要想實現低成本高爐煉鐵生產，必須要進行除塵灰的科學管理和回收利用，其主要可以采用以下兩種方式：第一，因重力除塵灰中含鋅量比較少，可以直接返回燒結配料，而干法布袋除塵灰中的含鋅量比較高，需要進行脫鋅處理后才能返回燒結配料。第二，綜合的回收利用，根據國家高爐煉鐵生產的相關處理方法，可以選用浮選法來進行除塵灰中炭粉的回收，接著通過磁選或者重選方法來進一步地回收含鐵物料，最后對剩余的尾礦進行提取ZnO的處理，將回收的含鐵物料和炭粉再進行燒結原料的循環利用，從而實現低成本高爐煉鐵的目標。

參考文獻

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