高爐爐料要求及燒結(jié)技術(shù)現(xiàn)狀

陳 宇

（中冶長天國際工程有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410000）

高爐爐料要求及燒結(jié)技術(shù)現(xiàn)狀

陳 宇

（中冶長天國際工程有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410000）

高爐是利用碳從鐵的氧化物中還原出鐵的一種豎爐生產(chǎn)技術(shù)，主要產(chǎn)品是提供煉鋼用的鐵水。高爐煉鐵是以精料為基礎(chǔ)，燒結(jié)礦作為高爐爐料最主要的成分，其質(zhì)量的優(yōu)劣程度直接決定了最終鋼鐵成品質(zhì)量的好壞，所以，提高燒結(jié)礦成品的質(zhì)量，是高爐生產(chǎn)的首要任務(wù)。

高爐爐料；燒結(jié)礦；質(zhì)量

高爐是一種豎爐生產(chǎn)技術(shù)，利用碳(主要以焦炭形式)從鐵氧化物中還原出鐵，其主要產(chǎn)品是鐵水，副產(chǎn)品是爐渣和煤氣。影響高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的因素有很多，其中精料技術(shù)水平對(duì)高爐煉鐵生產(chǎn)的影響率占70%左右，所謂高爐煉鐵精料是指原料在進(jìn)入高爐前，優(yōu)化其質(zhì)量，使之成為能滿足高爐強(qiáng)化冶煉要求的爐料。一般的，采取的高爐精料技術(shù)，體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）入爐礦石含鐵品位要高：主要表現(xiàn)為燒結(jié)球團(tuán)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度要高，燒結(jié)礦的堿度要高（一般在1.8～2.0）。

（2）高爐入爐原料中熟料的比例要高。熟料是指燒結(jié)礦、球團(tuán)礦。

（3）入爐原料中＜5mm粒度要小于總量的5%。

（4）入爐料粒度應(yīng)偏小，最佳粒度表現(xiàn)為燒結(jié)礦25～40mm，焦炭為20～40mm，易還原的赤鐵礦和褐鐵礦粒度在8～20mm。

（5）入爐料的粒度要均勻，這樣可以減少入爐料的填充性并提高爐料的透氣性。

（6）入爐原料的化學(xué)成分和物理性能要穩(wěn)定，波動(dòng)區(qū)間小。目前，保證原料場(chǎng)的合理儲(chǔ)存量（保證配礦比例不大變動(dòng)），或者建立中和混均料場(chǎng)是保證高爐料成份穩(wěn)定的有效手段。

（7）鐵礦石，焦炭中含有有害雜質(zhì)要少。特別是對(duì)S、P的含量需要加以嚴(yán)格控制。

（8）鐵礦石的冶金性能要好。冶金性能是指鐵礦石的還原度應(yīng)大于60% ；鐵礦石的還原粉化率應(yīng)當(dāng)?shù)停坏V石的荷重軟化點(diǎn)要高，軟熔溫度的區(qū)間要窄，礦石的滴熔性要溫度高，區(qū)間窄。

1 我國目前高爐妒料結(jié)構(gòu)的主要形式

1.1 高堿度燒結(jié)礦搭配酸性球團(tuán)礦形式

這是我國高爐采用了多年的一種主要形式，鞍鋼繼1990年進(jìn)行的采用70%高堿度燒結(jié)礦配30%酸性球團(tuán)礦爐料結(jié)構(gòu)的工業(yè)試驗(yàn)成功后，部分大型高爐(2500m3級(jí))采用75%堿度為1.85左右的燒結(jié)礦配加25%酸性球團(tuán)礦的爐料結(jié)構(gòu)與采用100% 自烙性燒結(jié)礦指標(biāo)比較，利用系數(shù)提高l7%～20% ，綜合焦比平均低40kg/t。

1.2 高堿度燒結(jié)礦搭配酸性球團(tuán)礦和塊礦的形式

這種形式的爐料在我國煉鐵界也較為普遍，寶鋼1985年：燒結(jié)礦85% ，球團(tuán)礦5.0% ，塊礦10.0% ，系數(shù)1.764 t/m3·d；1999年燒結(jié)礦76.1%，球團(tuán)礦7.9% ，塊礦16.0% ，系數(shù)2.257 t/m3·d。由于過多的使用塊礦，其指標(biāo)水平仍有較大差距。

2 國內(nèi)外燒結(jié)生產(chǎn)現(xiàn)狀

目前，我國已投產(chǎn)3000m3以上容積高爐43座，4000m3以上高爐21座，高爐冶煉設(shè)備的大型化，對(duì)原料的質(zhì)量要求在不斷的提高。在全球12億噸燒結(jié)礦產(chǎn)量中，我國約產(chǎn)燒結(jié)礦10億噸左右，所占比例83.3%，國內(nèi)現(xiàn)有各種規(guī)模燒結(jié)機(jī) 1240 余臺(tái)，燒結(jié)機(jī)總面積11000m2，其中500m2以上不小于7臺(tái)，最大燒結(jié)面積達(dá)到了660m2。

高爐生產(chǎn)對(duì)燒結(jié)礦的質(zhì)量要求如表1所示。

表1 燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)（DI＞6.3mm） %

高爐生產(chǎn)對(duì)燒結(jié)礦的粒度要求如表2所示。

高爐生產(chǎn)對(duì)燒結(jié)礦低溫還原分化性（RDI）的要求如表3所示。

表2 燒結(jié)礦粒度

表3 低溫還原分化性（RDI）

燒結(jié)生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀如下。

為了滿足高爐生產(chǎn)對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量的要求，并結(jié)合當(dāng)前國際市場(chǎng)鐵礦石的行情，燒結(jié)技術(shù)也在不斷的探究和摸索中提高，目前，國內(nèi)普遍采用的燒結(jié)生產(chǎn)技術(shù)有如下幾種。

（1）厚料層燒結(jié)。采用厚料層，即燒結(jié)機(jī)料層超過了700mm，有的甚至高達(dá)800mm，由于料層自動(dòng)蓄熱的作用，料層溫度隨料層高度的提高而升高，即可進(jìn)行低溫?zé)Y(jié)，又可大幅度改善燒結(jié)礦質(zhì)量，降低返礦量，節(jié)約能耗，改善環(huán)保條件。

（2）噴灑CaCl2溶液。將CaCl2溶液噴灑在一定溫度的燒結(jié)礦上，待水分蒸發(fā)后，溶質(zhì)結(jié)晶或晶體吸附在燒結(jié)礦表面及孔隙中，從而形成一層保護(hù)膜，能有效抑制燒結(jié)礦的低溫還原粉化率。

（3）熱風(fēng)點(diǎn)火工藝。熱風(fēng)點(diǎn)火工藝是從環(huán)冷機(jī)高、中溫段廢氣出口接出高溫廢氣（200～300℃），經(jīng)過一臺(tái)多管除塵器和一臺(tái)高溫引風(fēng)機(jī)，將熱風(fēng)送至點(diǎn)火保溫爐作為助燃空氣和點(diǎn)火保溫，同時(shí)送至點(diǎn)火保溫爐后段的熱風(fēng)罩內(nèi)進(jìn)行熱風(fēng)燒結(jié)，以提高表層燒結(jié)礦質(zhì)量。該工藝以熱風(fēng)形式回收燒結(jié)礦的余熱，彌補(bǔ)了燒結(jié)過程所需的部分熱量，從而減少固體燃料的使用量，起到節(jié)能的作用。

（4）煙氣循環(huán)工藝。面對(duì)日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，國家環(huán)保部門要求燒結(jié)煙氣排放的SO2的濃度低于200mg/m3，為此，燒結(jié)工藝在不斷探索中發(fā)現(xiàn)，將煙氣進(jìn)行循環(huán)能有效的降低SO2的排放濃度。燒結(jié)煙氣循環(huán)工藝分為內(nèi)循環(huán)工藝和外循環(huán)工藝，內(nèi)循環(huán)工藝取風(fēng)為直接從風(fēng)箱支管取風(fēng)，外循環(huán)為從主抽風(fēng)機(jī)后取風(fēng)，對(duì)燒結(jié)用風(fēng)加以循環(huán)利用，以達(dá)到SO2富集的目的，同時(shí)煙氣廢熱得到利用。而為了提高燒結(jié)料層用風(fēng)的風(fēng)溫和氧含量，又將環(huán)冷機(jī)中低溫段的熱廢氣也兌入到這部分煙氣中混勻，然后一并進(jìn)入燒結(jié)機(jī)臺(tái)車面的循環(huán)煙罩內(nèi)，再次通過料層參與到燒結(jié)過程中。燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)能減少固體燃料的消耗，充分利用了環(huán)冷廢氣的熱能，外排廢氣量也隨之減少30%～50%，同時(shí)，SO2、 NOx、二惡英、粉塵、碳氧化物、重金屬等污染物的排放量均有所降低，對(duì)脫硫工藝也起到一定的幫助。

3 展望與結(jié)論

我國鋼鐵業(yè)以產(chǎn)量增加為目標(biāo)的低水平粗放式發(fā)展，對(duì)環(huán)境影響的嚴(yán)重和高能耗，給鋼鐵業(yè)的節(jié)能減排、可持續(xù)性發(fā)展帶來了嚴(yán)重的問題，為防止引發(fā)生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化，需大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，淘汰落后裝備，整合資源，將鋼鐵系統(tǒng)設(shè)備大型化，盡量減少制造過程中不必要的輸入和輸出，降低資源負(fù)荷和能源負(fù)荷，盡可能利用生產(chǎn)過程中的排放物、廢棄物、剩余能進(jìn)行過程間的體系設(shè)計(jì)。

2012年6月27日，我國正式發(fā)布《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB28662-2012），這標(biāo)志著我國對(duì)鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排提出了更高要求，燒結(jié)生產(chǎn)需嚴(yán)格控制PM2.5和CO2的排放，脫硫脫硝技術(shù)及高效除塵系統(tǒng)的研發(fā)迅猛發(fā)展，有利于實(shí)現(xiàn)水凈天藍(lán)的目標(biāo)。

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1671-0711（2017）04（下）-0121-02