1 000 m3高爐高鋁礦冶煉生產實踐

趙洪雨，王 輝，姬光剛

（山鋼股份萊蕪分公司 煉鐵廠，山東 萊蕪271104）

1 000 m3高爐高鋁礦冶煉生產實踐

趙洪雨，王 輝，姬光剛

（山鋼股份萊蕪分公司 煉鐵廠，山東 萊蕪271104）

針對高鋁爐渣難以熔化、黏度增大、流動性變差的缺點，通過改善并優化燒結配礦模型，改善配料結構、穩定爐料結構、改善焦炭質量、控制渣中鎂鋁比、控制渣比等優化并穩定高爐爐料結構，保證好渣鐵熱量，優化高爐上下部調劑等措施，提高燒結礦產量3%、轉鼓指數0.4%的同時，使高爐適應了渣中鋁提高對爐況的影響，保證了爐況的穩定順行。

高爐；高鋁礦；配礦；爐渣性能

1 前言

2013年，山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠高爐配加塞拉利昂礦、高鋁鎳礦及印尼海砂等高鋁經濟礦粉作為降低生鐵成本的重要手段，但是塞拉利昂礦、高鋁鎳礦及印尼海砂等礦粉中Al2O3含量高，而之前高爐一直堅持低鋁冶煉的方式。2012年渣中鋁含量僅為14.68%，在實際生產中渣中鋁最高達到18.8%。塞拉利昂礦為塊、粉混合礦，礦中塊、粉比例波動較大，為降低成本，沒有對塞拉利昂礦石進行分級和破碎，直接配加到燒結礦中使用；而塞拉利昂礦做為山鋼自己的礦山資源，必然會長期使用。配加塞拉利昂礦后，渣相發生了較大變化，需要探討適應目前高爐高鋁渣冶煉的操作制度，適應渣中鋁提高對爐況的影響，以確保爐況穩定順行。

2 塞礦特點及其影響

塞礦的特點是低硅、高鋁、高燒損，其成分組成如表1所示。

表1 塞拉利昂礦成分 %

Al2O3＜15%時為低鋁渣，能夠改善爐渣的穩定性，有利于高爐操作，但爐渣中Al2O3含量一般在16%左右，高Al2O3爐渣難以熔化，并且黏度增大，流動性變差，會產生以下負面影響：

1）高Al2O3爐渣的初渣堵塞爐料間的空隙，使料柱透氣性變差，增加煤氣通過時的阻力。同時，該爐渣在高爐內易在爐腹部位的爐墻結成爐瘤，引起爐料下降不順，形成崩料、懸料，破壞冶煉進程。

2）由于高Al2O3爐渣過于黏稠，其終渣流動性差，不利于脫硫反應的擴散作用，脫硫效果變差。一般當Al2O3＞18%時，爐渣的脫硫能力大大降低。

3）高Al2O3爐渣終渣流動性差，容易堵塞爐缸，不宜從爐缸中流出，使爐缸壁結厚，縮小爐缸的體積，造成高爐操作上的困難。嚴重時還會引起風口的大量燒壞。

4）高爐爐渣中Al2O3含量在10%～15%時，有利于提高爐渣的穩定性，但當Al2O3含量繼續升高時，爐渣的穩定性變差，爐溫不足，其流動性急劇變差，不僅順行不好，有時放渣出鐵也會困難。當爐溫不足時，極易引起爐缸爐溫不足的渣鐵堆積。

5）配加塞拉利昂礦后，渣中Al2O3又明顯升高，導致爐渣黏度增大，流動性更差，引起爐墻粘結與爐缸堆積，直接影響高爐爐況。

配加塞拉利昂礦本身就是為了降低生鐵成本，而以前沒有高鋁冶煉的經驗，因此在配加塞拉利昂礦、高鋁鎳礦及印尼海砂等后，首先要采取優化改進措施以保證爐況的穩定順行。

3 優化改進措施

3.1 優化燒結配礦技術

為保證高爐、燒結生產順行，實現經濟礦料結構優化目標，確保礦料成本受控和原料條件的穩定，根據當前生產實際情況，優化調整礦粉評價體系，建立科學合理的評價模型，及時動態分析評價不同時期各種礦石的性價比關系，進行單料種燒結性能試驗，掌握料種燒結性能。

建立完善礦料結構配礦的混勻料配比模型，穩定主體料種的配加比例。主體料種配比按照105 m2燒結機50%以上，265 m2燒結機50%以上。燒結性能較好的主體料種紐曼、麥克、PB粉、巴粗等料種的使用比例根據每月性價比情況進行動態調整。

做好預知預控管理程序，本著“科學預測、定期調整”的原則，在混勻料堆封堆后，根據配比情況及時對新料堆成分和性能做出預測；混勻料換堆前，對新料堆的配礦情況、成分計算結果、新料堆化驗成分等進行分析，指導換堆后的生產。

通過調整，燒結礦的冶金性能基本滿足高爐順行的需求，但是燒結礦的粒度明顯要差于配加塞礦以前，其中5～10 mm比例上升3.64%，＜5 mm比例上升2.57%。燒結礦粒度及成分對比見表2。

表2 配加塞礦前后燒結礦粒度及成分對比

通過高爐的實際生產情況來看，燒結礦的粒度與性能可以滿足高爐長期穩定順行的要求。

3.2 改造風機，提高鼓風動能

銀前風機長期因耐壓能力受限嚴重制約高爐送風參數，體現高爐熱風壓力和風量受限，風機頻繁因到達警戒線而給高爐減風降壓，導致高爐送風制度不穩定。同時高爐因工藝和操作所需，要求提高冶煉強度，即提高風壓和風量水平，迫切需要風機改造。

改造前冷風耐壓能力上限為380 kPa，高爐側熱風壓力上限370 kPa，實際供應風量2 350～2 400 m3/min。在正常生產中，風機工況點一旦距離防喘線很近時，需要給高爐減風來確保風機安全，嚴重影響高爐生產穩定。

改造后冷風耐壓能力上限為420 kPa，高爐側熱風壓力上限410 kPa，實際供應風量可以達到2 700 m3/min以上。在正常生產中，風機工況點接近防喘線概率大幅降低，因風機原因導致高爐減風的次數明顯減少，同時風機在達到警戒線時，可以實現自動調整，保證了風機安全和高爐送風參數的穩定。

3.3 縮小進風面積，保證爐缸均勻活躍

由于各種因素的制約，高爐正常生產時為保證有足夠的鼓風動能，一般采取堵風口的方式生產。但堵風口導致高爐圓周方向進風量偏差大，帶來的弊端是高爐爐缸工作不均勻，高爐內煤氣流不穩定和經常性的崩滑料，并且由于被堵風口無法噴煤，限制了煤比的提升。為此，保證風口全開，只是在原有風口小套內加風口襯套，以縮小高爐風口的進風面積，在不改變高爐風量的同時，達到提高鼓風動能的目的，以應對因渣中鋁升高引起的渣鐵流動性差的問題，活躍爐缸，保證爐缸工作的均勻性。

3.4 改進應用多環布料技術

要達到高爐長期穩定順行，高爐應有較強的抗波動能力，送風制度與裝料制度應相互匹配。改進前后料制如表3所示。

高爐鼓風動能提高后，中心下料速度變快，要適當擴大角差，增加布向中心的礦焦的數量，根據中心與邊緣氣流變化，調整中間礦石檔的環數以保證氣流的合理分布。

表3 改進前后料制對比

3.5 選擇適宜的造渣制度

Al2O3含量升高后，對終渣性能影響較大，除在燒結過程中控制其含量外，在高爐生產中，通過調整造渣制度來適應目前高Al2O3渣的生產現狀。

高爐順行與爐渣的黏度密切相關。隨著高爐冶煉原燃料的變化，尤其是大量使用高Al2O3含量的塞拉利昂礦，爐渣的流動性已成為影響高爐順行的主要因素。同時，隨著對生鐵質量要求的進一步提高，高爐生產對爐渣的黏度相應地提出了更高的要求，即爐渣要有適宜的黏度或流動性。爐渣的黏度受諸多因素的影響，其中主要的因素是爐渣溫度和爐渣的化學成分。在高爐生產條件下，爐溫相對穩定時，爐渣黏度主要受其成分的影響。隨著渣中Al2O3含量增加，爐渣黏度增高，但合理選擇造渣制度，可以有效降低爐渣黏度。高爐爐渣主要由CaO-SiO2-MgO-Al2O3四元系組成，要保證爐渣具有良好的理化性能，就要調整它們的組成比例和存在狀態。

3.5.1 爐渣堿度的確定

試驗表明，隨Al2O3量增加，礦相結構也稍有變化，硅酸鹽玻璃質的量明顯增多。通過生產實踐來看，渣中Al2O3的量在16%～17%時，鐵中硫磺在相同的范圍內，終渣狀態較低Al2O3時會發生較大變化，基本為玻璃渣。因此在實際生產中，須同時考慮堿度與生鐵中硫含量。

在正常爐溫水平下，爐渣堿度控制在1.15左右，鐵中硫0.02%～0.03%，滿足生鐵質量要求。根據首鋼試驗結果，堿度在1.15、熱量在1 500℃時，爐渣黏度最低，渣鐵具有良好的流動性。保證渣鐵有良好的熱量，控制生鐵[Si]含量下限0.3%左右。二區硫負荷稍低（4.5 kg/t），堿度在 1.1～1.15即可；老區硫負荷偏高，堿度控制值稍高些，在1.15～1.2。堿度的控制可以根據原燃料質量、爐況水平及生鐵質量情況綜合判斷。

3.5.2 高爐渣中MgO含量的確定

生產實踐證明，提高渣中MgO含量可以提高爐渣的脫硫能力，降低爐渣黏度。以當前爐渣堿度1.15～1.2進行分析，在此區間范圍內，當爐渣熔化溫度在1 500℃時，對應的（MgO）含量為15%，因此渣中（MgO）含量以不超過15%為宜。從等溫線來看，在（MgO）含量低于 12%時，隨著（MgO）含量的提高，爐渣的熔化性溫度逐步降低；如果再增加（MgO）含量，爐渣的熔化性溫度呈上升趨勢。

增加（MgO）含量有兩個途徑：一是在燒結系統配加，燒結礦中MgO過高會使得燒結機的生產效率下降，燒結礦的機械強度下降，燒結配碳量上升，燒結工序能耗增加；二是在高爐系統配加，在高爐冶煉過程中，但過高提高（MgO）含量，不但增加渣比及工序能耗，同時也造成鎂資源的浪費，還有可能使爐渣熔點大幅升高，造成爐渣在爐缸內不能完全熔化，反而加劇排渣的困難。據此把（MgO）含量上限定在12%。根據（Al2O3）含量為15%時的CaO-SiO2-MgOAl2O3四元渣系相圖，爐渣的熔化溫度低、穩定性好區域對應的（MgO）含量最低點為8%。因此，渣中（MgO）含量理論控制范圍為8%～12%。

在目前鋁負荷條件下，對爐渣成分要求如下：1）（MgO）含量達到 9.0%±0.5%；2）渣中 MgO/Al2O3按照 0.55～0.6 范圍控制；3）3＞1.42。

3.6 保證適宜的爐溫，保證渣鐵熱量

對于1 000 m3級的高爐，目前實際生產中爐渣中Al2O3含量一般高于16%，試驗得知，熱量較低時，爐渣黏度＞1 Pa·s，基本不符合高爐冶煉對爐渣黏度的要求。當渣溫升至1 500℃時，爐渣黏度隨渣中Al2O3含量的增加而升高的趨勢放緩，即使Al2O3含量達到18%，仍可獲得較低的爐渣黏度。可見，在實際生產中，要保證渣鐵有良好的流動性，必須有足夠的物理熱。對于1 000 m3級的高爐渣鐵物理熱控制在1 500℃左右已足夠，雖然提高渣鐵溫度后爐渣黏度降低，但從實踐來看渣鐵溫度超過1 500℃后，實際爐溫相對偏高，不利于燃耗的降低，同時影響鐵水流動性。

4 生產情況

通過對工藝參數的調整，克服了大幅配加塞礦等高鋁礦之后渣中鋁上升對高爐冶煉的影響，針對渣中鋁升高后的生產特點，從穩定爐料結構入手，系統分析高爐生產關鍵控制點，為保證渣中鋁升高后，高爐冶煉能正常進行，開發的高鋁礦冶煉技術保證了爐缸均勻活躍，實現了1 000 m3高爐長期高效穩定生產。

1）燒結礦產質量提升。開發高鋁礦條件下的燒結配礦技術，研究各類鐵礦粉焙燒性能和綜合性價比，降本增效。在成分預算和定期調整的基礎上優化與固化燒結配礦結構，實現了高效低成本燒結配礦，保證了燒結礦產質量穩定，改進后產量提高了3%，轉鼓指數提高0.4%。

2）實現了高爐穩定順行。一系列措施的實施基本保證了爐況的長期穩定順行，但由于為了適應高爐高鋁渣冶煉的特點，采取了降低品位、提高渣比并相應提高爐溫的措施，焦比及燃料比略有增加；而塞礦等高鋁礦相較于主流礦粉有較大的價格優勢，雖然燃耗略有上升，但入爐礦料成本大幅降低，仍然降低了生鐵成本。

Production Practice of 1 000 m3BF Smelting High Aluminum Ore

ZHAO Hongyu，WANG Hui，JI Guanggang
（The Ironmaking Plant of Laiwu Branch of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu 271104，China）

TQ522.16

A

1004-4620（2017）05-0010-03

2017-06-13

趙洪雨，男，1968年生，1993年畢業于鞍山鋼鐵學校鋼鐵冶金專業。現為山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠生產科科長，工程師，從事煉鐵工藝技術及生產調度工作。

blast furnace;high alumina ore;ore proportioning;slag performance