降低釩鈦磁鐵礦冶煉燃料比的技術措施★

任中盛

（山西工程職業(yè)學院， 山西 太原 030001）

在我們的日常生活和生產(chǎn)中，鐵都起到了不可或缺的作用，在多角度多領域都有廣泛應用。這樣的市場環(huán)境也確立了鐵金屬冶煉產(chǎn)業(yè)在金屬冶煉行業(yè)中的重要地位。燃燒比是衡量釩鈦磁鐵礦冶煉的關鍵性經(jīng)濟指標，在注重生態(tài)建設發(fā)展戰(zhàn)略的大背景下，如何在確保高爐生產(chǎn)穩(wěn)定的基礎上提升釩鈦磁鐵礦冶煉的經(jīng)濟效益是目前鋼鐵行業(yè)面臨的一個重要難題。

1 降低釩鈦磁鐵礦冶煉燃料比的必要性

1.1 與國際水平相比仍有差距

釩鈦磁鐵礦是一種多元素共生的稀缺礦，全國只有兩個這種礦的冶煉區(qū)，國際先進水平的燃料比在500 kg/t 以下，而我國重點鋼鐵企業(yè)的釩鈦磁鐵礦冶煉燃料比在464～500 kg/t之間，雖然我國釩鈦磁鐵礦冶煉技術比較先進，但和國際先進水平相比仍有較大差距。

1.2 環(huán)保必要性

隨著重金屬企業(yè)排污問題逐漸被重視，釩鈦磁鐵礦冶煉加熱產(chǎn)生的廢氣與廢水對環(huán)境的影響問題也更加清晰地被呈現(xiàn)。不可否認的是，異常排污的問題仍然存在，降低高鐵爐燃料比可以在很大程度上減少污染物總產(chǎn)量，減少環(huán)境壓力的同時降低廢棄物處理成本。

1.3 節(jié)約能源的必要性

煤炭資源是一種相對稀缺的自然資源，由于多年的開采，煤炭資源的保有量大幅度降低，可供開采年長也與日俱減，短時間內(nèi)提高對煤炭資源的利用率是節(jié)約能源的一種重要手段，降低釩鈦磁鐵礦冶煉燃料比是實現(xiàn)上述發(fā)端的一條重要途徑。

1.4 企業(yè)運營必要性

目前的釩鈦磁鐵礦冶煉企業(yè)的成本投入主要源于兩個方面，一方面是采購原料，另一方面是產(chǎn)品生產(chǎn)加工。原料采購成本不受技術控制，生產(chǎn)成本與相關的技術和設備有直接關系。降低釩鈦磁鐵礦冶煉燃料比是提升加工技術水平、減少加工生產(chǎn)成本的直接性關鍵手段。

2 降低釩鈦磁鐵礦冶煉燃料比的主要技術措施

2.1 原料精細化

釩鈦磁鐵礦冶煉原料的精細化程度對整體生產(chǎn)經(jīng)濟指標的影響比例至少占七成；因此在生產(chǎn)之前對礦石品類的選擇以及礦石質(zhì)量的把關尤為重要。選用含鐵量高的礦石，可提升礦堿度，將進入高爐的原料質(zhì)量提升1%，燃料比可以相應地下降1.5%；由于高品質(zhì)礦石不斷稀缺，在冶煉過程中，針對礦石品質(zhì)間的差異要時刻注意原燃料的穩(wěn)定性能。

2.2 采用高風溫技術

熱風在釩鈦磁鐵礦冶煉中的能量占比至少為16%，但不超過19%；熱風的能源成本相對其他能源成本較低，效率高。具體而言，熱風溫度每升高100 ℃，降低煉鐵燃料比的程度在20～25 kg/t之間；在升溫的過程中，噴煤的數(shù)量也在不斷上升。因此，用數(shù)據(jù)來確定高的風溫切實有利于降低燃料比，但在使用該種技術的過程中，必須確保爐內(nèi)頂端溫度不低于1 400 ℃，并有配套的材料、結構和輸送管道。

2.3 控制鼓風濕度

控制好鼓風的濕度有兩個明顯的優(yōu)勢，一方面利于提升產(chǎn)量，另一方面則是降低釩鈦磁鐵礦冶煉燃燒比；釩鈦磁鐵礦冶煉的燃料比=入爐焦比+噴煤比+小塊焦比，也就是說降低焦比也可以大幅度降低燃料比；通過大量實驗數(shù)據(jù)可知，加濕鼓風可以降低焦比，從而降低燃料比。

2.4 控制冶煉強度

相關人員有做過冶煉強度與燃料比變化的實驗，具體關系如表1 所示。

表1 冶煉強度對燃料比的影響

由表1 可知，將冶煉強度控制在1.05～1.15t/（m3·d）區(qū)間進行操作會得到相對較低的燃料比。目前，我國大型高爐將冶煉強度數(shù)值一般在1.15 t/（m3·d）以下，而一些小型高爐的冶煉強度在1.5 t/（m3·d）以上。

2.5 提高w（CO2）

此技術是通過優(yōu)化氣流分布，使得有利于高爐內(nèi)鐵礦石的間接還原反應的發(fā)生，而間接還原反應的增強將利于降低燃料比。無料鐘爐頂裝料設備的布料形式如表2 所示。

表2 無料鐘爐頂裝料設備的布料形式

2.6 提高壓力

高壓操作往往配合二氧化碳的間接還原反應，因為當煤氣壓力＞0.03 MPa 時，將利于一氧化碳向二氧化碳方向轉(zhuǎn)化，從而促使鐵礦石的間接還原反應，同時具有降低焦化的效果。當煤氣壓力超過100 kPa時，必須配備必要的安全設施，因此采用增加壓力的方法時需同時考慮安全因素和成本因素。通過提高煤氣壓力而實現(xiàn)經(jīng)濟效益提升的實例，在寶鋼、鞍鋼、首鋼、柳剛和杭鋼的生產(chǎn)實踐中也均有不同程度的體現(xiàn)，具體的技術數(shù)字如表3 所示。

表3 不同容積高爐爐頂煤氣壓力情況

2.7 選擇低硅鐵

大量市場數(shù)據(jù)顯示，低硅鐵冶煉的鋼鐵的經(jīng)濟效益明顯高于高硅鐵，鐵產(chǎn)品中w（Si）每降低0.1%，煉鐵過程中的焦比下降4～5 kg/t；鐵產(chǎn)品脫硅是一個必要且繁雜的過程，利用含硅量少的原料開展冶煉生產(chǎn)既可以增加產(chǎn)品產(chǎn)量，減少脫硅程序，又可以降低成本。但同時要求原料質(zhì)量要穩(wěn)定，爐溫波動時鍛軋現(xiàn)象盡量減少，以便使整體處于平穩(wěn)良好的運行狀態(tài)；要絕對避免因條件控制不準確或者不穩(wěn)定造成的冶煉高爐的爐缸凍結的現(xiàn)狀，否則會造成不可估量的后果。目前，世界最優(yōu)水平生產(chǎn)出來的生鐵中最低w（Si）=0.12%，我國不同煉鋼單位生鐵w（Si）水平如表4 所示。

表4 不同煉鋼單位的生鐵w（Si）水平

2.8 減少熱量損失

高爐內(nèi)爐腹和爐腰占高爐總熱負荷的35%～55%，具體說爐腹的熱量負荷可以占到20%～30%，爐腰的熱量負荷可以占到15%～25%，只要能夠保證高爐生產(chǎn)的平穩(wěn)順利，則該部分的熱量損失可以最大限度地減少。此外，還要最大限度地避免渣皮的脫落，耐火磚也要選擇隔熱和導熱性能優(yōu)良的產(chǎn)品；積極優(yōu)化和準確控制冷卻系統(tǒng)的流量和水溫差；注意抑制邊緣氣流過分發(fā)展，否則容易造成熱量損失和高爐生產(chǎn)不穩(wěn)定，進一步影響高爐的質(zhì)量和壽命。

3 構建相應的管理體系實現(xiàn)燃料比的降低

對降低釩鈦磁鐵礦冶煉燃料比構成影響的因素很多，就管理方面而言，這里主要從如下兩個角度進行分析：運營管理的維度；科技含量的先進性和技術設備的優(yōu)化配制。

3.1 運營管理的高維度

專業(yè)的人辦專業(yè)的事，管理層要設專門的對口管理部門，該對口管理部門的主要負責同事應該是一個懂專業(yè)會實操的明白人，至少應有向?qū)＜艺埥滔嚓P問題的基礎理論以及與專家直接溝通的水平，這樣的機構和素質(zhì)配制是基本保障；對于高精度的技術管理方面，監(jiān)管類的儀器儀表要購置齊全，保證各種數(shù)據(jù)檢測率接近100%的科學、準確和及時。同時，內(nèi)能源消耗的管理制度必不可少，對與調(diào)動內(nèi)部員工在該項活動中的意識和理念有積極的推動作用，從而實現(xiàn)層層傳導。

3.2 科技含量的先進性和技術設備的優(yōu)化配制

對于先進技術、工藝和裝備要最大限度地進行關注和學習，將節(jié)能和降低釩鈦磁鐵礦冶煉燃料比的意識滲透到每一個關鍵因素和關鍵環(huán)節(jié)當中去，圍繞中心環(huán)節(jié)，提高節(jié)能技術水平，盡善盡美，同時也要有市場導向，實時分析原料成本和產(chǎn)品的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。

4 結語

對降低釩鈦磁鐵礦冶煉燃料比做了三方面的具體闡述，這些還遠不能說明問題，但已經(jīng)可以看出一些，該項研究有著可見一斑的積極作用，也產(chǎn)生了大范圍的經(jīng)濟和社會影響。雖然國內(nèi)燃料比與國際水平相比仍有差距，但通過多方面的技術優(yōu)化以及建立完善的管理體系，高爐的生產(chǎn)穩(wěn)定性大幅提高，同時提升了釩鈦磁鐵礦冶煉的經(jīng)濟效益，對相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了積極的影響。