劉守權

( 新余鋼鐵集團有限公司，江西新余338001)

摘要: 隨著新鋼2 500 m³ 高爐入爐高堿度燒結礦配比的提高，綜合入爐品位低、渣量大、渣中Al₂O₃含量高等問題給爐況的穩定帶來了不利影響。通過合理控制渣系、優化操作制度等措施，解決了高比例燒結礦爐料結構帶來的硅高、鋁多、渣量大的難題，并形成了與自身原燃料條件相適應的合理操作爐型，各項主要技術經濟指標也逐步得到優化。

關鍵詞: 爐料結構; 高堿度燒結礦; 燃料比

0 前言

新鋼是內陸型鋼企，沒有資源和運輸方面的優勢，為降本增效，高爐煉鐵吃“經濟料”是常態，也是必然趨勢。自2012 年開始，新鋼鐵前系統逐步實施低成本戰略: 減少高品位進口礦用量，增加國內低品位、高硅鐵礦使用比例，結果造成高爐入爐綜合品位低、渣量大、鐵水中有害元素含量高。為此，采取了控制合理渣系、選擇合適的爐腹煤氣指數、強化管理等措施，保證了高爐穩定順行，并摸索出適合新鋼2 500 m³高爐生產的爐料結構如下: 85%燒結礦+ 10%自產球團礦+1. 5%井岡山塊礦+ 少量外購球團礦+ 少量低品位高硅塊礦。對目前國內32 座同類型高爐的爐料結構進行調查，發現其燒結礦配比情況見表1。

由表1 可知，新鋼2 500 m³ 高爐的高比例燒結礦爐料結構在國內也屬少見。

1 存在問題

依據新鋼新系統燒結礦產能配置，2500 m³ 高爐入爐料中燒結礦的配比在85% 左右，而實施經濟煉鐵戰略后，大量使用低品位鐵礦粉燒結造成燒結礦化學成分和冶金性能不穩定，高配比、低品位燒結礦的使用造成高爐爐內渣系波動大和入爐有害元素負荷超標。

1． 1 綜合入爐品位低

燒結配料時，由于進口粉用量減少、國內低品位鐵礦粉用量增加，因此燒結礦的品位逐年下降。而高爐入爐中燒結礦配比增加后，高爐綜合入爐品位逐年降低，渣比升高。新鋼2 500 m³ 高爐所用的燒結礦品位2010 年為56. 11%，2014 年為54. 88%; 而渣比由2010 年的360 kg /t 升高到2014 年的423 kg /t。

1． 2 燒結礦成分波動大

受經濟煉鐵的影響，燒結配料中使用了較多礦點的鐵礦粉，導致燒結礦冶金性能不穩定、入爐Al₂O₃含量高、堿金屬和鋅等有害元素負荷較高且波動大，這些都對高爐爐況的穩定順行產生了不利影響。

1． 3 入爐燃料質量差

新鋼2 500 m³ 高爐正常生產情況下，入爐用焦結構為6 m 焦爐自產焦60% + 4. 3 m 焦爐自產焦30% + 外購一級冶金焦10%，這個用料結構在焦炭質量穩定的前提下基本能滿足高爐生產的要求。但是這兩年來，受環保壓力、干熄焦系統檢修等因素影響，6m 焦爐自產焦比例只有45% ～ 50%，干熄焦率由95%以上降至90% 左右，6m 焦爐濕焦M 10高達7. 8%。新鋼自產焦炭與行業平均水平及周邊企業高爐用焦的質量對比情況見表2。

1． 4 入爐有害元素負荷高

2013 年，新鋼2 500 m³ 高爐入爐鋅負荷、堿負荷分別高達0. 995 kg /t 和4. 017 kg /t( 見表3) ，遠遠高于國標要求。高爐90% 以上的鋅負荷和60% 左右的堿金屬負荷來自燒結礦，這也是爐料結構中高比例燒結礦給高爐生產帶來的新問題，同時也是近年來新鋼兩座2 500 m3 高爐有不同程度結厚的重要原因。近年來新鋼2 500 m3 入爐鋅負荷、堿負荷情況見表3。

1． 5 造渣制度不穩定

受經濟爐料冶煉的影響，新鋼2 500 m³ 高爐入爐鐵料品種多，造成入爐品位低、渣系不穩定，主要表現如下:

1) 礦石品位低，渣量大，入爐綜合品位為55%左右;

2) 鋁負荷高，終渣中Al₂O₃的質量分數平均為15. 5%，最高時超過了17%，屬于高鋁渣冶煉，導致高爐爐渣黏稠，料柱透氣、透液性惡化，壓差上升，最終造成爐內兩股氣流不穩定，渣皮頻繁脫落;

3) 由于燒結礦中MgO 和Al₂O₃含量波動的影響，高爐爐渣中R 2，R 3，R 4大幅度波動，使氧化鎂與三氧化二鋁的比例波動范圍在0. 42 ～ 0. 62，終渣鎂鋁比波動大對提高煤氣利用率及降低消耗非常不利。

2 措施

2． 1 穩定合適的爐渣堿度

針對燒結礦成分波動較大的情況，加強了與燒結工序的溝通，要求燒結廠根據高爐冶煉的需要將燒結礦的化學成分控制在合理范圍，同時結合新鋼2 500 m³ 高爐的生產經驗及原燃料條件，制定了適宜的造渣制度。

1) 在爐況相對穩定順行的前提下，將爐渣堿度控制如下: 二元堿度為1. 2 ～ 1. 25 倍、三元堿度為1. 4 ～ 1. 44 倍、四元堿度為0. 99 ～ 1. 02 倍，以保證爐渣有足夠的脫硫能力。

2) 當高爐爐況不順或爐溫波動較大時，將爐渣堿度控制在較低水平。

2． 2 控制渣中合理的氧化鎂與三氧化二鋁之比

在高爐冶煉中，Al₂O₃一直是被非常重視的重要爐渣成分。Al₂O₃含量高，爐渣黏度增大，需要消耗更多的熱量來保證爐渣具有良好的流動性，對降低消耗、活躍爐缸很不利。當渣中Al₂O₃的質量分數超過16%時，應保證爐渣中的MgO 含量來調整由于Al₂O₃含量過高而導致的對爐渣黏度、熔點及脫硫能力產生的不利影響。結合近年來的生產實踐，新鋼2 500 m³高爐在高Al₂O₃含量的條件下，除了要控制合適的堿度、氧化鎂與三氧化二鋁之比外，最重

要的是要通過提高爐缸熱度( 即保證鐵水物理熱不低于1 500 ℃，將氧化鎂與三氧化二鋁之比控制在0. 46 ～ 0. 56) 來改善渣系的流動性，既要保證爐渣有足夠的脫硫能力，又要保證爐渣有良好的透氣、透液性，從而緩解大渣比、高Al₂O₃含量爐渣對爐內透氣性的不利影響，維持高爐在重負荷下的長期穩定順行。

2． 3 保證高風溫、高頂壓、高富氧率

1) 在低品位、大渣比的情況下，要保證熱風溫度不低于1 220 ℃。高風溫提高了風口前理論燃燒溫度，改善了爐缸活躍程度，提高了渣鐵物理熱，有利于促進爐況順行。

2) 根據理論計算，頂壓每提高0. 01 MPa，可以提高冶煉強度2% 左右，有利于低硅冶煉。新鋼煉鐵從2012 年實施低成本戰略以來，在2 500 m³ 高爐爐況穩定的條件下，不斷進行了試驗摸索，逐步提高了爐頂壓力，目前頂壓穩定在225 kPa 左右，最高可達235 kPa，逐步接近了設計水平( 240 kPa) 。

3) 在綜合入爐品位低、冶煉風量相對較小且渣量大的情況下，為增加風量和改善透氣性，同時保證煤比的提高，采取了提高富氧率的措施。新鋼2 500 m³高爐富氧率長期穩定在3. 3%以上，這一指標在行業內也是排在前列的。富氧率提高后，風口理論燃燒溫度升高，提高了煤粉置換比，為提高煤比、降低焦比創造了條件。

2． 4 增配周邊低品位高硅塊礦

從鐵礦石的資源戰略及成本角度來考慮，新鋼2 500 m³ 高爐使用了少量天然塊礦來調劑爐料結構，從而保證了爐料結構中高比例燒結礦的使用。

特別是當燒結礦中Al₂O₃含量較高時，增加了低品位高硅塊礦的使用比例來降低爐渣中Al₂O₃含量。

目前，新鋼2 500 m3高爐爐料結構中，天然塊礦比例占6%左右，而行業內平均塊礦的配比約為12% 左右，從改善高爐料柱透氣性的角度來看，新鋼2 500 m³高爐當前的爐料結構更有利于高爐爐況的

長期穩定順行。目前新鋼2 500 m³ 高爐使用的鐵礦質量情況見表4。

2． 5 控制合適的爐腹煤氣指數

新鋼2 500 m³ 高爐高比例燒結礦的爐料結構使綜合入爐品位低，造成煉鐵產量低、渣量大。為了減少產量的降低，傳統的處理方式是提高冶煉強度，但這樣會造成消耗居高不下。新鋼2 500 m³ 高爐以爐腹煤氣指數為基準，對高爐各項操作參數進行了進一步優化，使煤氣流分布更趨合理，煤氣利用率逐步提高，消耗進一步下降。統計2016 年—2018 年7 月的月平均燃料比與爐腹煤氣指數后，發現新鋼9 號高爐( 爐容2 500 m³ ) 低燃料比時爐腹煤氣指數集中在63. 5 ～ 64. 5 m³ /( m² ·min) ，10 號高爐( 爐容2 500 m³ ) 低燃料比時爐腹煤氣指數集中在62 ～63 m³ /( m²·min) 。

2． 6 強化管理

入爐料中燒結礦配比大幅增加后，一旦燒結礦質量出現較大波動，就會對高爐爐況的穩定順行造成較大影響，為此新鋼在原料管理、高爐操作和設備管理方面采取了多種措施。

1) 在上料管理方面，均衡物流供應，確保料位正常，嚴格執行和鞏固半倉上料制度，以減少原料摔打的幾率，降低返礦率。加強槽下篩分管理工作，對損壞的槽下篩定期更換。

2) 在高爐操作上，嚴格執行操作方針，強化高爐工長對爐溫、堿度的操作穩定性管理。通過強化高爐工長培訓和管理考核，確保鐵水物理熱在合適、穩定的基礎上適當降硅，以降低消耗。

3) 在設備管理方面，強化設備基礎管理，減少設備故障，以降低高爐故障休風率和慢風率。

3 效果

通過選擇合理渣系、加強管理、取消中心加焦冶煉等措施，實現了新鋼2 500 m³ 高爐低品位、高比例燒結礦爐料結構下的爐況長期穩定順行。同時，其技術經濟指標與行業同類型高爐指標對比，在新鋼2 500 m³ 高爐入爐品位低于行業平均水平0. 81%的情況下，新鋼燃料比較行業水平低35. 95 kg /t，煤比高12. 57 kg /t，綜合焦比降低38. 06 kg /t。

2018 年1—8 月新鋼2 500 m³ 高爐主要技術經濟指標與行業內同類型高爐指標對比見表5。

4 結語

1) 通過配加低品位、高硅塊礦( 品位為40%，w( SiO₂) 為35% 左右) 來提高入爐料中燒結礦配比，實現了新鋼2 500 m³ 高爐爐況長期穩定順行，燃料比進一步下降。

2) 在燒結礦配用比例高且燒結礦質量存在波動情況下，根據新鋼2 500 m³ 高爐的造渣要求，同時結合近年來的生產實踐，將氧化鎂與三氧化二鋁之比控制在0. 46 ～ 0. 56。

3) 結合新鋼2 500 m³ 高爐自身爐料結構的特點，控制兩座2 500 m³ 高爐的爐腹煤氣指數分別在63. 5～ 64. 5 m3 /( m²·min) 和62 ～ 63 m3 /( m²·min) ，用以指導高爐控制合理的冶強，降低燃料消耗。