低成本高炉炼铁科学化管理与操作

曹建学 刘宝洋 王根 席志飞

【摘 要】钢铁厂要想在这个激烈的市场竞争中获取更大的经济效益，其首要条件就是低成本高炉炼铁。本文笔者主要从混合煤粉喷吹、低燃料比的指标控制、高炉灰的回收利用、合理炉料结构等不同方面对低成本高炉炼铁的科学管理和操作进行详细地阐述。

【关键词】低成本；高炉炼铁；科学管理；操作

【中图分类号】TF54【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0515-01

近年来，随着炼铁厂的发展，造成炼铁原燃料的资源比较紧缺，炼铁的成本也在大幅度的上升。随着社会市场需求的逐渐变化，面临这个激烈的市场竞争，钢铁企业要想在此占有一席之地，获取更好的经济效益，其必须要优化原料结构、合理循环地利用炼铁副产品、减少其生产成本、提高其生铁质量，真正实现经济利益的最大化。在本文中笔者主要从混合煤粉喷吹、低燃料比的指标控制、高炉灰的回收利用、合理炉料结构等四个方面对低成本高炉炼铁的科学管理和操作进行研究和分析，充分挖掘在节能降耗中高炉炼铁工序的潜能，最大程度地减少高炉炼铁生产所需的成本。

一、控制高炉低燃料比的指标

把某炼铁厂的2200m3高炉连续六个月的操作生产数据进行整理和分析，将炉矿失常、原料波动比较大等一些相关的异常数据扣除，从而得出燃烧比、入炉焦比、利用系数和高炉喷煤之间的关系（如图1所示），通过图一我们可以得出以下几个结论：第一，该高炉喷煤比<160kg/tHM时，随着喷煤比的提升，其焦比会明显地下降，当高炉喷煤比保持在160kg/tHM左右时，其焦比呈最低状态，而当喷煤比>160kg/tHM时，若提高喷煤比，焦比则呈现一种缓慢升高的趋势；第二，当喷煤比<140kg/tHM时，随着煤比的提升，其燃料比呈现一种下降的趋势，当煤比>160kg/tHM时，随着喷煤比的提高，其燃料比会逐渐地升高，由此可见，当喷煤比保持在140kg/ tHM—160kg/tHM的时候，燃料比则会达到最低；第三，随着喷煤比的不断升高，其利用系数呈现一种先升高后下降的趋势，当喷煤比保持在150kg/tHM—160kg/tHM的时候，其利用系数是最高的。

此外，本文还对2200m3高炉连续六个月生产指标的数据进行了聚类分析，通过焦比、利用系数、燃料比以及喷煤比等各项指标数据划分成为不同的三种状况（如表一所示），整理分析第二类数据所对应的操作参数，制定最佳的操作目标适宜的操作参数的控制范围（如表2所示），通过后期的实践证明，利用表二所制定的参数控制，其高炉燃料比能够长期稳定在490kg/tHM左右，由此可见，该参数为低成本高炉炼铁生产提供了一个可量化操作的依据。

二、混合煤粉的喷吹

减少高炉炼铁生产成本的一个重要举措就是高炉喷煤，为了提高其喷煤量，可以采取富氧混合煤喷吹法，加强在风口回旋区内煤粉的燃烧率，以此提高其喷吹量，达到减少高炉炼铁成本的目的。

（一）进行混合煤粉喷吹工艺的相关依据

对各种煤粉的爆炸性、燃烧性以及可磨性等各种性能进行试验，根据其试验结果以及以前现场所使用的单一煤种的实际情况，选择烟煤和无烟煤的混合喷吹施工工艺，在实验室不同环境中进行混合煤粉喷吹燃烧性能的试验，其不同配合比条件下混合燃烧率的测定结果主要如图2所示。

通过图2我们可以发现，随着烟煤配比的加大，其混合煤的燃烧率也会显著地提高，当烟煤配比提升到67%的时候，相对于单一无烟煤，其混合煤粉的燃烧率提升了大约60%，特别是无烟煤A和烟煤搭配的时候，混合煤粉的燃烧率将会有更加显著的改善，鉴于这种情况，笔者认为在实施混合煤粉喷吹工艺的时候，2200m3高炉可以采用无烟煤A和烟煤的混合喷吹工艺。

要想进一步提高煤粉的喷吹量，其重要的一个措施就是富氧，如图三所示，对两种不同混合煤的不富氧和富氧进行比较，在3%富氧的情况下其燃烧率大约提升到了3%—4%，由此来进行推算，使用3%富氧加上混合煤粉喷吹可以使高炉喷吹的混合煤量提升到160kg/tHM，当喷煤量从以前的120kg/tHM提升到现在160kg/tHM时，能够降低焦比大约32kg/ tHM，在一定程度上能够显著减少高炉炼铁的成本。

三、优化低成本炉料的结构

随着社会经济的快速发展，高炉原燃料的化学成分、冶金性能以及种类等都发生了变化，为了达到优质、低耗、高产以及低成本等冶炼目的，必须要优化高炉炉料的结构。针对该炼铁厂高炉生产指标的实际情况，在符合入炉原料的冶金性能要求上，制定炉料结构优化的相关方案。

针对当前原燃料的采购价格，制定出符合高炉炼铁需求的最低成本炉料结构方案，为原料采购提供相应的依据，其中高炉原燃料的价格和化学成分主要如表1所示，生产1t生铁需要烧结矿、块矿1、块矿2、块矿3、球团1、球团2、球团3、煤粉以及焦炭等各种不同的原燃料用量。通过计算统计可以得知，最低燃料比时其差数的控制范围应该构建相应的约束条件，其主要有以下几点：第一，产量应该保持在1tHM；第二，炉渣的碱度为1.20±0.05；第三，焦炭负荷在4.7±0.3；第四，渣中的Al2O3质量分数为15.4%±0.5%，MgO质量分数为8.3%±0.5%。

四、高炉灰分类回收利用

要想实现低成本高炉炼铁生产，必须要进行除尘灰的科学管理和回收利用，其主要可以采用以下两种方式：第一，因重力除尘灰中含锌量比较少，可以直接返回烧结配料，而干法布袋除尘灰中的含锌量比较高，需要进行脱锌处理后才能返回烧结配料。第二，综合的回收利用，根据国家高炉炼铁生产的相关处理方法，可以选用浮选法来进行除尘灰中炭粉的回收，接着通过磁选或者重选方法来进一步地回收含铁物料，最后对剩余的尾矿进行提取ZnO的处理，将回收的含铁物料和炭粉再进行烧结原料的循环利用，从而实现低成本高炉炼铁的目标。

参考文献

[1] 郭宪臻，沈峰满，关志民等.低成本高炉炼铁科学化管理与操作[J].材料与冶金学报，2011，10（2）：88-92

[2] 高建军，齐渊洪，周渝生等.氧气高炉炼铁技术分析[J].钢铁钒钛， 2012，33（2）：40-45

[3] 管志荣，杜风磊.高炉炼铁科学化管理与操作研究[J].中国科技博览，2012，（10）：23-23