1280高爐提高混合礦配比生產(chǎn)實(shí)踐

供稿|陳那港，張衛(wèi)華，李志剛，辜小玲，籍躍華

內(nèi)容導(dǎo)讀

為了增加經(jīng)濟(jì)效益，高爐生產(chǎn)采用燒結(jié)礦+球團(tuán)+生礦的入爐料結(jié)構(gòu)需要提高生礦比例以降低熟料量。蕪湖新興煉鐵部率先摸索出在線生產(chǎn)混合礦的工藝，在確保高爐穩(wěn)定順行同時(shí)大幅度降低了球團(tuán)比例及提高生礦比例。自主研發(fā)的在線生產(chǎn)混合礦工藝，有效利用燒結(jié)礦的余熱對(duì)生礦進(jìn)行烘烤，提高爐料整體出礦溫度，降低入爐料水分及含粉率；提高高爐頂溫，利于操作爐況順行；保障除塵管道暢通，利用重力除塵器及干除塵器定時(shí)放灰及管道清灰；降低管道煤氣中的水汽含量，進(jìn)一步提高熱值利于熱風(fēng)爐燒爐；降低熱量消耗提高塊礦還原度，降低燃料消耗，從而實(shí)現(xiàn)降本增效。

蕪湖新興地處三山區(qū)長江邊，綜合料場露天沒有覆蓋雨棚，受夏季梅雨季節(jié)雨水多、冬天雨雪天氣影響物料潮濕，原燃料皮帶上料困難，尤其是進(jìn)口生礦含粉量大，雨水季節(jié)篩分較為困難，高爐爐料結(jié)構(gòu)配比中熟料占比非常高，在90%～95%，要想提高生礦入爐料配比，只能另辟途徑，因而適時(shí)調(diào)整1280高爐生礦入爐料結(jié)構(gòu)中的比例是煉鐵生產(chǎn)關(guān)注的焦點(diǎn)。

1280高爐配料結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

目前蕪湖新興煉鐵部1280高爐入爐料結(jié)構(gòu)搭配的 結(jié) 構(gòu) 為：78%～82%燒 結(jié) 礦+10%～15%落 地球+5%～10%生礦，爐子的礦批分別為38～41 t。燒結(jié)礦全靠265 m2燒結(jié)機(jī)自產(chǎn)燒結(jié)礦，球團(tuán)、塊礦全部外購，球團(tuán)主要是周邊地區(qū)生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)及部分外購進(jìn)口球，以本地球團(tuán)為主。本地球團(tuán)粒度較大，抗壓強(qiáng)度及粒度質(zhì)量等相對(duì)比較穩(wěn)定可靠。塊礦外購進(jìn)口塊礦含粉重，目前環(huán)保要求嚴(yán)峻，來礦在碼頭裝船時(shí)需要打水防止揚(yáng)塵，所以進(jìn)廠的粉礦比較潮濕需要篩分后篩上送高爐，篩下物送燒結(jié)配加使用。進(jìn)口塊礦主要采購伊朗礦、PB礦、南非礦、墨西哥礦、紐曼礦、羅伊山礦等。鑒于球團(tuán)與塊礦在2018年市場價(jià)價(jià)差，自從2012年6月份開始配加塊礦以來，直到2018年2月份塊礦日配加的比例都沒有穩(wěn)定超過8%，2018年3月份后通過連續(xù)使用新建塊礦烘干項(xiàng)目及現(xiàn)場在線生產(chǎn)混合礦后，全月生礦配比較為穩(wěn)定并超過10%，尤其是到2018年10月單日最高比例超過了20%，取得了較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

如表1所示，2018年全年球團(tuán)配比從13.13%→4.3%，生礦配比從5.29%→14.63%，熟料比94.71%→85.37%。在穩(wěn)定爐況情況下，穩(wěn)步的減少熟料比能有效降低鋼鐵企業(yè)的噸鐵能耗，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。

表1 蕪湖新興1280高爐2018年不同月份入爐原料結(jié)構(gòu)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

混合礦在高爐內(nèi)冶煉情況

高爐消化進(jìn)口塊礦存在問題

進(jìn)口塊礦主要存在的問題：(1)水分大，受熱易膨脹爆裂，造成料柱塊狀帶透氣性變差，邊緣氣流紊亂，造成爐墻粘結(jié)變厚；(2)粉重且易吸附在塊礦表面，造成爐渣黏度升高，爐身上部料柱透氣性變差；(3)夏季江南的梅雨季節(jié)及冬天的雨雪天氣造成露天存放的粉礦水分含量飽和而無法篩分，綜合料場篩眼及槽下二道篩眼堵塞，高爐無法大量消化生礦，提高使用比例。

增加生礦配比的措施

蕪湖新興1280高爐使用自產(chǎn)焦炭及燒結(jié)礦，外購本地或進(jìn)口球團(tuán)，進(jìn)口塊礦，根據(jù)自身原燃料情況采取上述入爐料結(jié)構(gòu)，提高燒結(jié)礦堿度并有效控制在1.85～1.95，以取得良好的冶金性能。煉鐵分廠有兩座白灰窯，測算表明兩座窯同時(shí)開窯成本較高，且設(shè)計(jì)粉塊產(chǎn)能為950 t/窯。因白灰窯故障等待備品備件等原因，造成自產(chǎn)白灰不足，需要外購300～500 t/d白灰補(bǔ)充。外購白灰活性度成分波動(dòng)大、質(zhì)量不穩(wěn)定，導(dǎo)致燒結(jié)堿度波動(dòng)較大，造成實(shí)際高爐渣堿度波動(dòng)較大。蕪湖新興煉鐵部因外購球團(tuán)質(zhì)量波動(dòng)非常大，燒結(jié)堿度在1.80～2.10波動(dòng)，球團(tuán)硅高使得燒結(jié)保持高堿度加上白灰質(zhì)量不穩(wěn)定，對(duì)1280高爐入爐料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定造成不利的影響。

蕪湖新興采購的進(jìn)口塊礦及進(jìn)口球團(tuán)品位較高，進(jìn)口球團(tuán)高于地方球團(tuán)3.14%。伊朗塊礦屬于磁鐵礦，品位高達(dá)64.16%，特點(diǎn)是硫、磷、亞鐵高、含粉率高達(dá)30%～38%，還原度和低溫還原粉化率等比紐曼塊礦差；紐曼粉礦也是澳礦屬于赤鐵礦，燒結(jié)性能好。PB塊是澳礦，屬于褐鐵礦，還原性好，熱強(qiáng)度一般，在綜合料場篩分出來的PB粉品位在61.5%左右，燒結(jié)性能好。進(jìn)口粉礦是蕪湖新興根據(jù)性價(jià)比采購的，在綜合料場用6 mm的篩子進(jìn)行篩分供給高爐消化，但是雨天水分高達(dá)16%，篩眼堵塞嚴(yán)重?zé)o法消化。地方球抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于中東球，外購地方球團(tuán)硅高8.87%且配量大，造成燒結(jié)礦堿度需要維持1.9左右，如表2所示。

在如表3所示穩(wěn)定的原燃料質(zhì)量及成分條件的基礎(chǔ)上，提高塊礦比例有利于大幅度降低熟料使用量及加工成本。

塊礦與燒結(jié)礦混勻

蕪湖新興煉鐵部目前采用兩種方案去除進(jìn)口生礦含粉及多余水分。

第一種是現(xiàn)場直接采用從中轉(zhuǎn)倉中排出的燒結(jié)礦與塊礦混勻，此時(shí)熱燒結(jié)礦溫度尚有30～40 ℃，使用鏟車及挖機(jī)對(duì)生礦與熱燒結(jié)礦混勻后現(xiàn)場篩分，塊礦篩下物與燒結(jié)礦返礦篩分出來的混合物送往綜合料場等待燒結(jié)配加使用。塊礦及燒結(jié)礦混合物直接打入高爐高位料倉。此方案有較多不足之處：(1)需要等待燒結(jié)倉有富余的燒結(jié)礦才能進(jìn)行，遇到燒結(jié)計(jì)劃檢修或減產(chǎn)提高廢氣溫度以及設(shè)備故障時(shí)無法進(jìn)行；(2)需要增加外租挖機(jī)、鏟車、自卸車等倒運(yùn)費(fèi)用，額外增加成本；(3)造成燒結(jié)礦與生礦使用工程機(jī)械混合過程中燒結(jié)礦粉化嚴(yán)重，增加燒結(jié)礦生產(chǎn)成本；(4)雨雪天氣露天料場無法進(jìn)行，混合效果差。

表2 蕪湖新興1280高爐入爐原料實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)

表3 蕪湖新興1280高爐入爐燃料實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)

面臨蕪湖雨季及冬季雨雪天氣的短板，不得已煉鐵部只能另辟蹊徑，摸索新的解決辦法。借助于燒結(jié)礦的余熱對(duì)潮濕的生礦進(jìn)行快速在線烘干后入爐生產(chǎn)，經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐證明此工藝可以大幅度提高生礦配比，降低入爐生料的水分和粉末并有效提高礦溫，各測溫點(diǎn)不同日期的溫度如表4所示。

表4 蕪湖新興煉鐵部燒結(jié)二期環(huán)冷機(jī)不同點(diǎn)燒結(jié)礦溫度

第二種方案就是蕪湖新興煉鐵部自主研發(fā)的在線生產(chǎn)混合礦工藝，該工藝采用生產(chǎn)直接使用鏟車上皮帶打入燒結(jié)緩冷機(jī)中，直接加入燒結(jié)礦中，利用燒結(jié)礦的余熱對(duì)生礦進(jìn)行烘烤后隨著燒結(jié)礦從皮帶中打入高爐中轉(zhuǎn)倉內(nèi)。此辦法克服了第一種方案的所有不足之處，且烘烤完后塊礦的水分和粉末極低，水分僅為0.1%～0.2%，基本沒有粉末，塊礦表面溫度在皮帶上用測溫槍測量溫度為60 ℃左右，戴手套摸著燙手，烘干效果極佳。

混合礦爐內(nèi)冶煉

蕪湖新興煉鐵部燒結(jié)二期自主研發(fā)的在線生產(chǎn)混合礦使用5 t的鏟車在84 min連續(xù)上生礦137.5 t，平均1.64 t/min。燒結(jié)二期環(huán)冷臺(tái)車投料量在150～155 kg/s，每小時(shí)生礦量98.21 t，若再增加上礦量，則會(huì)造成覆蓋在燒結(jié)礦表面的塊礦過滿，頂著煙氣罩，影響燒結(jié)的正常生產(chǎn)。二期燒結(jié)環(huán)冷機(jī)生產(chǎn)出來的混合礦(刨去燒結(jié)內(nèi)返及高爐返礦)上高爐主皮帶塊礦占燒結(jié)礦比例日均10%～24%。1280高爐的爐料結(jié)構(gòu)從2018年1月份原有的燒結(jié)(80%～82%)+球團(tuán)(10%～15%)+塊礦(5%～7%)配比逐步調(diào)整為2018年5月份燒結(jié)(78%～80%)+球團(tuán)(5%～10%)+塊礦(10%～15%)。因生礦經(jīng)高溫烘烤過，水分基本忽略，且生礦表面余溫高達(dá)30～40 ℃，熱礦與生礦潮礦入爐相比對(duì)高爐冶煉有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)提高爐料整體出礦溫度，降低入爐料水分及含粉率；(2)提高高爐頂溫，利于操作爐況順行；(3)保障除塵管道暢通，利用重力除塵器及干除塵器定時(shí)放灰及管道清灰；(4)降低管道煤氣中的水汽含量，進(jìn)一步提高熱值利于熱風(fēng)爐燒爐；(5)降低熱量消耗提高塊礦還原度，降低燃料消耗，從而實(shí)現(xiàn)降本增效。

1280高爐是按磚壁合一的爐襯設(shè)計(jì)建造的，薄壁爐襯要求保持良好的操作爐型，要求爐墻粘結(jié)渣皮不能過厚，合理的煤氣流分布保障渣皮厚度，對(duì)高爐操作提出較高的布料要求。生礦與燒結(jié)礦混勻入爐，由于生礦與燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)不一，燒結(jié)礦的孔隙度優(yōu)于生礦，生礦具有熱爆性，在爐身上部受熱到300～500 ℃則會(huì)膨脹爆裂成粉塊狀，而燒結(jié)礦燒結(jié)軟融形成一體，生礦受熱后輕微膨脹爆裂后，從25～40 mm粒級(jí)分裂成10～15 mm，小塊燒結(jié)礦包容了進(jìn)口塊礦的熱爆性，減輕了料柱中的小崩塌料現(xiàn)象，確保中心與邊緣煤氣流自下而上的順行，從而保證爐況順行度。

原爐料結(jié)構(gòu)生礦未混燒結(jié)礦前1280高爐操作，38.5～40.5 t礦批，負(fù)荷4.2～4.8。2017年12月—2018年1月份屬于冬季，氣溫低，冷卻水溫低，冷卻效果好，則采取放邊的操作理念適當(dāng)發(fā)展邊緣煤氣流。布料矩陣為α焦3733433122721899；α礦3613323022799→α焦37.5334.5331.5227.522099；α礦36.5233.5330.5327.599→α焦3833533222822299；α礦3723433132899，礦批加重，負(fù)荷逐步提高，冬季增加負(fù)荷時(shí)需確保中心氣流強(qiáng)勢和發(fā)展邊緣氣流沖刷爐墻，防止?fàn)t墻渣皮結(jié)厚影響薄壁爐襯的操作爐型。生礦與燒結(jié)礦混完后，礦批按40.5 t，負(fù)荷4.8。2018年2月—5月隨著氣溫的逐步升高，進(jìn)水溫度變高，冷卻效果變差后采取壓著邊緣氣流布料矩陣，采取操作方針為：(1)熱壓：345～60 kPa，頂壓：196～201 kPa，氧：6500～8000 m3/h，風(fēng)量2505～2535 m/min；(2)礦批：39.5～40.5 kg(全天料速按186批組織，若料速快，可擴(kuò)礦批500 kg/次)，負(fù)荷4.5～4.8，煤量穩(wěn)在22～23 t，加負(fù)荷至4.70；(3)風(fēng)溫必須使用穩(wěn)定，要求用在(1210±20)℃，低于1180 ℃換爐，確保高風(fēng)溫穩(wěn)定；(4)鐵水成分控制Si：0.25%～0.45%，S:0.02%～0.04%，R2:1.1～1.2，鐵水溫度保證1480 ℃以上；(5)料制：α焦373343312282242139945%，α礦352323293262239945%(焦按12～13圈，礦按10圈)→α焦382262232202139945%，α礦372342312289946%(焦不低于11圈，礦不大于10圈)，保證中心加焦量，確保中心氣流強(qiáng)盛。

通過爐內(nèi)上下部調(diào)劑，加入生礦燒結(jié)混合礦取代生礦后，降低入爐生礦和燒結(jié)礦粉末及入爐料水分，改善料柱透氣性，提高頂溫，且不同季節(jié)通過反復(fù)探索調(diào)整布料矩陣來改變煤氣流情況，穩(wěn)定合理的操作爐型，增強(qiáng)了料柱煤氣流自下而上的穿透力，提高煤氣率，促進(jìn)了間接還原，較潮濕生礦入爐實(shí)現(xiàn)燃耗和鐵水成本降低。

加混合礦前后主要指標(biāo)對(duì)比

表5數(shù)據(jù)中需要說明的特殊情況：2018年4月18日因風(fēng)機(jī)房跳電造成風(fēng)口全灌，休風(fēng)更換22個(gè)風(fēng)口小套，22日計(jì)劃休風(fēng)。外部原因影響造成焦比燃比升高。5月份外圍環(huán)境影響小，生礦配加達(dá)到全年最好記錄30489 t，球團(tuán)配比8957 t，焦比燃比也取得較好指標(biāo)，透氣性較優(yōu)，爐溫穩(wěn)定硅偏差較小。6—7月高爐計(jì)劃休風(fēng)1次，煉鋼用氧不足，高爐被迫減氧保煉鋼6次，槽下主皮帶疑似著火減氧1次，爐頂均壓中軸故障1次，外部環(huán)境對(duì)高爐影響較大，對(duì)燃耗影響大。9—11月因原燃料倉位低，原料來不及備料以及焦炭可逆皮帶故障，造成高爐減風(fēng)停氧次數(shù)多，風(fēng)機(jī)房風(fēng)機(jī)故障跳電3次，透平故障一次及計(jì)劃檢修后風(fēng)口跑風(fēng)、行車故障造成煉鋼重罐落地?zé)龎蔫F軌停爐等，造成高爐頻繁的休慢風(fēng)，造成爐況難行，退負(fù)荷調(diào)爐況。造成后三月指標(biāo)差，燃耗高，成本暴漲，大幅度配加塊礦置換出球團(tuán)的利潤受到外部環(huán)境的影響較大。

表5 2018年蕪湖新興1280高爐加入混合礦后各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)

從表5中可以清楚地看到：全年1—11月共計(jì)按混合礦入爐的配料結(jié)構(gòu)配加進(jìn)口生礦22.33萬t，球團(tuán)19.84萬t；較比原普通生礦結(jié)構(gòu)5%的入爐配比量(生礦11.52萬t，球團(tuán)28.58萬t)，增加配加生礦10.81萬t，減少球團(tuán)消耗量8.74萬t。采用新建塊礦烘干系統(tǒng)在線生產(chǎn)混合礦，改變?nèi)霠t料結(jié)構(gòu)效果非常好，大幅度提升高爐配加生礦的消耗量，降低了球團(tuán)的配加量，取得較大的經(jīng)濟(jì)效益。2018年全年大幅配加生礦攻關(guān)創(chuàng)效約685.69萬元。

結(jié)束語

(1)從源頭上嚴(yán)控生礦來料水分及粉末是確保粉礦迅速分離的首要因素；(2)利于燒結(jié)礦余熱在線生產(chǎn)混合礦是提高高爐生礦比的極為有效的手段；(3)密切關(guān)注及協(xié)調(diào)好高爐生產(chǎn)所需的外圍條件，遇到突發(fā)情況及時(shí)處理避免高爐長時(shí)間休慢風(fēng)是影響高爐消化生礦的主要原因；(4)塊礦烘干系統(tǒng)在線生產(chǎn)混合礦改變?nèi)霠t料結(jié)構(gòu)效果顯著，大幅度提升高爐配加生礦的消耗量，降低了球團(tuán)的配加量，取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。