天钢2000m3高炉低品位矿生产实践

赵 辉，杨正祥，董文明

（1.天津钢铁集团有限公司原料部，天津300301；2.天津钢铁集团有限公司炼铁厂，天津300301）

1 引言

受国内钢铁产能过剩和市场竞争激烈的影响，降低成本是钢铁企业生存和发展的重中之重。天津钢铁集团有限公司（以下简称天钢）炼铁成本在整个钢铁生产成本中占有很大的比重。因此，降低炼铁成本成为公司生存和发展的重中之重。炼铁厂以保证炉况的安全顺行为基础，全面降低炼铁成本为目标，通过采取精料、优化装料制度、提高顶压和压差、富氧喷煤等多种强化措施，冶炼效果取得了实质性改善，使天钢高炉各项技术经济指标处于全国前列。

2 近年高炉主要经济指标情况

受钢铁产能过剩的影响，高炉操作放弃了“七分原料”的理念，树立了原燃料只会比现在的恶化，不会变好的思想。在现有的原燃料条件下，不断进行高炉自身的调整和挖潜[1]，以求适应原燃料的波动，降低高炉炼铁制造成本。

3 高炉原料情况

近年来，由于高炉成本压力太大，国内高炉的入炉品位由最高的58%，下降到54%，渣铁比也上升到400 kg/tFe以上，如表1所示，高炉做好了长期吃低价矿的准备。高炉通过深入挖潜，优化高炉指标等措施[3]，取得了煤比165 kg/tFe，燃料比530 kg/tFe的技术经济指标[2]。

表1 高炉近年主要经济技术指标情况统计表

天钢高炉2012年块矿、球团使用种类较多，最多时使用4种不同的块矿和2种球团矿。烧结矿换堆频繁，一堆料只能使用一周时间，每次换堆对高炉渣系以及炉况有较大的影响。烧结使用的精矿粉由原来的澳大利亚铁矿粉，改为国内铁矿粉，使炼铁成本下降了100元/tFe。

由于炉料根据市场在变化，高炉不能预知炉料的冶金性能和强度，所以在使用Al2O3含量较高的块矿时，入炉原料中Al2O3含量升高，对炉渣流动性、脱硫能力产生不利影响。2012年渣中Al2O3含量最低13%，最高17%，平均14.9%，过高的Al2O3会影响高炉炉渣的流动性。在现代冶炼条件下，渣中Al2O3含量不能超过15%～16%。但现在的原料情况会导致炉渣流动性变差，高炉顺行困难。为了改变这种情况，一方面天钢公司努力降低烧结矿中Al2O3，从1.97%降低到1.80%；另一方面，配加Al2O3低至0.27%的俄球，最高用量达19%，国产球的用量降至3%～6%。由于供货紧张，我们转而将俄球用量改为10%，再加上10%印球，澳矿降至5%，使渣中Al2O3低至13%，为高炉顺行奠定了坚实的基础，保障了冶炼强度的不断提高。辅矿配比与渣中Al2O3以及烧结中Al2O3的关系见图1。

图1 辅矿配比与渣中以及烧结中走势图

4 优化操作制度，改善高炉经济技术指标

4.1 维护好合理的操作炉型，保证中心气流

随着原燃料质量的下降，渣铁比已经上升到400 kg/t以上，因此高炉必须保证中心的发展[4]。稳定风量在4100 m3/min以上，标准风速达到215 m/s，2011年以来风口长度逐步由450 mm全部变为500 mm，使气流能够吹透中心死料堆。特别是焦比降低，矿焦比增加，中心不易吹透，边缘气流发展，所以必须采取适当增加中心焦量，焦矿层同时外移平铺的方法。同时，装料制度由2007年的矿石由过渡到现在的矿批由53 t缩小到46 t。炉料透气性好转，高炉不易形成管道，中心气流充沛，煤气利用率持续提高，在炉喉形成了焦平台+漏斗的料面模型。

4.2 加强入炉料管理

（1）创造性地实行了T/H值管理（就是在一定时间内规定每个筛子的排料量）。要求原料的T/H值（每小时过筛量）小于130 t，加入了监控画面，发现超标及时处理，保证供料和过筛，并纳入当月考核；狠抓筛网的清堵工作，规定每班进行四次清筛工作，提高筛子的筛分率。

（2）从2010年底开始对焦炭进行预筛分。通过在原料场的筛分，降低了高炉过筛负担，极大地减少了高炉入炉粉末量。同时对筛子进行改造，增大了筛网和增加了筛子，使高炉料筛分明显好转。严格控制槽下给料器闸门开度，采用了控制料流速度和排料延时的方法，使入炉料混匀，减少了原料入炉时的边界效应，保证了径向煤气流的均匀，提高了煤气利用率。

（3）长期生产表明，即使高炉使用单一的熟料如烧结矿或球团矿生产，也并不一定能获得最佳的指标和效益。对烧结矿、球团矿以及天然富块矿的冶金性能进行测试研究之后，了解到他们有各自的优缺点，可以将它们组合成一定的炉料结构模式，来使高炉生产获得最好的经济技术指标和效益。同时，炉料结构的选择要根据各自的资源条件、资源市场、供矿和价格、到厂的运输情况等进行经济技术比较后进行确认。现阶段我公司高炉的配矿为：70%高碱度烧结矿+15%球团+生矿15%。

4.3 稳定热制度，实行低硅冶炼

要实现高炉的高产低耗就要实现低化学热高物理热[5]。高炉采取了加强炉前出铁管理、高顶压抑制[Si]的还原、提高炉缸热量等手段，实行了低硅高铁水温度的冶炼。图2给出了高炉入炉品位及铁水炉温与铁水硅含量[Si]的趋势图。要求工长能提前判断炉况的凉热发展趋势，多看风口，调整时要做到稳定和准确，避免反向操作。根据以往经验，降低1%的硅可降低50 kg/tFe燃料比，下调操作方针中的[Si]到0.35%，每月可节省上百万的成本。高炉炉温的稳定是高炉稳定顺行下降低燃料比的基础。要求工长日常操作及时调整热量和渣系，保证炉况的稳定。

图2 高炉入炉品位及铁水炉温[S i]趋势图

4.4 加强炉前出铁

在目前高冶炼强度的情况下，渣量增大使炉前压力增大[6]。炉前渣铁是否能够及时排放，将直接决定炉况的稳定。炉前人员和检修人员一起完成了炉前开口机和泥炮设备的改造工作，显著降低了设备的慢风率，同时提高了开口和堵口效率，出铁炉数由原先的18次减少到12次。加强炉前出铁的组织工作，建立考核体系。要求铁口深度控制在2800～3000 mm，1 h没有下渣时，打开第二个铁口进行出铁，保证高炉不憋渣铁。实行3个铁口使用3种炮泥竞争，优胜劣汰的措施。这些措施实施后，炉前生产井井有条，炼铁成本和劳动强度反而降低了。

4.5 优化炉内操作，减少人为因素造成的炉况波动

（1）高煤比、高富氧和高风温相结合。高风温是节省焦炭的有效措施。风温保持1215℃以上的高水平，并且稳定住。富氧率提高到2.7%，使风口前焦炭的理论燃烧温度达2250℃以上，使炉缸有充足的热状态，使煤粉的燃烧率达到70%以上，减少了未燃粉末进入软熔带，造成高炉炉况难行的情况。

（2）操作上使用高顶压。使用高压操作是高炉强化冶炼的主要手段之一，能够提高煤气利用率，降低燃料比。高顶压可以有效降低压差，降低煤气流速，还可以抑制高炉内SiO2的还原，有利于低硅冶炼。高炉顶压由2008年的180 kPa提高到195kPa，理论上可以降低5 kg/tFe燃料比。

（3）均匀喷吹。煤粉喷吹要均匀，高炉所有风口均要喷煤，流量要实现均匀、稳定。高炉均匀喷吹煤粉，会使高炉每个风口的鼓风动能一致，并会使炉缸热量分配均匀，有利于高炉生产顺行和喷煤量的提高，进而煤焦置换比得到提高。实现所有的28个风口均匀喷吹，要求喷煤速率保持稳定，别出现大幅度变化，减少炉况波动。

（4）使用煤粉助燃剂。在煤粉中添加催化剂，提高煤粉燃烧率。喷煤添加剂中含有多种稀土元素，极大地提高了喷煤燃烧效率，可以有效降低燃料比7 kg/tFe。

（5）值班工长必须保证每班看料2次，对照原料理化性能进行分析，掌握原料变化，保证入炉料稳定，避免因原燃料情况发生变化引起的煤气流紊乱。

（6）在无烟煤中加入烟煤。烟煤的热值低，但是价格也低。现阶段高炉加入65%的烟煤和35%的无烟煤，这一项就可以降低成本2元/tFe。

（7）在返矿皮带上增加筛子，回收5～10 mm的矿石入炉。既保证了不增加入炉粉末率，有可以有效地二次利用矿石，减少了浪费。

（8）加强班组管理和交接班管理。提高工长责任心，对当班职工的工艺纪律和劳动纪律严格要求。交净班，杜绝操作的随意性，使炉况保持稳定和顺行。

5 结论

（1）天钢高炉2012年平均入炉品位54%，较2011年的56.57%下降2.57%，渣比上升40 kg/tFe的情况下，燃料比保持在530 kg/tFe，炼铁制造成本下降了111.8元/tFe，极大的缓解了公司的压力。

（2）天钢高炉在2011年由于冷却壁破损严重已经进行了中修，此后铜冷却壁和铸铁冷却壁又出现了不同程度的破损情况，炉役后期的漏水也是造成高炉燃料比偏高的一个因素。

（3）在入炉原燃料一直持续恶化的情况下，高炉炉况变差，但是由于高炉自身做了大量的装料制度的摸索和外围的保证工作，使高炉在种种不利的条件下，燃料比仍然在缓慢下降，说明了向管理和抓细节操作要效益仍然有很大的空间。

[1]张庆喜，刘超志.武钢5号高炉炉况失常的分析与处理[J].炼铁，2006，25（1）：33-36.

[2]孟令君，刘德楼.济钢1750m3高炉经济炉料冶炼实践[J].河南冶金，2012，20（1）：36-38.

[3]楚强，薛燕.济钢高炉低成本炉料冶炼实践[J].炼铁，2010，29（1）：41-44.

[4]周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2002：367-368．

[5]王筱留.高炉生产知识问答[M].北京：冶金工业出版社，2004：298．