攀钢西昌钢钒高炉铁水适宜硫含量分析

饶家庭，王敦旭，谢洪恩

(1.攀钢集团研究有限公司 钒钛资源综合利用国家重点实验室，四川 攀枝花 617000; 2.攀钢集团西昌钢钒有限公司 技术质量部，四川 西昌 615000)

攀钢西昌钢钒高炉铁水适宜硫含量分析

饶家庭1，王敦旭2，谢洪恩1

(1.攀钢集团研究有限公司 钒钛资源综合利用国家重点实验室，四川 攀枝花 617000; 2.攀钢集团西昌钢钒有限公司 技术质量部，四川 西昌 615000)

为了寻求炼铁、炼钢工序经济适宜的铁水硫含量，通过对生产数据的统计，分析了攀钢西昌钢钒1号高炉铁水硫含量与技术经济指标的关系，得到了攀钢西昌钢钒高炉铁水钛含量与铁水硫含量及焦比的回归公式;并依据高炉冶炼过程中实际的矿焦比与铁水钛含量的经验数据，计算分析了不同铁水硫含量与炼铁的原、燃料成本的关系，综合考虑炼钢脱硫成本的变化，得出当前硫负荷条件下铁水适宜的硫含量 (质量分数)应控制在0.085%左右.

硫负荷;铁水硫含量;成本;炼钢脱硫

钢铁厂为了降低生产成本，有时不得不降低原燃料质量以适应市场需求.攀钢西昌钢钒因煤资源紧张，高硫煤配比增加，焦炭含硫量上升，2012年12月份以来，高炉入炉硫负荷由原来的4.2 kg/t上升至4.7 kg/t以上.加之炉渣TiO2含量上升，冶炼温度降低，炉渣脱硫能力下降，致使铁水平均w［S］由0.065%左右上升至0.075%甚至0.10%，从而增加了炼钢铁水脱硫工序的负荷与成本.普通矿高炉冶炼实践表明［1，2］，高炉温和强还原气氛是脱硫的良好条件，铁水w［S］一般可达到0.030%左右甚至更低.但是，由于高钛型钒钛磁铁矿高炉冶炼的特殊性，需采用低炉温冶炼，如提高冶炼温度以降低铁水硫含量，则将导致高钛型高炉渣与铁水的分离困难，金属铁损失增加，焦比上升，技术经济指标变差.生产实践表明，通过提高冶炼温度来降低铁水硫含量是不经济的.因此，分析目前冶炼条件下实现适宜铁水硫含量，兼顾炼钢脱硫工序成本，具有重要意义.

1 铁水硫含量与高炉技术经济指标的关系

对西昌钢钒1号高炉2012年10－12月份的日均技术经济指标按铁水硫含量分别统计，见表1.

表1 铁水硫含量与技术经济指标Table 1 Technical and economic indexes at sulfur content of hot metal

从表1可知，随着铁水硫含量上升，高炉利用系数升高，焦比下降，燃料比下降，金属铁损失降低明显.可见，在一定范围内放宽对铁水硫含量的要求，高炉技术经济指标改善明显.

通常，高炉中的硫主要来自于入炉燃料，焦炭带入的硫占总入炉硫量的70%左右.西昌钢钒1号高炉的硫分布见表2.

表2 西昌钢钒1号高炉的硫分布Table 2 Sulfur distribution of NO.1 BF

表2表明，随焦炭硫含量升高，焦炭带入硫增加，高炉的硫负荷上升，硫在渣铁间的分配系数Ls下降，进入铁水硫比例略有上升.由此可知，西昌1号高炉铁水硫含量升高的主要原因是焦炭硫含量上升，导致入炉硫负荷上升，以及硫分配系数Ls降低.

2 铁水硫含量对炼铁原燃料成本的影响

2.1 铁水中w［Ti］与w［S］、焦比的关系

选取西昌钢钒1号高炉10－12月炉况稳定的每个铁次铁水的沟样成分，以及日平均数据，分析铁水中w［S］与w［Ti］、w［Ti］与焦比Ck的关系，见回归公式(1)、(2).

式中:R，N分别表示为相关系数及样本数量.

由式(1)、式(2)可知，w［S］与w［Ti］、w［Ti］与焦比关系显著，随着w［Ti］升高，w［S］含量下降，焦比上升.

2.2 铁水硫含量与炼铁原燃料成本的关系

根据回归公式(1)、(2)，计算不同［Ti］含量条件下的［S］及焦比，根据矿石与焦炭批重的对应关系(矿焦比范围3.8～4.7 t/t)，计算出不同铁水硫含量下的焦比、矿石消耗量及吨铁的原、燃料成本(矿耗+焦比)见图1.

图1 铁水［S］与焦比、矿耗的关系Fig.1 Relationship of coke ratio among iron ore consumption and sulfur content of hot metal

实践表明，高炉工序提高脱硫能力的主要措施之一是提高炉温，由图1可知，随着铁水［S］含量降低，焦比升高，随之矿耗增加，原燃料成本增加.从图2可知，随着铁水［S］含量放宽，原燃料成本下降.虚线表示入炉硫负荷上升，如果要维持相同的铁水［S］，则原燃料成本增加.由图2可计算出不同铁水硫含量范围条件下焦比、矿耗及成本的变动，结果见表3.

图2 铁水［S］与原燃料成本关系Fig.2 Relationship of sulfur content of hot metal among material and fuel cost

表3 不同铁水［S］含量对炼铁的成本影响Table 3 Effect of sulfur content of hot metal on ironmaking cost

从表3可知，随着铁水硫含量增加，焦比+矿耗的成本增加，但变动幅度逐渐减小.

3 铁水硫含量对炼钢成本的影响

3.1 铁水硫含量对铁水预处理脱硫成本的影响

铁水［S］含量(质量分数)与铁水预处理用脱硫剂成本的关系见图3.

由图3可见，铁水硫含量升高，脱硫剂成本大幅度上升.铁水中 w［S］由 0.050%上升至0.075%后，脱硫剂成本由 12.21元/t升到17.73元/t;如果铁水硫含量上升到0.10%，脱硫剂成本上升至24.93元/t.

3.2 铁水硫含量升高对炼钢脱硫成本的影响

在不考虑LF脱硫增加成本和钢种兑现率下降等因素情况下，通过对不同铁水硫含量区间的炼钢脱硫过程中的成本统计计算见表4.

从表4可以看出，随铁水硫含量增加，炼钢成本增加，铁水硫含量愈高，炼钢成本增幅愈大.

图3 铁水硫含量(质量分数)与脱硫剂成本的关系Fig.3 Relationship between sulfur content of hot metal and desulfurization agent cost

表4 不同铁水硫含量炼钢脱硫成本/(元·t－1)Table 4 Steelmaking desulfurization cost at different sulfur content of hot metal

4 铁水适宜硫含量的确定

由上分析可知，随着铁水硫含量上升，炼铁原燃料成本逐渐降低，降低幅度逐渐减小，而炼钢成本逐渐增加，且增加幅度逐渐加大，它们之间的关系呈抛物线关系.综合铁水［S］含量对炼铁原燃料和炼钢脱硫总成本的影响见图4.

图4 铁水［S］含量与炼铁与炼钢总成本的关系Fig.4 Relationship between sulfur content of hot metal and total cost of iromaking and steelmaking

根据抛物线的最小取值点可得，适宜铁水［S］含量(质量分数)约0.085%时，总成本最低，即铁水硫的质量分数超过或低于0.085%时，炼铁炼钢脱硫总成本将上升.

5 结论

(1)目前原料条件下西昌钢钒高炉硫分配系数Ls为7～9，进入高炉后总硫的13%～14%进入铁水.铁水硫含量升高的主要原因是高炉硫负荷升高以及炉渣脱硫能力降低.

(2)随着铁水［Ti］含量下降，铁水硫含量增加，焦比降低，炼铁原燃料成本降低，但降低幅度逐渐减小

(3)随着铁水硫含量增加，炼钢脱硫成本逐渐增加，且增加幅度逐渐增大.

(4)随着铁水硫含量增加，炼铁炼钢脱硫总成本呈抛物线下降，而后上升.在目前的生产条件下，适宜铁水硫含量(质量分数)为0.085%左右.

［1］王筱留.钢铁冶金学(炼铁部分)［M］.北京:冶金工业出版社，2008.

(Wang Xiaoliu.Metallurgy of iron and steel(iron part)［M］.Beijing:Metallurgical Industry Press，2008.)

［2］梁利生.宝钢3号高炉低硅低硫冶炼［J］.炼铁，2005，24 (增):41－45.

(Liang Lisheng.No.3 BF low silicon and sulfur smelting at No.3 blast furnace in Baosteel［J］.Iron－making 2005，24 (supp.):41－45.)

Analyses of suitable sulfur content for BF hot metal of Xichang steel＆vanadium of Pangang group

Rao Jiating1，Wang Dunxu2，Xie Hongen1

(1.State Key Laboratory of Vanadium and Titanium Resources Comprehensive Utilization，Pangang Group Research Institute Co.，Ltd.，Panzhihua 617000，China; 2.Technical Quality Department，Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co.，Ltd.，Xichang 615000，China)

In order to get a suitable sulfur content in the hot metal for the ironmaking and steelmaking process，based on statistics of the production data，the relation of sulfur content in the hot metal among technical and economic indexes for No.1 blast furnace of Xichang steel＆vanadium was analyzed.A regression formula among the coke ratio，titanium and sulfur contents in the hot metal was obtained.Based on empirical data of ore/coke ratio，relating to the titanium content in the hot metal，the relation between sulfur content and the raw material cost in ironmaking was analyzed.Considered changement of the desulfurization cost in steelmaking，under the current sulfur load condition，a suitable sulfur content in the hot metal was obtained.It should be obtained about 0.085%.

sulfur load;hot metal sulfur content;cost;steelmaking desulfurization

TF 821

A

1671-6620(2014)01-0011-04

2013-10-28.

饶家庭 (1971—)，男，硕士，高级工程师.E－mail:13882311567@163.com.