高炉炉料结构的选择

高炉炉料结构的选择

王维兴中钢金属学会

1.炼铁炉料结构要满足高炉炼铁的需求

高炉炼铁操作的方针：高效、优质、低耗、长寿、环保。

高效是要高产、低成本、设备作业率高、劳动生产率高；

优质是产品合格率高，能满足客户需求，能按计划组织生产；低耗是原燃料消耗低（低燃料比、低矿、溶剂消耗低）、低电耗、各能源介质消耗低、备品备件消耗低等；

长寿是高炉寿命大于15年，热风炉寿命大于25年；

环保是能满足国家对钢铁工业（包括各工序）的各项环保要求。

2.为什么铁矿石要造块

我国铁矿石含铁品位低（2018年重点企业品位26.32%）、杂（品种多：褐铁矿、镜铁矿、菱铁矿、钒钛磁铁矿、含稀土铁矿等）、难选（要细磨、精选）。2018年我国铁矿石经过选矿后的铁精粉品位在62.63%，尾矿品位含铁10.66%，使我国铁矿石成本高，与国外竞争力差。

高炉炼铁需要高品位矿石，铁矿石直接加入高炉，炼铁效率低、燃料比高；通过造块（烧结或球团）铁矿石的比表面积最大，接触煤气多，实现间接还原多，促燃料比降低。所以，高炉炼铁是以精料为基础。

《钢铁产业发展政策》规定：“企业应积极采用精料入炉、富氧喷吹、大型高炉……先进工艺技术和装备。”精料是基础。

提高入炉铁矿石含铁品位和熟料率是精料的主要内容，精料是改善高炉操作指标的重要保证。近年来，随着国外矿使用的增多，以及国内选矿技术的提高，入炉矿石含铁品位不断提高。但是高品位的优质含铁原料越来越少，提高品位不仅增加成本，而且难度越来越大，2013年入炉含铁原料品位见表3。结合资源状况和高炉生产的实际情况，炼铁规范修编适当调整了入炉品位的要求。

表3 2013年度1000m3以上高炉入炉品位

如果个别国内铁矿石选矿后仍达不到规定品位，应经过专题论证，企业的经济效益合适，方可降低入炉品位。

3优化炼铁炉料结构的原则：

世界各国、各企业没有一个标准的炼铁炉料结构；都要根据各企业的具体情况（资源条件，矿石质量、铁矿石价格、市场供应、造块成本、炼铁成本、环保要求、生产技术等）制定适宜的炉料结构；同时还要根据外界情况的变化，进行及时调整。如欧美国家，本国铁矿石粒度细，价格低，适宜生产球团矿；

瑞典1300m3高炉炼铁入炉铁品位67%，100%球团矿冶炼，吨铁矿耗1300kg，渣铁比低于160kg，燃料比450kg。炼铁成本比我国低50元/吨左右。

一些钢铁企业无无球团设备，进口生产球团矿的精矿粉贵，他们的炉料结构中球团比就低，如宝钢、梅山等企业；

包钢、鞍钢、太钢、杭钢、济钢等企业有自产球团矿，他们的炉料结构中球团矿比例就高。

表1 北美部分高炉指标：

评论：美国高炉炉料用球团矿比例高（个别用高碱度烧结矿），系数均在2.1以上，使用废钢，喷吹天然气，焦比普遍

低于400kg/t,值得我们学习。

日本和韩国需要进口矿石，要优先考虑价格；多年来，日本高炉球团比低，详见表2；但他们燃料比低，高炉利用系数不高。

表2 日本高炉指标

多年来日本炼铁使用球团矿比例在12%左右，主要是要调整炉渣碱度（要使用高碱度烧结矿）他们的燃料比在500kg/t左右，系数不高，追求生产成本低、环保好。值得我们学习。

3.1要根据各企业具体生产条件下（有无球团设备、采购炉料价格、管理水平等），实现高炉炼铁操作的优化方针。

3.2实现低成本炼铁：优化配矿、优化高炉操作、设备维护完好、生产效率高。

3.3实现高产低耗就要高炉入炉矿含铁品位高（希望入炉铁品位＞58%），高质量烧结矿要实现高碱度（1.8~2.2倍）；但炼铁炉渣碱度要求在1.0~1.1倍，炉料就要配低碱度的球团矿（或块矿）。

3.4高炉生产稳定顺行，实现低燃料比，要求原燃料质量要好（冶金性能好、低MgO和Al2O3、低渣量、焦炭质量好、含有害杂质少等）。

3.5实现资源合理利用，充分利用本地矿产资源，合理回收利用企业内含铁尘泥等。

4.努力提高高炉球团矿配比，是我国炼铁技术发展的大方向：4.1提高炼铁炉料球团矿配比，促进炼铁入炉矿含铁品位的提高。据统计，2017年重点钢铁企业球团矿含铁品位为63.60%，烧结矿含铁品位为5

5.79%；球团矿含铁品位比烧结矿高7.81%。高炉多用球团矿可有效地提高入炉矿含铁品位。

4.2.炼铁提高铁矿品位，促进降低燃料比、增加产量。炼铁学

理论是，入炉矿含铁品位提高1%，高炉燃料比下降1.5%，生铁产量增长2.5%。如果炼铁100%使用球团矿，要比使用烧结矿，燃料比下降11.52%，生铁产量增长19.2%。这个效益是十分可观的。

4.3. 提高炼铁炉料球团矿配比，促进炼铁系统节能减排。据统计，2018年重点钢铁企业球团工序能耗为2

5.36kgce/t,烧结工序能耗为48.60kgce/t;球团工序能耗比烧结低23.24kgce/t。如果用一顿球团矿代替一顿烧结矿炼铁，就会使炼铁系统降低23.24kgce/t的能耗。

4.4. 提高炼铁炉料球团矿配比，会降低污染物排放，降低对烧结烟气治理费用。烧结生产会产生大量的SO2、NO X、二噁英、粉尘等有害物质。2012年国家公布了对烧结烟气综合治理的标准（GB28662-2012《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》），指标基本上与国家先进水平接轨了。这会加大钢铁企业对环保治理的成本（约50元/吨烧），企业要付出较大的代价。如用球团代替烧结，既可以减少或没有污染物排放，大大减少了污染物治理费用。

表3说明，烧结工序比球团污染物排放高。要减少污染物排放，就需要减少烧结的生产。目前，一些地区政府已提出要降低本地区的污染物排放总量（国家已提出要求对一些地区污染物总量控制），希望钢铁企业停止烧结生产（欧美已这么去做了）；我国也将面临这个问题。

4.5中国铁矿资源是贫、杂、难选。为提高我国铁矿使用效率，必须要进行细磨、加强选矿。这样，我国的铁矿粉是细粒度的居多，有一半铁精粉是适合于去生产球团矿。但是，历史原因（上世纪50年代，我国全面学习苏联，大量建设烧结机），使我国炼铁的炉料结构一直是以烧结矿为主。这种局面一直没有得到根本的改善。现在，我们应尽快转变观念，加强对球团生产的基础理论研究，促进球团生产的发展，促进钢铁工业的节能减排。

太钢的精矿粉-320网目在90%，是适应生产球团矿，但他们选择生产烧结矿，是技术路线的错误。

目前，我国球团质量与国际先进水平相比，存在较多差距：球团含铁品位低（约低5%）含SiO2高，配加皂土多，抗压强度低（生球质量不好），工序能耗高等。

国外已淘汰了竖炉生产球团工艺，大量使用带式焙烧机工艺生产球团矿（适应使用各种类型铁矿、球团质量优越、能耗低），但燃料用天然气的设备居多。

5. 球团矿生产成本比烧结矿贵