济钢350高炉低品质料高煤比冶炼实践

济钢350高炉低品质料高煤比冶炼实践

左法之（济南钢铁股份有限公司）

【摘要】济钢350m3高炉在适应高三氧化二铝、低品位、高渣比、高锌、低品质经济料冶炼的条件下，保持了炉况稳定顺行。在此基础上，不断更新观念、打破过去认为大渣量不利于高煤比冶炼的常规；以顺行和成本为中心，不断优化高炉操作，打煤降焦，焦比实现了180kg/t左右，焦比达330kg/t以下，各项经济技术指标都取得了长足的进步。

【关键词】高炉低品质矿焦比煤比

1.概况

济钢现存3座350高炉，均为串罐式无钟炉顶。350高炉主要使用分散的外购焦炭，少量使用自产焦，为了适应市场降低生产成本，全部使用低品质、低价位矿，高炉操作难度较大，一度在高焦比、高燃料比状态下运行。由于对低品质料冶炼规律的认识的积累，以及不断探索、采取相应的措施，克服低品质料带来的各种困难，自2011年3月份开始，以提高煤比为突破口进行技术攻关，实现了煤比由155kg/t提高到180kg/t左右，实现了历史性的突破。表1是2011年生产指标情况，4月份以后与1月份相比煤比上升了32kg/t，焦比由417kg/t下降到328kg/t，燃料比由609kg/t下降到546kg/t,利用系数上升了0.42t/(m3·d),取得了巨大的经济效益。

2.原燃料条件

(1) 高炉主要使用外购焦炭，在自产焦有节余时也能吃一部分自产焦。外购焦来源复杂多变，不同厂家不同批次的质量参差不齐、波动较大，而且高炉获取的化验结果往往滞后，这给高炉的炉况稳定和操作调剂带来困难。表2是几种常用的焦炭数据。

(2) 全部使用价格便宜的低品质矿。这些矿的特点是①品位低，造成渣量大。②Al2O3高，造成炉渣流

动性差。（见表3）③炉料的有害杂质元素含量较高。碱负荷高、锌负荷高，一度锌负荷达到6.356kg/t，有时还伴有钛、铬、砷的危害。（见表4）这些因素特别是碱金属和锌的含量偏高对炉况顺行及生产指标造成了很大影响，曾经严重威胁高炉顺行，为了维持高炉勉强的顺行，采取了极端保守的单环布料矩阵，使生产技术指标受到很大的制约，当然也是妨碍提高煤比的重要困难。

3.原燃料采取的主要措施

⑴使用外购焦时进行预先混匀。为了减少不同焦炭对高炉造成的波动，把进厂的外购焦先分别存放在备焦场，在给高炉供料时按照一定的比例进行混匀，然后再输送到高炉料槽。这样就减少了不同种类、不同批次的焦炭的切换次数，对高炉来讲有利于稳定热制度，有利于炉况的稳定。

⑵提高喷吹煤的固定C含量。要想取得高煤比较好的喷煤效果，必须重视喷吹煤本身的品质，过去喷吹煤的固定C长期徘徊在70%以下，2010年2月中旬以后开始配加贫瘦煤和不合格的炼焦瘦煤，煤粉的固定C含量上升到75%左右。

⑶适当控制碱金属、锌的入炉量。济钢高炉由于“经济料”的大量使用，碱负荷及锌负荷升高没有引起足够的重视，不进行任何有效处理地“闭路循环利用”除尘灰、污泥，使得整个系统中的碱金属和锌不断富集。以致炉缸频繁堆积，炉墙频繁结厚，多次引发炉况波动，严重影响炉况的稳定顺行，在那种状况下提高煤比也是不可能的。因此，2011年2月份开始定期“开路”外排这些碱金属和锌含量较高的除尘灰、污泥，经过处理后再循环利用，这样高炉的碱负荷、锌负荷（尤其是锌负荷）就能得到有效控制，3月份锌负荷降低到0.38kg/t，为高炉炉况顺行、提高煤比扫除了一大障碍，根据实践结果规定了锌负荷的控制标准为上限1kg/t。

4.炉内操作采取的主要措施

为了使高炉能够接受高煤比，炉内操作的基本指导思想，就是用尽一切能够采用的措施，保证炉缸活跃，气流稳定，保证风口区温度充足、稳定。

4.1 提高渣中MgO含量

由于济钢的经济料方针决定了高炉的高渣量、高Al2O3的冶炼特点，炉渣中Al2O3含量长期在18~20%，最高是达到21%。按照正常操作制度冶炼，炉渣比较粘稠、流动性差，影响炉况顺行，只能提高炉温、降低煤比来克服高Al2O3的影响，这样就导致焦比升高、产量降低，最终是成本升高，抵消了使用经济料降成本的预期。经过反复试验，确认了提高渣中MgO是最合理的办法，渣中MgO提高到12%左右，镁铝比（MgO/Al2O3）按0.65左右控制，炉渣流动性明显改善，解决了高铝渣的困恼。提高渣中MgO还有一个重要作用，就是提高MgO本身有利于炉渣排碱，提高MgO后可降低炉渣的二元碱度及生铁含硅量也非常利于排碱。提高渣中MgO的具体方法：一是直接在高炉加含镁熔剂（白云石、蛇纹石或菱镁石）；二是在烧结工序添加溶剂，使烧结矿的MgO含量达到要求即可。

4.2清理炉内上部粘结物，恢复高炉合理的操作炉型

由于锌的危害没能得到很好的解决，在高炉上部炉喉部位很容易形成粘结物，严重时厚度达500mm，

操作炉型被扭曲，对布料及气流分布极为不利，操作难度增大，直接影响经济技术指标的提升。为此，利用计划休风的机会，把料面深度控制在4m左右，然后从方人孔（或在炉皮上开孔）以人工及机械的方法，把炉墙上的粘结物清理下来，恢复正常的操作炉型。这种方法既简单又安全，采用此办法在炉喉粘结物还未造成明显影响之前，就及时主动地予以清理，保持住正常合理的操作炉型，给高炉顺行、改善指标创造了条件，也是提高煤比的重要基础。

4.3 实施带中心加焦的多环布料模式，改善气流分布

开始使用低品质料冶炼后，尤其是生矿比例较高或在上部锌粘结物较厚时，为保证顺行采用单环矿、双环焦的发展边沿型矩阵，往往中心气流不足，时间长了炉缸中心较死，这种状况不利于炉况的长期稳定顺行，也不利于提高煤比。要高煤比操作必须打开并保持住中心，而在煤比由160kg/t上升到180kg/t的过程中，有明显的边缘气流发展、中心减弱的趋势，需要对布料矩阵进行循序渐进的优化，总体思路是先以中心加焦引导中心，而后在清理掉炉喉粘结物的情况下，逐步加大布料α角，增加布料环位，即推进到抑制边沿的多环布料矩阵，这样就保证了在提高煤比后高炉气流分布合理、炉况稳定顺行，主要调整情况见表5。

4.4 全风全风温操作

全风全风温即我们常讲的“两全”，全风就是以每班加风到风机“报警”为标准，全风温的标准则是全关冷风大闸。这样做有两大目的：第一、充分发挥风机及热风炉的能力，可直接降低高炉生产成本；第二、促进高炉在更高水平上稳定高效地运行，看起来好像是少了两个调剂措施，实际上也是减少了两个波动因素，而且充分发挥了鼓风机及热风炉的潜能，全风全风温操作有利于高炉风口区的工作状态的稳定，是保证炉缸工作活跃、稳定初始气流的重要因素。

4.5稳定合理地使用富氧

富氧使鼓风中含氧量升高，不光能提高冶强增加产量，还能提高煤粉在风口区的燃烧率，有相关测定表明[1]，不富氧时煤粉燃烧率为70%，富氧率6%以下时，燃烧率提高到80~90%。

富氧和喷煤对风口前理论燃烧温度有相反的影响，富氧率提高1%，风口前理论燃烧温度上升40℃左右，煤比升高10kg/t，理论燃烧温度降低20~25℃，在这方面富氧和喷煤有很强的互补性。济钢350高炉的合理的风口前理论燃烧温度控制在2100℃左右，如果煤比升高将导致风口前理论燃烧温度不足，而高炉的日常操作是全关冷风大闸，风温早已用尽，所以合理地使用富氧来保持提高煤比后风口前理论燃烧温度的稳定。实际情况是煤比达到185kg/t时，富氧率在4~4.5%比较适宜。这样一经确定就明确要求工长在全风状态下定氧量操作，防止人为的大幅度地调整富氧量，减少对炉况有影响的波动因素。

4.6用酸性球处理炉缸，预防炉缸堆积

使用低品质矿冶炼，品位低、渣量大，必须高度重视保持炉缸良好的工作状态，才能实现高煤比操作。

实践表明，集中、循环使用酸性球在处理因高碱度、石墨炭及焦末堆积有明显效果，这种方法及机理在文献[2,3]中也有描述，而且在存在碱金属危害的情况下，能强化炉渣排碱能力，减轻碱金属的危害。因而，我们在日常操作中强化集中、循环使用酸性料的手段，可有效预防炉缸堆积。与使用锰矿、萤石相比，这种方法既不影响燃耗等指标，也不会破坏炉衬，只要掌握得当，炉温、生铁含[S]都能控制在要求范围。

5.结语