高炉炼铁对炉料质量的要求及优化配矿技术

高炉炼铁对炉料质量的要求及优化配矿技术

王维兴中国金属学会

一．高炉炼铁炉料质量对生产有重要意义

炼铁学基本理论和高炉生产实践均证明，优化高炉炼铁原燃料的质量和冶金性能既是高炉高效化、大型化、长寿化、节能减排的前提条件，也是提高喷煤比、降低焦比和燃料比的基础条件。

所谓优化炉料质量即是提高炉料质量是入炉矿品位高，渣量少和改善原燃料性能等。大高炉做到入炉矿品位≥58%、炉料含低SiO2、低Al2O3、低MgO，高炉渣比在300kg/t铁以下，焦炭的反应性（CRI）≤25%，反应后的强度在≥65%等，这是保证高炉生产高效、低耗和大喷煤的必要条件。

1.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。

国内外炼铁工作者均公认，高炉炼铁是以精料为基础。精料技术对高炉生产指标的影响率在70%，工长操作水平的影响占10%，企业现代化管理水平占10%，设备作业水平占5%，外界因素（动力、供应、上下工序等）占5%。在高冶炼强度、高喷煤比条件下，焦炭质量变化对高炉指标的影响率在35%左右。

炼铁精料技术的内涵：

精料技术的内容有：高、熟、稳、均、小、净,少,好八个方面

⑴高：入炉矿含铁品位高，原燃料转鼓指数高，烧结矿碱度高。

入炉矿品位高是精料技术的核心，其作用：矿品位在57%条件下，品位升高1%，焦比降%~%，产量增加%~%,吨铁渣量减少30公斤,允许多喷煤粉15公斤.；入炉铁品位在52%左右时，品位下降1%，燃料比升高%~%。高碱度烧结矿是碱度在~2,2（倍），其转鼓强度高、还原性好。

⑵熟：指熟料（烧结和球团矿）比要高，一般>80%。

⑶稳：入炉的原燃料质量和供应数量要稳定。要求炉料含铁品位波动±<%，碱度波动±<（倍），FeO含量波动±≤%，合格率大于80%~98%等。详见表4和表5。

⑷均：入炉的原燃料粒度要均匀。

⑸小：入炉的原燃料粒度要偏小，详见表7。

⑹.净：入炉的原燃料要干净，粒度小于5mm占总量比例的5%以下，5~10mm粒级占总量的30%以下。

⑺少：入炉的原燃料含有害杂质要少。祥见表10.

⑻.好：铁矿石的冶金性能要好：还原性高（>60%）、软融温度高（1200℃以上）、软融温度区间要窄（100~150℃）、低温还原粉化率和膨胀率要低（一级<15%，二级<20%））等。

2用科学发展观来采购原燃料

用精料技术的内容来判断铁矿石性能的优劣，不能只看其价格，要看它的化学成分和物理性能，以及使用效果（造块和高炉冶炼）。要用技术经济分析的办法进行科学计算和评价，找出合理采购铁品位的数值。算账不能只计算到采购及炼铁效果，还要看对炼钢、轧钢，

以致对全公司的影响。所以，买低品位铁矿石要有个度。还要研究其对能耗和环境的影响。

韩国、日本和宝钢买煤，要求煤的热值要大于7400大卡。我国有些企业在买6500大卡的煤。这样，企业之间的能耗水平就不是在一个起点上的对标。我国炼铁用焦炭灰分一般在%左右。欧美国家炼铁用的焦炭灰分要比我国低3%左右。这样，我国与他们的燃料比就有不可比性。韩国FINIX所用的煤灰分在6~8%，入炉铁品位在61%，所消耗的煤炭为710kg/t（比高炉能耗高）。焦炭质量的优劣对企业的生产指标影响是很大的，特别是企业之间的吨钢综合能耗、炼铁工序能耗进行进行对标，要作具体分析，要注重所用焦炭的质量情况。焦炭质量对高炉的影响见表1：

表1指标变动量燃料比变变化铁产量变化

炼焦配煤用主焦煤、三分之一主焦煤、肥煤、气煤、瘦煤等。现在，国内外出现采购来的煤不是单一煤种，是混煤。造成再按五种煤进行配煤炼焦，出现假象，使焦炭质量下降，给炼铁产生负面影响。我们要用煤岩学的办法去分析煤的G值、Y值、反射率等指标，来判断煤的性质，再进行采购和炼焦配煤。

3.原燃料质量对企业节能减排有重大影响

炼铁系统的能耗占企业总用能的70%，成本占60%~70%，污染物排放占70%。所以说，炼铁系统要完成企业的节能减排、降成本重任。钢铁联合企业用能结构有80%以上是煤炭，主要也是炼铁用焦炭和煤粉，烧结用煤量较少。2014年中钢协会员企业炼铁燃料比为t,焦比为t,煤比为t.比上年均有所劣化，是原燃料质量变化所致。

钢铁企业节能思路是：首先是要减量化用能，体现出节能要从源头抓起。第二是要提高能源利用效率，第三是提高二次能源回收利用水平。减量化用能工作的重点是要降低炼铁燃料比和降低能源亏损等。目前，我国炼铁燃料比与国际先进水平的差距在50~60kg/t左右。主要原因是，我国高炉入炉矿石含铁品位低，热风温度低、焦炭灰分高等造成的。在高冶炼强度和高喷煤比条件下，焦炭质量对高炉的影响率将达到35%左右。也就是说，焦炭质量已成为极重要的因素。近年来，一些大型高炉出现失常，主要原因是焦炭质量恶化和成分波动大，高炉操作如没进行及时合理的调整，会影响高炉燃料比（焦比、煤比、小块焦比）变化，影响燃料比变化的主要因素见表2.

表2 影响高炉燃料比变化的因素

从表2可看出，M10变化±%，燃料比将变化7kg/t，比焦炭的其它指标对高炉指标的作用都大。所以，我们应十分关注M10的变化，希望其值≤7%。

4.新修订的《高炉炼铁工程设计规范》对不同容积的高炉使用烧结、焦炭、球团、入炉块矿、煤粉质量均有具体要求。祥见表3~10.

表3 .入炉原料含铁品位及熟料率要求

注：平均含铁的要求不包括特殊矿。。

表4 烧结矿质量要求

表5 球团矿质量要求

注：不包括特殊矿石。球团矿碱度应根据高炉的炉料结构合理选择，并在设计文件中做明确规定，为保证球团矿的理化性能，宜采用酸性球团矿与高碱度烧结矿搭配的炉料结构。

表6 入炉块矿质量要求

表7 原料粒度要求

注：石灰石、白云石、萤石、锰矿、硅石粒度应与块矿粒度相同。

表8 顶装焦炭质量要求

表8 喷吹煤质量要求