高炉冶炼原燃料质量要求及强化技术措施分析

攀 钢 技 术 29 高炉 冶炼 原燃料 质量 要求 及 强化技术措施分析 付卫国 1， 翁建军 2 (团研究 院 有限公司 ,， 钒技术质量部 ) 摘 要： 介绍了国内 大型 高炉 对原燃料质量的要求以及提高原燃料质量的技术措施，分析了 国内主要钢铁企业的高炉 强化冶炼技术措施， 对 大型 高炉的强化冶炼技术具有一定的指导意义。 关键词： 高炉冶炼； 原燃料质量 ； 强化冶炼 0 引 言 随着高炉炼铁技术的发展，高炉也在向大型化方向发展， 装备水平不断提高， 高炉炉顶采用 身中下部 采用 铜冷却壁， 热风炉采用助燃风和煤气双预热的高风温技术等，随着高炉的大型化，对原燃料质量的要求也进一步提高 。 笔者 分析了大型 高炉 对原燃料质量的要求以及高炉 强化冶炼技术 措施 ，对 大型高炉冶炼 确定合理的操作参数和强化冶炼具有 一定的 指导意义。 1 国内 大型 高炉用焦炭的质量 炭质量要求 焦炭在高炉内起骨架、还原剂和燃料的作用，对于大高炉来说，骨架作用尤为重要。高炉内下降的液态炉渣及铁都需要通过焦炭料柱的孔隙落入炉缸，而上升的气流也需要通过焦炭料柱的孔隙到达炉顶，因此，必须 要 有良好强度的焦炭料柱 才能保证高炉冶炼过程能顺利进行。高炉炉容增大后，炉料在高炉内的停留时间延长， 焦炭与煤气的反应时间长，会加剧焦炭的气化反应，从而恶化焦炭的性质，因此要求高炉内的焦炭料柱必须有足够的反应后强度，即焦炭的热性能要好。国内 大型 高炉原燃料质量指标见表 1。 表 1 国内 大型 高炉 用 焦炭质量 厂家 40 d 钢 钢 60 80 钢 60 82 5 86 钢 64 85 0%。 高焦炭质量的技术措施 近年来企业炼焦用煤在资源 紧张 的情况下，均出现了煤质量下降、波动增大、品种不平衡及煤场存量少 等现象 ，为 应对 炼焦生产组织困难加大的局面，从优化工艺来提高焦炭质量的技术措施有： （） 优化配煤 根据 各地区的炼焦煤资源情况，可以通过优化配煤生产出大型高炉用的焦炭 ，开展炼焦用煤系统研究及优化 配煤改进焦炭质量的研究， 以 提高配合煤粘结性、降低其碱金属含量及碱度指数，从而降低反应性，提高反应后强度。 （） 配型煤炼焦 配型煤炼焦新工艺是将一部分装炉煤料在装入焦炉前配入粘结剂压制成型煤，然后与大部分散状煤料按比例配合后装炉炼焦。配型煤炼焦的作用相当于在配煤中添加肥煤、肥气煤，配型煤炼焦可使焦炭 高 13 个 百分点， 低 24 个 百分点 ， 高达 110 个 百分点。 （） 干熄焦 干法熄焦不仅可回收红焦显热，还可改善焦炭质量，并减少湿法熄焦对大气的污染，干熄焦技术能明显改善焦炭质量。一般认为干 熄焦与湿熄焦相比， 高 3 8 个百分点， 低 另外干熄 焦 使焦炭 高 12个 百分点 。 2 国内 大型 高炉用烧结矿的质量 结矿质量要求 30 2010 年第 33 卷第 1期 高炉炉容增大，炉料所承受的荷重增加，为保证在炉料下降的过程中能保持足够的粒度和料柱的透气性，烧结矿必须有足够的强度。高炉炉容增大后，高炉内块状带的区域相应增大，烧结矿在块状带中的滞留时间延长，炉料之间的挤压和相对运动时间延长，这些运动将造成烧结矿破碎，从而影响炉料的透气性，因此烧结矿必须有足够的强度，以保证炉料在下降过程中不破坏料柱 的透气性，国内部分大高炉使用的烧结矿质量 要求见 表 2。 由表 2 可见，各公司烧结矿质量有一定的差别，其 转鼓强度均比较高，烧结矿品位达到56%59%，转鼓强度一般 大于 75%。 表 2 国内 大型 高炉的烧结矿 质量要求 烧结机面积 /） 精粉率 /% 转鼓强度 /% 鞍钢 360、 265 钢 300 钢 193、 360、 435 高烧结矿质量的技术措施 提高烧结矿质量的技术措施主要有强化制粒、厚料层小球烧结、燃料二次分加、热风烧结、高碱度烧结等，目前烧结设备和工艺发展的主流是设备大型化、自动化程度高。国内许多中小型烧结机在配合高炉的扩容后已转向大型烧结机。 国内厂家 提高烧结矿质量的主要技术措施是推行厚料层操作，厚料层操作所须关键条件是烧结过程透气性的改善 ，而 透气性的改善在于强化烧结混合料制粒， 可 通过 控制 合理原燃料粒度组成、 添加复合粘结剂、适当延长制粒时间等手段 来实现。 3 高炉 强化 冶炼的 主要 技术 措施 钢高炉强化冶炼技术 （） 取消渣口，停止放上渣 武钢高炉中老系统均设有上渣口 ,但随着渣量的减少与炉顶压力的提高，上渣十分难放，对顺行不利。因此， 武钢 4#高炉于 20世纪 80年代， 3#高炉在 1993年， 2#高炉于 1998年分别取消了放上渣 1，2#、 3#高炉在同一出铁场设两个出铁口，倒换使用，减少偏料，同时采取增加出铁次数、调小渣口方向的进风面积等技术措施来有效维持高炉的强化生产。 （） 提高入炉料含铁品位，优化入炉料结构 武钢高炉入炉品位从 1991年的 右逐步提到 现在 的 59%左右 。品位的提高将减少渣量，利于煤比提高、透气性改善 及 软熔带位置的降低。另外，从 1993年高炉开始配加高品位球团矿，其配加量逐步增加，球团矿的配比从 13%左右提高到25%左右。球团矿的成功使用，有效地降低 了 生矿入炉量，提高了熟料率，炉料结构更趋合理。 （） 强化原燃料过筛 在焦炭质量没有明显改善的情况下 (0%左右 )， 武钢 加强粒度控制，改进矿、焦筛 ， 从单层筛、双层筛、梳齿筛到悬臂防堵筛 ， 筛分效率不断提高，入炉含粉量 (小于 5 定控制在 5%以下。 （） 采用高顶压、高风温、高喷煤比技术 武钢高炉由于完全淘汰了钟式炉顶，顶压从原来的 顶压的增加意味着煤气密度增加，是高炉强化生产的有效途径；武钢大修或新建的高炉均采用了高温内烧式热风炉，一般情况下 风温在 1 200 左右。高风温为高煤比创造了有利条件 ,高风温利于炉缸显热与风口理论燃烧温度的提高，而高煤比则吸热并降低燃烧温度， 有 利于调节炉缸工作温度，使炉缸工作状态更加均匀稳定。 钢高炉强化冶炼技术 （ 1） 加强筛分 ,减少入炉粉末 随着高炉大型化及冶炼的日 益强化 ,对料柱的透气性要求越来越高 ,加强筛分、减少粉末是简便而又行之有效的精料手段。高炉改造大修后 ,在高炉矿、焦槽下设置了振动筛 ,对矿石、焦炭进行筛分 ,矿石筛出 小于 5 焦炭筛出 小于 25 2， 使 矿石入炉粉末明显减少。 （ 2） 提高入炉矿石品位 在高碱度烧结矿生产中，配加了高品位的外购富矿粉以提高烧结矿品位。同时高炉优化了炉料结构，由原 100%熟料配加了部分天然富矿，以提高入炉矿石品位。自 1998 年以来 10#高炉的入炉矿石品位逐年提高到 58%以上。 （ 3） 提高焦炭质量 大型高炉对焦炭质量 的要求越来越高，其强度对料柱透气、透液性及煤气流的二次分布起决定作 31 2010 年第 33 卷第 1期 用。 1995 年以来，通过控制来煤的灰分和含硫量，调整配煤结构，延长了结焦时间，提高了焦炭质量 2。 （ 4） 提高风温 10#高炉大修后，新建了 4 座新日铁外燃式热风炉，并采用了热风炉自身预热技术。 1995 年 8 月开始进行热风炉自身预热工业试验，助燃空气按常温、 200、 300、 400、 500 和 600 几个阶段升温，高炉煤气预热温度 150 2。试验结果表明，自身预热技术在配有烟气预热煤气换热器的情况下，完全能够只用低热值的高炉煤气获得 1200 的风温。 （） 提高煤比 增加喷煤量，不但可以节焦，而且可以充分利用高风温，高炉操作调剂更加灵活。 10#高炉从 1996年开始逐渐增加喷吹量，现煤比已达到 150 kg/t 以上。 （） 采用中心加焦、大批重分装技术 中心加焦是利用向高炉中心添加适量焦炭来确保炉内形成倒 “V”型软熔带，以确保高炉顺行。同时利用中心添加的焦炭来更新炉缸焦炭床，以改善其透气、透液性，使炉缸活跃，由此获得长寿、低耗、高产的效果。为控制中心气流， 10#高炉将批重由 42.0 t 扩大到 ， 加大矿石批重，可稳定上部煤气流， 增加煤气与矿石的接触面积，改善煤气利用。批重越大，料层也就越厚，软熔带焦炭夹层厚度也相应增大，亦可改善料柱透气性。同时，加大矿石批重后，导致整个料柱矿焦层数的减少，因此界面效应减小，有利于高炉透气性的改善。 钢高炉强化冶炼技术 （ 1） 精料入炉 在精料方面主要加强原燃料入炉前的技术管理，努力减少入炉粉末。烧结矿筛进行换型改造，使烧结矿入炉 小于 5 %。 （ 2） 开展烧结矿喷洒 开展的烧结矿喷洒 烧结 矿的低温还原粉化指标得到明显改善， 降到 在同等条件下，高炉的风量增加 147 m3/数增加 t/m3d， 吨铁 燃料比下降 5 （ 3） 改善焦炭质量，特别是焦炭的高温性能 马钢在日常操作中对焦炭的高温性能格外重视，一旦焦炭的反应性超过 28%，反应后强度小于63%，就容易出现炉缸堆积 4。 从炼焦的配煤控制入手，努力改善焦炭高温性能，降低焦炭的灰 分 和硫 分， 焦炭的高温性能明显改善，为高炉的强化，特别是负荷水平的提高提供了可靠的基础。 （ 4） 强化高炉 操作 马钢高炉强化冶炼主要采取高 风速、高风温、高富氧率、高煤比等措施，达到吹透中心、活跃炉缸、适当抑制边缘气流的目的。 通过生产实践，适合马钢 2 500 ：开放中心，吹活炉缸，适当抑制边缘气流 ，获得了高产、优质、低耗的良好效果 4 结 语 1） 随着高炉容积的增加，大型 高炉所用的原燃料质量 要求较高 ：焦炭 于 85%， 反应性 (于 30%，反应后强度 (于 60%；烧结矿 于 57%，转鼓强度 大于 76%。 ） 提高焦炭质量的措施有：优化配煤结构、配型煤炼焦及干熄焦技术等；提高 烧结 矿质量的措施有：厚料层操作、小球烧结、高碱度烧结及 强化制粒 等，这些措施应用后 可全面提高入炉原燃料的质量。 ） 国内 大型 高炉强化冶炼 的 技术措施主要 是：进一步提高精料水平 ， 努力改善原燃料质量，优化高炉的炉料结构，加强高炉的上下部调剂等 。