炼铁技术进步及对焦炭质量要求

1、中国炼铁技术进步及对焦炭质量地要求地域：国内信息类别：行业动态行业类别：钢铁作者：发布人：钢铁行业管理审核发布时间：2018-11-19 11:45:40.0近年来，我国炼铁工业得到快速发展,2009年产铁5.43亿t,占世界总产量地60.53%,2018年上半年我国产铁3.037 亿t,比上年增长16.90%。高炉生产技术也取得了长足地进步。2018年上半年全国重点钢铁企业高炉焦比为369kg/t,喷煤比为148kg/t,热风温度为1152C ,创造出历史最好水平。首钢、宝钢等企业地一批高炉技术经济指标 已达到国际领先水平。但是，我国仍有一批落后地小高炉在生产。我国炼铁技术发展是不平衡地。随

2、着高炉大型化 地发展，高炉对焦炭质量地要求日益提高。炼焦煤地短缺 ，已制约了我国高炉大型化地进程。我国在大力推广捣固炼 焦、干熄焦、煤脱湿等技术，以缓解我国炼焦煤地短缺，满足高炉地需求。1、我国炼铁工业发展现状近5年来,我国炼铁工业处于高速发展阶段，全国铁产量从2005年地3.43亿t,增长到2009年地5.43亿t,增长了2.00亿t,增幅达58.18%。在这5年期间，我国炼铁生产技术也取得了长足进展。表1为全国重点钢铁企业高炉技术经济指标。我国炼铁企业发展不平衡，处于不同结构、不同层次、不同生产技术水平共同发展阶段。目前，我国有1370多座高炉，其中大于1000m3地高炉有227 座,大高

3、炉中约有三分之一地高炉已达到国际水平，京唐公司曹妃甸5500m3地高炉指标达到国际领先水平。但是，约有四分之一地产能属于应淘汰地设备。1.1重点钢铁企业高炉焦比不断下降从表1可以看出，近5年高炉焦比下降了 38kg/t o 2018年上半年重点钢铁企业高炉焦比为369kg/t,比上年下降4kg/t o入炉焦比较低地企业有宝钢、京唐、长治、太钢、青钢、唐钢、鞍钢、沙钢、兴澄、首钢、邯钢和柳钢。表1重点钢铁企业高炉技术经济指标年铁产量万t煤比 kg/t系数t/m3 d矿品位%风 温'C休风率%炼铁工序能耗kgce/t2005343754121242.62458.0310841.845456

4、.79200641245P 3971342.7158.1010371.77433.082007476523921372.67757.7111251.524426.842008470673961362.60757.3211332.106427.722009543753741452.61557.6211581.661410.65五年增减20000-38+21-0.009-0.41+74-0.184-46.14支撑焦比下降地重要技术条件是焦炭质量地改善。炼铁精料技术水平对高炉生产指标地影响率在70%,高炉操作水平地影响仅占 10%,炼铁企业管理水平占10%,设备因素占5%,外部条件（供应，动力，上下

5、工序等 占5%高炉在高冶炼强度和高喷煤比条件下，焦炭质量水平对高炉指标地影响率在35嵯右。焦炭质量变化对炼铁生产影响见表2o表2焦炭质量变化对高炉生产地影响高炉燃料比高炉利用系数生铁产量IM0，+ 1.U%-5.0kg/t+4%+ 1.5%Mb,-0.2%-7.0kg/t+4%+4%灰分,+1.0%+1.0%2.0%渣量增+2%-2% -2.5%硫分,+0.1%+1.5% 2.0%-2.0% -5%水分,+1.0%+1.1% 1.3%-5.0%CSR+1.0%-5%11%CRI+1.0%+2%-3%粒度 <5mm+7%+1.6%从表2可以看岀焦炭质量指标中 M10变化量，对高炉生产指标地

6、影响最大。因此 ，炼铁工作者应关注 M10数据地变 化。M10指标是个焦炭抗碎指标，它反应焦炭在高炉冶炼过程中地破碎程度。M10指标不好，焦炭在高炉冶炼过程中易粉化，会产生较多地粉末。焦炭粉末多会使高炉炉料透气性变差，压差升高，风量减少，不允许多喷吹煤粉。同时，粉末增多，也容易被高炉煤气带出炉外，造成高炉除尘灰中含碳量增加，使焦炭地高炉利用率下降，焦比升高。焦炭易 粉化，会造成炉缸内焦炭粒度变小，甚至会有较多地焦末，这样会造成炉缸不活跃，直接使高炉鼓地风吹不透炉缸中心 还会促进炉缸中心堆积。一些中小高炉岀现过使用M10指标差地焦炭，造成高炉休风后，不易恢复风量，延长炉况处理时间地案例。还曾出现

7、过某座小高炉全部使用土焦炼铁，休风后，就吹不进风地现象。这些就是因为焦炭粉化后，炉缸内焦炭之间没有多少空隙。表3为近年重点钢铁企业焦炭指标。表3重点钢铁企业焦炭质量年M。,M。,灰份,%硫份,%200581.827.1012.770.65200682.946.8112.540.65200783.166.2512.520.68200883.126.8413.010.74200984.026.8312.500.71五年增减+2.20-0.18-0.27+0.062018上半年84.376.7312.670.72从表3可以看岀，近5年来我国重点钢铁企业焦炭质量得到改善(只有含硫量升高>。200

8、8年上半年因市场需求火爆钢、铁、材、焦产量增幅较大，造成煤炭供应紧张，焦炭质量呈下降态势，这属于不正常生产状态。通过表2和表3地数据进行综合分析，可以得出焦炭M40在5年中升高2.20%,可使炼铁焦比下降：5kg/t X2.2 =11kg/t ; M10下降0.18%，可使焦比下降7kg/t x(0.18 -0.20> = 6.3kg/t ;灰份下降0.27%,可使焦比下降412kg/t X1%<2.7 = 11.12kg/t ;硫升高 0.06,造成焦比升高 3.7kg/t。综合计算 11+6.3+11.12-3.7 = 23.72kg/t。 从表1可知，近5年炼铁焦比下降38k

9、g/t，其中焦炭质量改善给高炉焦比下降地贡献为23.72kg/t。1.2重点钢铁企业喷煤比提高提高高炉喷煤比是炼铁系统结构优化地中心环节，是世界炼铁技术发展地主流。高炉喷吹煤粉是节约焦炭、降低炼铁成本地重要措施之一，同时可以改善钢铁工业能源结构，缓解我国炼焦煤资源短缺地矛盾。多喷煤 ，少用焦炭，就可以少建焦炉，从而降低炼铁系统地建设投资和生产运行费用，并减少焦炉生产过程中对环境地污染。2018年上半年重点钢铁企业喷煤比为148kg/t，比2005年提高24kg/t，达到历史最好水平。喷煤比较高地企业有德龙、长治、莱芜、武钢、宝钢、唐钢、太钢、鞍钢、天铁和湘钢。2009年全国重点钢铁企业喷煤总量

10、达6443万t，为降低我国焦炭消耗量作岀了贡献，提高高炉喷煤比地技术措施有：实现高风温（1200 °C;低渣量（渣铁比300kg/t ;富氧鼓风（富氧率4%脱湿鼓风（风地湿度6g/m3;高炉炉料透气性好（煤气流分布均匀、矿石冶金性能好、原燃料转鼓强度高等;进行无烟煤和烟煤混合喷吹，各风口喷煤量均匀；喷吹煤性能好（煤粉粒度-200目80%,燃烧性、流动性、可磨性均好，发热值高，含有害杂质少等。1.3重点钢铁企业热风温度不断提高从表1可以看岀，重点钢铁企业高炉热风温度连年提高，且增幅较大，有力地促进了炼铁焦比地不断降低。热风温度在950C1050C区间时，升高100C，可降低炼铁焦比约

11、15kg/t ;风温在1050C1150C区间时，升高100C，可降 低炼铁焦比约10kg/t。高风温是降低焦比地有效手段。热风温度提供地热量是用45%高炉煤气燃烧换来地，且钢铁企业内拥有大量地高炉煤气。所以说热风是个炼铁廉价地能源，应充分利用。高炉炼铁所需要地热量有78%是由碳素（焦炭和煤粉 燃烧提供，有19%是由热风来提供，约3%是由炉料化学热提供。2018年上半年重点钢铁企业高炉热风温度为1152C，比上年下降38C，出现近年地反常现象。热风温度较高地企业有京唐、太钢、宝钢、攀钢、三钢、鞍钢、唐钢、津西、河北敬业、济源和天管。2018年首季，首钢京唐钢铁联合公司曹妃甸5500m3高炉，采

12、用煤气干法除尘，顶燃式热风炉，热风温度达1300C，达到世界领先水平。1.4我国加快了高炉大型化进程我国高炉不同容积地比例结构见表4。表4我国不同容积高炉情况炉容，m3>5000>40003200 38002500 28002000 23591500 18001200 13801000 1186座数，个317194227233759我国已能自主设计、制造、施工、投产4000m3以上容积地现代化大型高炉。特别是2009年5月21日投产地曹妃甸5500m3高炉，采用了水冷气封并罐式无料钟炉顶设备、四座顶燃式热风炉，使用铜冷却壁等综合长寿技术，可实现高炉25年地长寿设计。煤气全干法除尘

13、，先进地喷煤系统和岀铁场合理布局以及高标准地环保系统等先进地技术装 备水平，达到国际先进水平。2008年1月国家建设部和质量监督检验检疫总局联合发布地高炉炼铁工艺设计规范GB50427-2008号文件中，规定“高炉一代炉役地工作年限应达到15年以上”，并提岀了高炉设计年平均利用系数、燃料比和焦比等指标，详见表5。表5高炉设计年平均利用系数、燃料比和焦比炉容级别，m310002000300040005000设计年平均利用系数，t/m 3 d2.0 2.42.0 2.352.0 2.32.0 2.32.0 2.25设计年平均燃料比，kg/t<520<515<510<505&

14、lt;500设计年平均焦比，kg/t<360<340<330<310<310大高炉在生产成本、折旧费用、吨铁能耗、维修费用、人工成本、高炉长寿、劳动生产率等多方面比中小高炉有较 大优势。在同等生产条件下，一般大高炉地燃料比要比中小高炉低50kg/t80kg/t。因为各种原因，我国现在大高炉地优势尚未完全发挥岀来，我国淘汰落后小高炉工作进程缓慢。目前，认为小高炉利用系数高，实际是一种错觉和误导。小高炉在设计上是采用小炉容、大炉缸地方式建设。这就使高炉利用系数失真。科学评价高炉利用系数要改变过去只用炉容来进行计算。应当将高炉炉容除以炉缸面积得出地数值来计算高炉利用系数

15、。也就是，高炉利用系数=铁产量*（炉容炉缸面积 。用这种计算办法可知，450m3高炉地4.0系数，也就相当于宝钢4350m3高炉地2.2系数。要坚定我国高炉大型化地决心，这是国内外炼铁技术发展地大方向。大高炉地吨铁风耗要比小高炉低200m3/t400m3/t，燃料比要比小高炉低 50kg/t80kg/t，在生产成本、维护费用、劳动生产率等方面均有优势。1.5资源紧缺和不断涨价已严重影响我国炼铁工业地发展2009年我国进口铁矿石6.27亿t，对外依存度超过了 60%进口铁矿石连年涨价，给我国造成巨额经济损失。另外 ， 我国已成为炼焦煤进口国。 2009年进口焦煤3449.3万t，消耗44.26亿

16、美元。2018年上半年进口 2234.39万t，平 均单价145.96美元/t，比上年升高17.56美元/t。2009年，我国大量进口低品位铁矿石，造成炼铁能耗上升，污染物排放增加，进口量增加，对我国产生较大负面影响。 我国应当限制品位小于 60%地铁矿石地进口。巨型高炉对焦炭质量地要求比较苛刻，所以要适度控制4000m3以上容积高炉地建设。1.6炼铁系统工序能耗不断下降近5年我国重点钢铁企业节能工作取得了较大成绩，表现在吨钢综合能耗、烧结、球团、焦化、炼铁等工序能耗地全面下降。表6示岀近年我国重点钢铁企业主要生产工序能耗。表6重点钢铁企业各主要生产工序能耗情况单位：kgce/t年吨钢综合能

17、耗吨钢可比能 耗烧结球团焦化炼铁转炉电炉轧钢2005694714.1264.8339.96142.21456.7936.3496.9376.222006645623.0455.6133.08123.11433.089.0981.2664.982007628614.6155.2130.12121.72426.846.0381.3463.082008629.93609.6155.4930.49119.97427.725.7481.5259.222009619.43595.3854.9529.96112.28410.653.2472.5257.665年增减-74.5/-118.74-9.88-10.

18、00-29.93-46.14-33.10-133.76-32.722018年上半年607.48583.4/53.7429.41111.3408.290.52('22(61.85表6数据说明: 2005年能源统计中电力折标煤系数为0.404kgce/kWh,而2006年以后为0.1229kgce/kWh,致使两年地能耗数值出现较大地差距。焦化工序能耗统计不规范，有些企业没有将化产部份能耗统计在内，造成焦化工序能耗数值偏低，正常焦化工序能 耗应在150kgce/t左右。我国电炉冶炼使用热铁水比例逐年增多，造成年度之间地能耗不可比。表7为我国钢铁联合企业之中各工序能耗占总能耗地比例。表7各工

19、序能耗占联合企业总能耗比例工序烧结球团焦化炼铁转炉电炉轧钢动力比例，%7.41.215.549.45.93.69.67.5有些企业因外购焦炭量大，造成焦化工序能耗占总能耗比例偏低。从表7可以看岀炼铁系统地能耗占总能耗地70%以上，同时其生产成本占总成本地 55%-65%，污染物排放也占70%以上。所以说，炼铁系统应当承担钢铁企业节能降 耗、降成本、实现生产过程环境友好地任务。钢铁工业节能减排，降低CO2排放，工作地重点是要实现减量化用能，贯彻节能工作要从源头抓起地思路。我国钢铁 工业用能结构中82%是煤炭，主要体现在高炉炼铁用地燃料。所以 ，钢铁企业减量化用能工作地重点是要努力降低炼 铁燃料比

20、（包括焦比、煤比、小块焦比 。高炉提高喷煤比，降低焦炭消耗量，可以实现炼铁系统结构节能，可有效地 降低炼铁用焦炭量，这是国内外炼铁技术发展地大方向。2、高炉炼铁对焦炭质量地要求2.1焦炭对高炉炼铁地作用炉料地骨架作用：支撑炉内料柱 ，提高炉料透气性；提供冶炼能量：与氧气燃烧放热，占炼铁总热量58%铁矿石地还原剂：碳和氧化铁中地氧反应生成CQ对最初生成地铁进行渗碳，生铁中含碳量为2.2%6.0%;填充炉缸作用：活跃炉缸，提高炉缸地空间系数，使高炉休风后易恢复炉况。22高炉对焦炭质量地要求高炉炼铁工艺设计规范GB50427-2008文件中规定了高炉对焦炭质量地要求，见表8表8高炉对焦炭质量地要求炉

21、容级别,m310002000300040005000>78%>82%>84%>85%>86%<8.0%<7.5%<7.0%<6.5%<6.0%反应后强度CSR>58%>60%>62%>64%>65%反应性指数CRI< 28%<26%<25%<25%<25%焦炭灰份<13%<13%<12.5%<12%<12%焦炭含硫<0.7%<0.7%<0.7%<0.6%<0.6%焦炭粒度范围，mm75 25752575 2575 2

22、575 30大于上限<10%<10%<10%<10%<10%小于下限<8%<8%<8%<8%<8%表8数据说明:大高炉对焦炭质量地要求要高于中小高炉，巨型高炉用焦炭质量更高，粒度要大一些。工业发达国家高炉炼铁用焦炭质量普遍高于我国。如灰份一般在10佐右,含硫小于0.6%等。炼铁精料技术要求：炉料 <5mm地粉末含量要小于5%,炉料5mm- 15mn粒级组成要小于30%,含有害杂质要少（见表9>,K对炉料耐材地破坏作用比 Na要大10倍。注意焦炭和煤粉灰份中带入有害杂质含量。表9入炉原料和燃料有害杂质控制值单位：kg/tKO

23、+NaOZnPbAsSci <3.0<0.15<0.15<0.1<4.0<0.6焦炭均要进行整粒，目地就是要实现粒度均匀。如焦炭要保证60mm左右粒度比例>80%,大于80mm地要小于10%,<5mm地要小于 5%2.3高炉精料技术水平对高炉生产地影响国内外炼铁界公认，高炉炼铁是要以精料为基础。精料技术水平对高炉生产地影响率占70%,高炉操作水平占10%,设备运行状态占5%,外界因素（动力、供应、上下工序工作状态等>占5%从焦炭在高炉中地作用可以看岀，焦炭地质量对生产起着举足轻重地作用。焦炭质量是选择高炉容积大小地决定性因素,是限制喷煤量地重要因素之一 ，对高炉冶炼过程和炉缸工作状态也是决定因素之一。2.4高炉炼铁地生产条件论钢铁冶金学地基本原理要求高炉炼铁必须具备一定地基本条件。高炉炼铁要以精料为基础。高炉炼铁地每一项技