鄂钢5号高炉“杂矿”冶炼生产实践
2014-04-22 11:00:59
鄂钢5号高炉有效容积2200m3，共有28个风口，3个铁口。由于钢铁产能严重过剩，用矿成本居高不下，2013年初全行业陷入亏损境地。为大幅降低生铁成本，从2月份开始鄂钢全面启动超低品位的“杂矿”采购，高炉逐步减少并停止球团矿的配用。在如此恶劣原料条件下，5号高炉在2013年上半年通过上下部制度和冷却制度的摸索和实践，炉况在经过1-2月份的波动后，逐步开始趋于稳定，顺行状况也得以大幅改善，在大高炉用超低品位矿冶炼方面做出了一些有益的尝试。
1、高炉配用“杂矿”的原料现状
1.1、入炉矿质量状况
本文所指“杂矿”是指品位低于50%、有害元素较多、冶金性能较差的非主流粉矿和块矿。
由于用矿成本在生铁成本的构成中约占70%，为降低成本，鄂钢烧结矿和块矿的品位从2月份开始逐渐下降，同时高价球团矿在高炉的用矿结构中逐步减少并最终停用，以达到大幅降低生铁成本的目的。
鄂钢5号高炉主要使用260m2烧结机生产烧结矿，其品位由2012年的平均54.48%下降到2013年6月份的47.75%，具体数据见表1。
表1：2013年-6月烧结矿品位变化
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时间
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w（TFe）/%
|
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2012年平均
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54.48
|
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2013年1月
|
52.95
|
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2013年2月
|
53.61
|
|
2013年3月
|
53.25
|
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2013年4月
|
50.94
|
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2013年5月
|
48.99
|
|
2013年6月
|
47.75
|
高品位和高价格的球团矿的使用量逐月减少，直至5月初完全停用。高炉的用矿结构主要是：烧结矿（90%～95%）+生矿（5%～10%）。高炉所用的生矿品位在2013年3月后平均相比2012年下降了5%～15%（主要使用生矿情况见表2）。
表2：主要块矿对比
wB/%
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时间
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块矿名称
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TFe
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SiO2
|
S
|
Al2O3
|
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2012年
|
PB块
|
63.61
|
6.62
|
0.017
|
1.42
|
|
鄂东块
|
50.93
|
12.36
|
0.137
|
0.53
|
|
|
伊朗块
|
60.45
|
6.16
|
0.219
|
0.47
|
|
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2013年2-6月
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胜信块
|
44.22
|
20.47
|
1.311
|
2.78
|
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灿斌块
|
34.8
|
36.26
|
0.377
|
2.52
|
|
|
伊朗块
|
45.23
|
10.50
|
0.520
|
0.57
|
|
|
中力块
|
39.08
|
18.92
|
0.64
|
1.84
|
|
|
鑫颐块
|
27.5
|
39.78
|
0.161
|
1.98
|
|
|
灿斌块
|
29.55
|
45.43
|
0.248
|
1.47
|
从3月份开始，由于混匀矿中配入低品位粉矿的比例大幅上升，烧结矿中的Al2O3、TiO2、Zn和碱金属等质量分数逐月上升，对高炉冶炼带来极大危害。2013年2-6月份烧结矿化学成分见表3。
表3：烧结矿化学成分变化情况
wB/%
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月份
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Al2O3
|
MnO
|
TiO2
|
Zn
|
Na2O+K2O
|
|
2
|
2.05
|
0.37
|
0.25
|
0.03
|
0.14
|
|
3
|
2.17
|
0.43
|
0.20
|
0.03
|
0.14
|
|
4
|
2.69
|
0.50
|
0.23
|
0.04
|
0.18
|
|
5
|
3.07
|
0.60
|
0.33
|
0.05
|
0.20
|
|
6
|
3.13
|
0.45
|
0.41
|
0.05
|
0.20
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1.2、焦炭质量保持相对稳定
焦炭是高炉的主要燃料，在高炉中所起主要作用有：发热剂、还原剂、生铁渗碳、料柱骨架。特别是在大高炉和高炉喷煤情况下，焦炭的骨架作用会显得更加突出，对改善软融带焦窗的透气性尤为重要。
在矿的质量大幅变动情况下，矿和焦炭作为高炉的主要炉料，焦炭质量稳定甚至提高对炉况的影响就显得尤为关键。高炉在配用“杂矿”的方针确定后，“动”矿不“动”焦的理念也随之确立，即保持焦炭质量稳定在2012年下半年的水平。从表4的数据可以看出，2013年的2-6月份，焦炭的主要质量指标保持相对稳定，为高炉“杂矿”冶炼的快速适应和调整提供了强有力的保障。
表4：焦炭质量指数变化
%
|
月份
|
M40
|
M10
|
CSR
|
CRI
|
|
2
|
86.62
|
7.06
|
63.11
|
24.03
|
|
3
|
86.31
|
7.03
|
63.47
|
24.89
|
|
4
|
86.15
|
7.07
|
63.43
|
24.52
|
|
5
|
86.48
|
7.02
|
64.64
|
24.25
|
|
6
|
86.17
|
7.24
|
62.09
|
25.10
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2、“杂矿”入炉后的炉况特征
鄂钢5号高炉在“杂矿”入炉后，炉况的波动和调整历时1个半月，即从3月中旬开始，直到4月下旬才逐步好转。炉况的波动主要表现在以下几个方面：
1）顺行难以保证，压量关系紧张，透气性指数下降；
2）高炉进风波动大，并慢慢出现萎缩，矿焦负荷一降再降；
3）探尺走尺变差，偏尺、崩滑经常出现，时有管道发生，煤气利用率大幅下降（从47%下降到40%以下）；
4）炉型维护难度增加，炉身温度下降；
5）炉缸中心不活跃，中心温度从710℃下降到500℃，风口小套损坏率增加，频繁休风换套；
6）炉温波动大，物理热下限（1490℃以下）居多，渣量大幅增加（由1月份的474kg/t增加到6月份的678kg/t），极大增加了炉外的工作强度和渣处理设备的维护难度。
3、采取的主要技术措施
3.1、改善烧结矿强度
烧结在配用“杂矿”后，品位大幅下降，SiO2质量分数上升，导致烧结矿的强度降低，粒度变小，粉末增多，冶金性能下降。入炉后高炉进风变差，顺行遭到破坏，渣量大增，消耗大幅上升。
经过摸索和试验后，在烧结矿中逐步提高CaO、MgO的质量分数，见表5，并在成品烧结矿中采用CaCl2+MgCl2复合喷洒技术，同时适当把碱度由1.80提高到1.85左右，这些措施极大地改善了超低品位烧结矿的强度和低温还原粉化率，也为高炉适应“杂矿”冶炼提供了1个相对稳定的用矿条件。
表5：烧结矿CaO、MgO含量变化表
wB/%
|
月份
|
CaO
|
MgO
|
|
2
|
11.52
|
2.16
|
|
3
|
11.89
|
2.19
|
|
4
|
13.23
|
2.19
|
|
5
|
13.91
|
2.20
|
|
6
|
14.78
|
2.33
|
3.2、高炉的调整措施
3.2.1、下部送风制度的调整
鄂钢5号高炉在2012年长期保持0.327m2的进风面积，高炉取得较好的经济指标。为适应“杂矿”入炉冶炼，在2-4月份的炉况调整期间，一直保持带5个Ф90mm的风口内套，维持进风面积在0.296m2。在烧结矿改善后，5月中旬后逐步调整为带2个Ф60mm的夹套，同时利用休风换套机会，减少Ф125mm的风口小套，增加Ф120mm的风口小套，使进风面积保持在目前的0.301m2。这样的调整使高炉的风速可保持在250m/s以上，以利于吹透炉缸中心。
3.2.2、中部冷却制度的调整
随入炉品位降低，炉内进风下降，渣量增加，原料中有害元素增加，炉型的维护难度也增大，特别是炉身的冷却壁温度波动变小，温差也逐步减小。为了防止炉身粘结，造成炉型不规则，高炉的软水进水温度由42℃大幅调高到52℃，炉身冷却壁软水总流量由4700m3/h下调到4480m3/h。这样的调整，在6月份后期见到效果，冷却壁温差从3-5月份的2.6℃逐渐上升到6月底的3.5～4℃。
3.2.3、上部装料制度的调整
1）矿批从1月份的63t，到6月份逐渐降至54t左右，焦炭负荷也由4.9下调为4.3左右。
2）“杂矿”入炉的显著影响是中心气流变弱，若有若无，甚至没有。矩阵调整也是以开放中心为主，减少中心布矿的环数和布矿角差，从1月份的常用矩阵
逐步调整为目前使用的
。
逐步调整为目前使用的。3）为配合炉型的调整，布料角度从向内推1°增大到3.5°，反应到矩阵上的变化即
，布料从7号档位开始。
，布料从7号档位开始。3.3、加强炉外出渣出铁管理
渣量增加后，严重影响着高炉的顺行状况。因此，炉外渣铁排放的好坏对高炉的正常生产影响极大。为此，高炉车间制定以下措施：
1）实行“零间隔”出铁，确保出铁时间占用率达到95%以上；
2）加强炉前的考核力度，重点在铁口的维护，确保每班出铁5次，少出1次铁要分析原因，落实责任；
3）在炉前4班中开展劳动竞赛，对每月产量和铁量差完成较好的前2名给予重奖，有效地调动了广大职工的劳动积极性；
通过实施以上措施，炉内基本上消除了“憋炉”现象，为高炉的稳定顺行创造了有利条件。
4、效果及存在问题
在大高炉冶炼“杂矿”的实践中，经过几个月摸索，炉况的调整初步取得了一些成效。高炉的顺行状况得以大幅改善；在矿石品位从53%下降到48%过程中，高炉的进风也由3-4月份的4500m3/min逐步恢复到4700m3/min以上，操作炉型也处于可控状态，探尺走尺较好，炉内操作稳定性提高，炉温也趋入稳定。更重要的是，在当前钢铁行业非常困难的形势下，鄂钢5号高炉的生铁成本不断降低。截止到2013年1-6月份，累计生铁成本降至2313元/t（2012年全年为2709元/t），其中6月份更是降到2276元/t，在全国同类型高炉中名列前茅，为鄂钢的降本增效、生存发展作出了巨大贡献。
但是，从目前看，在大高炉冶炼“杂矿”的实际操作中，存在以下问题：
1）矿焦负荷下降，煤气利用下降，焦比上升，燃料比大幅上升；
2）进入高炉的各种有害元素大幅提高，将影响到高炉的使用寿命；
3）渣量大幅增加，给炉外的出铁工作和设备维护带来极大的困难。
5、结语
经过这5个月的尝试，5号高炉在特殊时期冶炼“杂矿”的实践中取得了一些经验。通过调整高炉上下部制度、改善烧结矿质量、稳定焦炭质量等措施，消化品位降低带来的不利影响，达到稳定顺行的目的，从而降低吨铁成本，这种做法在当前追求“铁成本最低、效益最大化”目标中，具有一定的现实意义。
收稿时间：2013年10月
来源：鄂钢
