原燃料理化性能对高炉各方面的影响及应对措施(刘振均)

原燃料理化性能对高炉各方面的影响及应对措施刘振均2013－06－20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。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。《2011~2020年冶金科技发展指南》提出的高炉炼铁技术发展目标是：①高炉有效容积≥25００ｍ３高炉努力达到入炉品位≥５9％，燃料比≤４８０ｋｇ／ｔ，入炉焦比≤２８０ｋｇ／ｔ，喷煤比≥１６０～２００ｋｇ／ｔ，风温≥１２５０℃，工序能耗（标煤）≤３８５ｋｇ／ｔ（≥１８年。铁水成本和能耗具有国际竞争力。②高炉有效容积≥１０００ｍ３高炉努力达到入炉品位≥５７％，燃料比≤５００ｋｇ／ｔ，入炉焦比≤３５０ｋｇ／ｔ，喷煤比≥１４０ｋｇ／ｔ，风温≥１１５０℃工序能耗（标煤）≤５２０ｋｇ／ｔ。一代炉龄≥１5年。铁水成本和能耗具有国内竞争力。•③采用３０％以上多金属难选复合矿冶炼的高炉，应达到入炉铁品位≥５２％渣铁比≤３５０ｋｇ／ｔ，入炉焦比≤３９０ｋｇ／ｔ，喷煤比≥１００ｋｇ／ｔ，风温≥１１５０℃，燃料比≤５４０ｋｇ／ｔ，工序能耗（标煤）≤４３０ｋg/t。•铁品位对指标的作用：入炉品位在60%左右时，品位波动1%，燃料比变化在0.8%~1.0%；入炉品位在57%条件下，矿品位升高1%，焦比降1.0%~1.5%，产量增加1.5%~2.0%,吨铁渣量减少30公斤,允许多喷煤粉15公斤。入炉品位在50%左右时，品位波动1%，燃料比会变化2.0%~2.2%。•目前，全世界炼铁入炉矿含铁品位在下降，矿品位高已不能成为精料技术的核心；精料技术转化为炉料质量稳定为核心。使用低品位矿石对燃料比的影响是比较大的。⑵熟：指熟料（烧结和球团矿）比要高。熟料比提高1%，炼铁燃料比会下降0.4%~0.5%。希望熟料比不要低于80%。•⑶稳：入炉的原燃料质量和供应数量要稳定。要求含铁品位波动±0.5%，碱度波动±0.08（倍），合格率大于90%。•烧结矿FeO波动1%，影响炼铁燃料比1%~1.5%，产量波动1%~1.5%，还要影响烧结矿的还原性和软熔性能；烧结矿碱度在1.2以下，波动1%，会影响焦比和产量3%~5%。⑷均：入炉的原燃料粒度要均匀。20~40mm粒级占80%以上。⑸小：入炉的原燃料粒度要偏小。提高炉料比表面积，可加快反应速度，提高煤气利用率，达到降低燃料比和生产成本。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。炉料含粉高，会使炉料透气性下降，压差升高，高炉难操作，喷煤比下降。炉料含粉率提高1%，燃料比会升高约0.5%，产量会降低0.5%~1.0%。⑺少：入炉的原燃料含有害杂质要少。高炉布袋除尘灰中含碱金属高，就不要再回烧结工序，不要让其再循环富集。K对炉料和耐火材料的破坏作用要比Na大十倍。要努力降低炉料中K的含量。当前，炉料含有害杂质高，已严重威胁了高炉长寿；一批高炉使用劣质矿后，炉缸水温差高，被迫提前大修，个别出现烧穿现象。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。•炉料软熔性能严重影响高炉软熔带的形状和煤气透气性，影响高炉操作指标，我们要十分关注。•在高炉内烧结矿直接还原度升高10%，燃料比会升高8%~9%，产量要下降8%~9%。宝钢对原燃料的指标要求1.精块矿项目热爆裂指数％全铁量％粒度范围mm6－30mm(-5mm)质量标准1646.0-30.0≥85≤42.烧结矿项目全铁量CaO/SiO2SiO2Al2O3FeOTIRDI粒度范围(-5mm)(+50mm)％％％％％％(5-50mm)%％％质量目标值±1.0目标值4.0-≤2.17.5±21、2期：≥681、2期：＜40≥90≤5≤5标准±0.125.53期：≥743期：＞60目标值：制造部原料管理中心下发的配比变更指示书规定的烧结矿碱度值3.球团矿项目全铁量粒度（9-粒度（-5mm)TI(-1mm)常温耐压常温耐压强还原后耐压还原率膨胀指％16mm)%%%强度MPa度8.5MPa,%强度Mpa％数％质量≥64≥85≤4≤5≥20≤5≥4.5≥55≤16标准≥2.4(酸性)4.焦炭项目灰分％DI15150,%粒度范围粒度（-25mm)粒度(+75mm)平均粒度CSR％CRI%mm%%mm质量≤12≥8225-75≤12≤1847-59≥62≤28标准5.喷煤项目煤粉原煤灰分％全硫％可磨性％粒度范围mm质量≤9≤0.50450-50标准1.烧结矿化学成分及性状测定频度项目化学成分RDITI（-5mm)平均粒度标准1次/4小时1次/4小时2.焦炭化学成分及性状测定频度项目水分DI15150平均粒度灰分灰分组成S标准1次/班1次/配煤比3.喷煤化学成分及性状测定频度项目原煤工业分析煤粉工业分析煤粉粒度组成标准1次/配煤比1次/班·系列1.分析值设定标准（1）原料名称使用分析值分析值(原燃料分析表)变更频度焦炭灰分最新分析值1次/配煤比(自动设定)喷吹煤粉喷煤配比变更书1次/配煤比(手动设定)直送烧结矿每4小时分析值最近3个移动平均(自动设定)料场烧结矿每堆料场烧结矿的平均值1次/堆(自动设定)1.分析值设定标准(2)原料名称使用分析值分析值(原燃料分析表)变更频度球团矿原料中心配料计算的平均值1次/配料改变(自动设定)精块矿原料中心配料计算的平均值1次/配料改变(自动设定)副原料原料中心配料计算的平均值1次/配料改变(自动设定)宝钢对入炉原燃料的锌负荷要求：不大于150g/t铁锌的性质：沸点907度；冷凝点580度烧结矿质量对高炉的影响烧结矿是高炉炼铁生产的主要原料之一，是高炉生产铁水的主要来源。烧结矿的性能和质量直接影响高炉的冶炼顺行，操作制度和经济指标。烧结质量指标：1.烧结矿的含铁品位2.还原性RI3.转鼓指数TI4.低温还原粉化率RDI5.软化、熔融性能6.FeO含量（1）烧结矿的含铁品位越高，入炉的渣比越低，高炉的吨铁消耗矿比越低。烧结矿的含铁品位下降1%,焦比上升2%，产量下降3%(2)烧结还原性好，表明矿石中的氧容易通过间接还原反应被夺去，还原效率高，高炉煤气利用率提高，燃料比降低，可有效的节约资源和能源，降低生铁成本。(3、4)转鼓指数和低温还原粉化率，主要影响高炉炉身干料区的透气性，转鼓强度越高越好，低温还原粉化率越低越好。(5)软化、熔融性能•烧结的荷重软化、熔融性能反应在高炉下部的高温软化和熔化、滴落过程的特性。对高炉软熔带影响比较大。要求荷重还原软熔性能好，软化开始温度高一些，软化终了温度不要太高，减低软化熔融区间。(6)烧结矿中FeO的含量是烧结矿生产和高炉冶炼的重要指标之一，它反应了烧结过程的动态控制状态，与烧结矿的转鼓强度、低温还原粉化率、还原性的相关性很大，也是影响高炉炉况顺行的一个重要参数。烧结矿中FeO的含量应在一定的区间稳定。FeO增加1%，影响高炉需要提高焦比7kg/吨铁燃料理化性能对高炉的影响焦炭在高炉生产中起着热源、还原剂、料柱“骨架”和渗碳剂四大作用。随着高炉大型化和氧煤强化炼铁技术的不断进展,喷吹煤比逐渐上升,入炉焦比逐渐下降,焦炭在高炉中的“骨架”作用就变得更为突出,因此对焦炭质量的要求也就愈来愈高。容积越大的高炉，要求的焦炭质量越高。企业有多种容积的高炉，就要给大高炉使用好的焦炭，容积较小的高炉可用质量较差的焦炭。不同容积高炉，用不同质量焦炭，是科学的方法。对于小于1000m?高炉所用焦炭可以不必过分追求焦炭热性能。焦炭质量：1.固定碳；2.挥发分；3.灰分4.水分；5.硫分6.热反应性（1）固定碳：作为高炉的燃料和还原剂，要求焦炭中含固定碳量越高越好。固定碳含量愈高，则发热量越大，产生的还原剂也愈多。生产实际表明，固定碳升高1%，则焦比降低2%。（2）挥发分的影响。挥发分本身对高炉冶炼无影响，但其含量的高低反映了焦炭的成熟程度，所以规定了挥发分不大于1.9。挥发分过高表示焦炭不成熟，或夹生焦较多，这种焦炭强度差，在高炉内易碎裂产生粉末，影响料柱透气性。挥发分过低则表明焦炭过大，这种焦炭也因裂纹多，对高炉操作不利。（3）灰分的影响。焦炭灰分是一种惰性物质，焦炭中固定碳和灰分的产率是互相对应的，互为消长。焦炭中固定碳的高低，主要影响来自灰分，其他成分所占的比例是很小的。高炉冶炼要求固定碳产率应尽量的高，而灰分应尽量少，•焦炭中灰分使焦炭的耐磨强度降低，因为碳素质点和灰分质点具有不同的线膨胀系数，在高温条件下，灰分使焦炭增加裂纹，粉末增加，尤其是灰分分布不均匀时，影响尤为突出。另外焦炭灰分的主要成分是SiO2和Al2O3，它们约占灰分总量的80%以上，灰分的增加，势必导致熔剂耗量的增加，渣量增加，焦比升高。通常生产经验证明，灰分增加1%，焦比升高2%，高炉产量降低3%。（4）水分的影响。高炉冶炼主要是要求焦炭水分稳定，通常为2%~7%（5%±2%），因为焦炭是按质量的大小入炉的，水分的波动势必引起干焦量的波动，而导致炉缸热制度的波动。采用干法熄焦工艺，使焦炭含水很低，这对改善焦炭质量、稳定高炉操作将起着十分有益的作用。（5）硫分的影响。在正常冶炼条件下，高炉冶炼过程中的硫有80%是由焦炭带入的，因此降低焦炭含硫量是降低生铁含硫量的重要措施之一。若焦炭中硫含量升高，则必须适当提高炉渣碱度以改善脱硫，造成熔剂用量增加，渣量变大，焦比升高。一般情况下，焦炭中硫含量升高1%（质量分数），焦比增加1.2%~2.0%，高炉产量下降2%。(6)焦炭热反应性能主要指焦炭反应性和反应后的强度。高炉焦炭反应性是指焦炭在高炉内与CO2气体的反应能力。反应后的焦炭因失重而产生裂缝，同时因气孔壁变薄而失去强度。如果焦炭反应性过大，就会使焦炭强度下降，产生较多的碎焦和焦粉，恶化高炉透气性，影响高炉顺行。捣固焦的使用捣固炼焦工艺是在炼焦炉外采用捣固设备,将炼焦配合煤按炭化室的大小,捣打成略小于炭化室的煤饼,将煤饼从炭化室的侧面推入炭化室进行高温干馏。成熟的焦炭由捣固推焦机从炭化室内推出,经拦焦车、熄焦车将其送至熄焦塔,以水熄灭后再放到凉焦台,由胶带运输经筛焦分成不同粒级的商品焦炭。捣固焦指标是较高的。但因是盲肠气孔，密度大，在高炉内反应性差，发热低、产生CO2少，使铁矿石间接还原度降低。捣固焦抗碱金属能力比顶装焦差，易粉化。一些高炉使用捣固焦，出现焦比升高、产量降低现象。所以，对捣固焦指标与非捣固焦对比，要打折扣。涟钢、国丰等企业高炉100%使用捣固焦，生产指标得到改善。一批企业在部分使用捣固焦，有一定的经济效益。•堆密度增加、气孔率降低，给高炉操作调节带来的诸多问题，捣固焦炭使用后高炉上下部操作参数有变化、不同比例的捣固焦炭对高炉料柱透气性的影响不同，配加不同比例的捣固焦炭对高炉主要技术经济指标有不同的影响。捣固焦致密，燃烧速度低，透液性差。导致高炉内热量不足，炉缸不活，易损坏风口。因此，不宜采用低风温操作。采用高风温、高富氧率可以取得最佳冶炼效果。南疆高炉的捣固焦使用•南疆高炉全部采用捣固焦，高炉操作困难，加风困难，除铁困难，易悬料，风口易损坏。由于不同厂家的捣固焦品位不同，对高炉的操作产生不同的影响。采用青化焦高炉操作最困难；采用众泰焦情况比较好，采用金辉焦对高炉的影响处于中间状态。青化焦的透液性能差•在高炉停炉后进行炉缸残留物进行清理时，发现炉腹部位的死料柱有残留的铁块。说明焦炭的透液性差。停炉后残留物谢谢！