4000m3以上大型高爐是高爐煉鐵先進(jìn)技術(shù)發(fā)展方向的體現(xiàn)，大型高爐相對(duì)于容積小的高爐，單位爐容投資經(jīng)濟(jì)、能耗低、環(huán)境負(fù)荷低、勞動(dòng)生產(chǎn)率高。

2000年以來(lái)，隨著鋼鐵需求的迅猛增加，一批4000m3以上大型高爐在我國(guó)相繼投入運(yùn)行，在生產(chǎn)管理和操控技術(shù)等方面取得了明顯的成績(jī)和效果。本文對(duì)我國(guó)4000m3以上大型高爐的裝備水平、原燃料指標(biāo)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面進(jìn)行了分析，對(duì)存在的問題提出了改進(jìn)建議，并對(duì)煉鐵的發(fā)展進(jìn)行了展望。

我國(guó)大型高爐生產(chǎn)現(xiàn)狀

裝備水平

2000年以來(lái)，以首鋼京唐5500m3高爐為代表的一批大型高爐在國(guó)內(nèi)相繼投入運(yùn)行。截至目前，4000m3級(jí)以上大型高爐達(dá)到22座，高爐的大型化和自主創(chuàng)新成為這一階段高爐煉鐵發(fā)展的主要特點(diǎn)。隨著高爐操作、管理理念的不斷改進(jìn)，裝備水平也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，爐頂料面監(jiān)控、水溫差在線檢測(cè)、爐缸侵蝕模型、風(fēng)口監(jiān)控、煤氣在線檢測(cè)等先進(jìn)技術(shù)不斷得到推廣應(yīng)用，傳統(tǒng)意義上的高爐“黑匣子”逐步向“可視化”的方向發(fā)展，一大批國(guó)產(chǎn)高爐設(shè)備設(shè)施已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。遺憾的是，我國(guó)煉鐵高爐平均爐容僅為770m3。而西歐1990年~2008年高爐平均爐容由1690m3擴(kuò)大到2063m3，日本1990年~2008年平均爐容由1558m3擴(kuò)大到4157m3。

技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

近年來(lái)，我國(guó)大型高爐的操作管理水平不斷提高，指標(biāo)逐步優(yōu)化。2016年，我國(guó)4000m3級(jí)以上高爐平均利用系數(shù)為2.06t/(m3·d)，高于同期日本同級(jí)別大型高爐1.93t/(m3·d)的利用系數(shù)。2016年，我國(guó)4000m3級(jí)以上高爐的平均燃料比為512.44kg/t，平均焦比為348.91kg/t，平均煤比為155.98kg/t；平均焦比較2011年~2014年平均值提高了5.29kg/t，而平均工序能耗卻下降了8.51kgce/t，達(dá)到了384.95kgce/t，這反映出我國(guó)大型高爐在操作管理上更加注重適宜煤比和能耗的控制。附表是我國(guó)20座4000m3級(jí)以上大高爐2016年生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)。

近年來(lái)，隨著企業(yè)經(jīng)營(yíng)壓力增大，成本意識(shí)在高爐的日常操作管理中逐步占主導(dǎo)地位，大型高爐開始逐步嘗試所謂的“經(jīng)濟(jì)配料”，加之原燃料市場(chǎng)急劇變化導(dǎo)致供應(yīng)保障能力下降，大型高爐的波動(dòng)、失常也屢見不鮮，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有一定波動(dòng)。穩(wěn)定順行是高爐最大的效益，對(duì)大型高爐尤其如此。因此，必須堅(jiān)持對(duì)大型高爐至關(guān)重要的“精料方針”，在努力降低鐵水成本的過程中，操作者應(yīng)更加注重爐況的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行及長(zhǎng)期效益，在大型高爐具體的操作、管理方面更加精細(xì)。

原燃料指標(biāo)

焦炭質(zhì)量的優(yōu)劣，對(duì)高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、產(chǎn)品質(zhì)量和高爐長(zhǎng)壽至關(guān)重要，對(duì)大型高爐的順穩(wěn)影響極大。2016年，我國(guó)大型高爐焦炭的平均灰分為12.02%，含硫量為0.70%；焦炭平均粒度為51.52mm，比2015年降低0.43mm，比2011年~2014年平均值降低1.04mm；M40平均為89.61%，比2015年增加0.63%，說(shuō)明各企業(yè)重視焦炭質(zhì)量的改善和提升。

煤粉的質(zhì)量，對(duì)高爐噴煤操作的穩(wěn)定順行、煤焦置換效果均有重要影響。對(duì)噴吹煤粉質(zhì)量的總體要求是有害元素少、灰分低、熱值高、輸送性能好、反應(yīng)性和燃燒性高，揮發(fā)分選擇合適。2015年我國(guó)大型高爐的煤粉灰分平均為9.37%，比2011年~2014年平均值有所上升，揮發(fā)分為18.33%。2016年，大高爐的煤粉灰分平均為9.56%，揮發(fā)分為17.88%。

由于鋼鐵產(chǎn)量增長(zhǎng)，優(yōu)質(zhì)的鐵礦石資源一度緊張，而且質(zhì)量和性能呈下降趨勢(shì)。我國(guó)自產(chǎn)的鐵礦石品位較低，大部分的高品位鐵礦石須要從國(guó)外進(jìn)口，2015年我國(guó)的鐵礦石對(duì)外依存度已達(dá)到84%。大型高爐要求渣量應(yīng)小于300kg/t，爐料成分穩(wěn)定、粒度均勻、粉末少、冶金性能良好和爐料結(jié)構(gòu)合理。2016年，我國(guó)大型高爐的爐料結(jié)構(gòu)為71.87%的高堿度燒結(jié)礦+19.12%的球團(tuán)礦+9.01%的塊礦，燒結(jié)礦占主導(dǎo)地位，因此，對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量的管理是大型高爐精料管理的主要內(nèi)容。與2015年相比，燒結(jié)礦的比例增加了1.25%，球團(tuán)礦的比例降低了0.84%，塊礦的比例降低了0.41%。

主要控制參數(shù)

高爐實(shí)施低硅冶煉，可達(dá)到高效、低耗、優(yōu)質(zhì)、長(zhǎng)壽、環(huán)保的目標(biāo)，降低生鐵成本。同時(shí)低硅、低硫鐵水可以降低煉鋼渣量，提高鐵的收得率，縮短冶煉時(shí)間，對(duì)開發(fā)新鋼種、冶煉高級(jí)純凈鋼、提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力、降低成本有重要意義。低硅冶煉的高爐，應(yīng)該在保證鐵水溫度的情況下，盡量降低高爐的生鐵含硅量。2015年，我國(guó)大型高爐的鐵水含硅量和鐵水溫度平均分別為0.43%、1503.11℃，鐵水含硅量比2011年~2014年平均值降低了0.01%，鐵水溫度也降低了1.36℃。2016年，大高爐鐵水含硅量及鐵水溫度平均值分別為0.43%、1502.68℃。鐵水溫度下降幅度不大。

高爐生鐵一級(jí)品率是指含硫量小于或等于0.03%的生鐵占所有生鐵的比例。2015年，我國(guó)大型高爐的鐵水含硫量和一級(jí)品率的平均值分別為0.029%、76.35%，鐵水一級(jí)品率比2011年~2014年平均值降低了2%。2016年，大高爐鐵水含硫量和一級(jí)品率的平均值分別為0.029%、73.76%，仍然呈下降趨勢(shì)，這主要是受經(jīng)濟(jì)配料、使用低品質(zhì)礦的影響。

2016年，我國(guó)大型高爐平均渣量和二元堿度分別為299.40kg/t和1.18倍。除寶鋼4座高爐外，其他大型高爐渣量都在300kg/t以上。大高爐的渣量比2015年降低了3kg/t。與國(guó)外的大型高爐相比，我國(guó)的渣量仍然偏高。

煤氣利用率與高爐的噸鐵燃料比有著直接的關(guān)系。2015年，我國(guó)大型高爐的平均煤氣利用率為48.72%。2016年，平均煤氣利用率和燃料比分別為48.40%和512.44kg/t。寶鋼幾座高爐的煤氣利用率高于50%，其燃料比也低于500kg/t。