使用經(jīng)濟(jì)爐料對高爐生產(chǎn)的影響及應(yīng)對措施

李 祺  李宏飛

摘  要：面對鋼鐵市場的嚴(yán)峻形勢，成本成為煉鐵生產(chǎn)的重點(diǎn)，天鋼高爐通過使用經(jīng)濟(jì)爐料有效降低了煉鐵成本，但同時(shí)也給高爐生產(chǎn)帶來了一些如透氣性變差、氣流變化、鐵水質(zhì)量問題等一系列負(fù)面影響，天鋼高爐工作者通過生產(chǎn)實(shí)踐中的不斷調(diào)整，不斷優(yōu)化操作制度，尋找解決方法，最終克服了使用經(jīng)濟(jì)爐料帶來的不利影響，保證了高爐的穩(wěn)定順行，在降低成本過過程中未對高爐順行造成影響，為降低煉鐵成本成本提供了堅(jiān)實(shí)保障，有效降低了噸鐵成本。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)爐料；操作優(yōu)化；穩(wěn)定順行

Influence of economic burden on blast furnace production and Countermeasures

LI Qi Li Hong-fei

Abstract: in the face of the grim situation of the steel market, the cost has become the focus of ironmaking production, steel blast furnace by using economic burden to effectively reduce the cost of iron making, but also to the blast furnace production brings some poor permeability, air change, hot metal quality problems and a series of negative effects in blast furnace workers through continuous adjustment of production practice the continuous optimization of operating system, seeking solutions, and ultimately overcome the adverse effect brought by the use of economic burden, to ensure the stable operation of blast furnace, to reduce the cost in the process of a Gao Lushun effect, and provide a solid guarantee for reducing the total cost cost, effectively reduce the cost of a ton of iron.

Keywords: economic burden; operation optimization; steady going

1 引言

近年來，隨著鋼材價(jià)格不斷下滑，鋼鐵企業(yè)的生存壓力日益嚴(yán)峻，煉鐵工序面臨的成本壓力尤其嚴(yán)峻，高爐工作者不得不采取各種措施降低噸鐵成本。2014年天鋼3200m3高爐年平均生鐵成本中爐料配礦成本占56.30%左右，燃料成本占29.58%，其他成本占14.12%，配礦成本占生鐵制造成本的半數(shù)以上，其次是燃料成本。由于天鋼沒有焦化廠，所有焦炭都是外購，干熄焦比例僅為20%，其余均為頂裝濕熄焦和搗固焦，高爐降低燃料成本方面潛力很小。因此，降低生鐵制造成本方面將重點(diǎn)集中在爐料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方面，即通過增加塊礦用量，實(shí)現(xiàn)高爐使用經(jīng)濟(jì)爐料進(jìn)行冶煉的生產(chǎn)方式。但是熟料比的降低勢必給高爐生產(chǎn)帶來不利影響，一旦高爐失常會(huì)將節(jié)約下來的原料成本消耗殆盡，甚至得不償失。因此，需要采取針對性的有效措施化解不利因素，以保證高爐的穩(wěn)定順行。

2 爐料結(jié)構(gòu)的變化情況

天鋼2號高爐有效容積3200m3，2006年5月2號開爐，爐料結(jié)構(gòu)基本都是燒結(jié)礦+球團(tuán)礦+塊礦，按照高爐操作的精料方針，燒結(jié)礦一般使用在70%-80%球團(tuán)礦使用一般在10%左右，熟料比一直維持在85%以上，近幾年高爐的順行情況較好，一直未出現(xiàn)較大的爐況失常，2014年開始受停止富氧影響，煤比有所下降，主要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)如表1。

到2013年，受鋼鐵市場利潤不斷減少影響，煉鐵成本成為鋼鐵生產(chǎn)的重點(diǎn)。天鋼的球團(tuán)礦和塊礦均為外購，按2014年的價(jià)格，球團(tuán)礦價(jià)格高于塊礦200元/噸左右，如果在高爐承受范圍內(nèi)，用塊礦取代球團(tuán)礦，在爐料結(jié)構(gòu)方面，成本會(huì)顯著降低；但是與燒結(jié)礦和球團(tuán)塊礦孰料相比，塊礦的冶金性能礦較差，如果大比例提高塊礦的比例達(dá)到20%以上，可能會(huì)出現(xiàn)爐料還原性變差、低溫還原粉化率差影響透氣性等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響高爐的穩(wěn)定順行。國內(nèi)高爐塊礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般僅為10%~15%，寶鋼、首鋼等鋼鐵企業(yè)的高爐含鐵爐料中，天然塊礦的配比曾高達(dá)20%以上，但無法長期維持較好的冶煉指標(biāo)[2]。而日本高爐塊礦配比在2003 年就達(dá)到 21.3%[3]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同期國內(nèi)技術(shù)水平。從先進(jìn)企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)來看，高比例的使用天然塊礦在高爐冶煉方面是可行的，只是需要對高爐在工藝技術(shù)方面進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整來彌補(bǔ)高塊礦比例對高爐冶煉帶來的不利因素，需要摸索出適合高比例塊礦的冶煉制度，結(jié)合嚴(yán)峻的市場形勢，天鋼高爐制定了使用天然塊礦代替球團(tuán)礦來降低煉鐵成本的生產(chǎn)方針，下圖1為2013年到2015年的高爐配礦結(jié)構(gòu)變化情況。

天鋼使用的塊礦主要以澳礦為主，包括PB、庫倫、紐曼等，以及低價(jià)格海南塊、巴基斯坦塊、巴西塊、南非塊，主力塊礦是PB塊。為了提高塊礦比例，需要對入爐塊礦進(jìn)行塊礦爆裂指數(shù)、鐵礦石還原性測試、鐵礦石的熔滴性能等冶金性能進(jìn)行檢測，從而避免冶金性能指標(biāo)較差的塊礦入爐導(dǎo)致的爐況惡化。表1、表2是部分塊礦的冶金性能和高爐使用燒結(jié)+塊礦的爐料結(jié)構(gòu)熔滴性能。

表1  高爐使用的部分塊礦冶金性能指標(biāo)

表2  高爐爐料結(jié)構(gòu)的熔滴性能（75%燒結(jié)礦+25%塊礦）

3 使用經(jīng)濟(jì)爐料對高爐生產(chǎn)的影響

在確定了使用經(jīng)濟(jì)爐料來降低成本的方針后，天鋼高爐開始逐漸加大塊礦的使用量，在塊礦逐步增加的過程中，受上料設(shè)備、透氣性變差、酸堿平衡等因素影響開始逐漸出現(xiàn)，對高爐生產(chǎn)造成了較大影響，主要問題如下：

（1）設(shè)備方面，高爐設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)的塊礦倉的數(shù)量為2個(gè)，塊礦倉的數(shù)量較少，大量使用塊礦，礦槽的供料能力不足會(huì)影響高爐供料和槽下篩分，需要對料倉進(jìn)行部分改造。

（2）采購的塊礦含粉率高，僅憑高爐槽下的篩分不能將粉末全部篩凈，如果直接入爐會(huì)嚴(yán)重影響高爐上部透氣性，嚴(yán)重會(huì)粘結(jié)爐墻，影響高爐順行。

（3）高爐工藝操作方面：大量使用塊礦，對于熱爆裂指數(shù)較差的塊礦會(huì)導(dǎo)致高爐上部的壓差增加，透氣性明顯變差，造成高爐減風(fēng)操作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成上部懸料。塊礦的SiO2含量差距較大，在爐渣堿度的堿度的平衡有時(shí)需要配加硅石來調(diào)整，過多的配加硅石對于高爐順行有一定的影響。

（4）煉鐵廠在高爐爐料結(jié)構(gòu)中配加25%塊礦后，塊礦含P量從之前的0.135%左右上升到最高達(dá)到0.185%左右，P的大幅升高，會(huì)造成煉鋼冶煉時(shí)間加長、生產(chǎn)節(jié)奏降低。在當(dāng)前冶煉鋼種的條件下，鐵水含P每升高0.010%，煉鋼工序成本升高約0.7元/噸[4]，生產(chǎn)節(jié)奏的降低會(huì)導(dǎo)致公司生產(chǎn)平衡受到影響。

4 高爐生產(chǎn)的應(yīng)對措施

4.1 上料設(shè)備的相關(guān)改造

設(shè)備上，由于礦槽設(shè)計(jì)上塊礦倉的數(shù)量較少，僅有兩個(gè)，高爐改造了一個(gè)燒結(jié)礦倉和球團(tuán)礦的下部給料器，用來滿足塊礦的大量使用，配合兩個(gè)塊礦倉，保證塊礦的使用量和篩分。

4.2 塊礦的篩分控制

對于部分塊礦的含粉率過多的情況，專門組織人員和設(shè)備在原料場進(jìn)行篩分，并制定使用方案。原料進(jìn)廠后，取樣人員及時(shí)取樣進(jìn)行質(zhì)檢，并進(jìn)行對比分析。在原料場對含粉率和水分不同的塊礦有針對性地制定相應(yīng)的篩分方案。對于含水高、粘度大的塊礦，篩分過程中經(jīng)常粘篩網(wǎng)，所以采取10mm篩網(wǎng)、降低篩分速度、及時(shí)清篩網(wǎng)，提前晾曬等措施，以保證篩分質(zhì)量。對于含水量小，容易篩分的礦粉，采用8mm的篩網(wǎng)，并嚴(yán)格將篩上料小于6.3mm控制在4%以下，對高于4%篩分不合格的情況，必須進(jìn)行重新篩分。通過采取以上措施，在送往高爐前，將塊礦含粉率控制在8%以下，避免過多的粉末入爐，再經(jīng)過高爐槽下篩分，入爐料就能滿足高爐冶煉的需要。

4.3 高爐操作制度的調(diào)整

高爐熟料比的大幅下降對高爐操作帶來了上部壓差升高、透氣性變差、煤氣利用率降低等眾多不利影響，主要原因是塊礦的冶金性能與球團(tuán)礦的有所差異，對高爐的冶煉環(huán)境造成了相應(yīng)的變化。因此，高爐的部分操作制度必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使得高爐的基本冶煉制度不被破壞，確保高爐的穩(wěn)定順行，各項(xiàng)指標(biāo)不會(huì)降低很多，才能實(shí)現(xiàn)低成本高爐爐料結(jié)構(gòu)帶來的經(jīng)濟(jì)效益。否則，將會(huì)導(dǎo)致燃料成本升高，甚至出現(xiàn)生鐵總成本沒有降低反而升高的情況，高爐爐料結(jié)構(gòu)中熟料比控制在75%左右后，根據(jù)爐況及時(shí)調(diào)整高爐操作，對反映高爐穩(wěn)定順行的重要指標(biāo)，如料速、透氣性、氣流阻力指數(shù)K值，反映氣流變化的Z/W等指標(biāo)重點(diǎn)關(guān)注，加強(qiáng)氣流管理，適當(dāng)調(diào)整裝料制度和下部送風(fēng)制度，保證適當(dāng)?shù)闹行臍饬�，對出現(xiàn)異常情況及時(shí)采取應(yīng)對措施，防止?fàn)t況持續(xù)惡化；爐前加強(qiáng)出渣鐵管理工作，及時(shí)排盡渣鐵，保證爐況的穩(wěn)定順行，從而取得了較好的冶煉效果。

4.4 高爐的鐵水質(zhì)量控制

煉鐵在配加大比例塊礦后，對鐵水質(zhì)量有一定的影響，主要表現(xiàn)在微量元素和P含量的變化，微量元素的變化主要集中在使用某些塊礦上，為此鐵廠建立了微量元素的監(jiān)控體系，對進(jìn)廠塊礦進(jìn)行分析，避免微量元素的超標(biāo)；

5 高爐調(diào)整后的效果

通過對高爐爐料結(jié)構(gòu)的調(diào)整，并對冶煉制度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整后，高爐的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)基本保持平穩(wěn)，高爐長期穩(wěn)定順行，從而煉鐵成本有了較大下降，具體2013年高爐爐料結(jié)構(gòu)中孰料比例為85.2%，其中球團(tuán)礦9.5%；2014年孰料比例降低為77%，孰料比例降低8.2%。以2013年的爐料結(jié)構(gòu)為基準(zhǔn)，2014年?duì)t料結(jié)構(gòu)中價(jià)格較高的球團(tuán)礦降低到1%，2014年?duì)t料總量為6056375.84噸，統(tǒng)計(jì)球團(tuán)礦減少9%，其中生礦替代5%，燒結(jié)替代4%，根據(jù)2014年的實(shí)際價(jià)格差計(jì)算年經(jīng)濟(jì)效益為10762.18萬元。下表為2013年到2015年的高爐的主要指標(biāo)情況。

表3  3200m³高爐近年來主要指標(biāo)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

通過高爐爐料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來降低生鐵成本，不能僅考慮降低生鐵成本，還要綜合考慮生鐵質(zhì)量變化對煉鋼工序成本的影響，尤其是微量元素對于煉鋼工序的影響，有些影響需要煉鋼增加較多成本或是處理較長時(shí)間來應(yīng)對，會(huì)影響總體的成本和生產(chǎn)節(jié)奏，是得不償失的，需要綜合來判斷。

6 結(jié)論

（1）天鋼3200m3高爐通過對高爐爐料種類以及特點(diǎn)進(jìn)行分析，合理的調(diào)整爐料結(jié)構(gòu)，降低熟料比到75%左右，生礦比例提高到25%，并達(dá)到長期穩(wěn)定，煉鐵成本明顯降低，并實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)煉鐵。

（2）在進(jìn)行合理高爐爐料結(jié)構(gòu)的合理搭配上，塊礦的使用和選擇應(yīng)結(jié)合高爐的設(shè)備、工藝等條件進(jìn)行選擇，避免礦石種類的大幅變化。

（3）通過大比例使用塊礦，合理調(diào)整高爐的操作制度，綜合上下游工序進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，對降低鋼鐵企業(yè)的制造成本有重要意義。

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