通才3#爐低硅冶煉實踐

李亞光

(山西建邦集團通才煉鐵廠)

摘  要  通過穩定爐況，推行標準化操作，實現在高冶強下高爐生鐵[Si]控制在0.27%的，物理熱在1490以上的鐵水溫度，并實現良好的技術經濟指標。

關鍵詞  高爐  強化冶強  低硅  高物理熱經濟指標

1 前言

高爐冶煉過程中生鐵含[Si]量的降低和穩定是高爐冶煉條件和技術指標的標志性指標，高爐進行低硅冶煉，可以降低焦比，提高產量，改善生鐵質量，從而改善經濟技術指標，高爐重冶強的下的低硅生產更為重要，不僅使高爐生產指標得到優化，又可以給后道工序煉鋼帶來良好的經濟效益，入爐鐵水[Si]降低1%，煉鋼所需石灰石可降低3kg-5kg，氧氣單耗可降低0.8m3，因而無論從高爐節能降耗還是從操作工藝上講冶煉低硅生鐵有一定的優勢。

通才3#高爐（1860m3）設東西2個鐵口，風口24個。2019年4月16日停爐中修，中修高爐本體項目包括更換4層以上冷卻壁及爐殼，6月8日開爐復產。復產后各項技術經濟指標不斷改善，富氧率由5%提高到7.12%，冶強不斷提高，7月份實現全月生鐵Si含量全月0.27%的控制目標（見表1）

1 高爐進行低硅冶煉的機理

高爐冶煉過程中，高爐鐵水中的硅主要來源于焦炭的灰分，礦石脈石、煤粉中的SiO2，代高爐煉鐵普遍認為焦炭的灰分中的SiO2是高爐鐵水硅的主要來源。

(1) 在高爐冶煉過程中，硅(分子式為“Si”)主要是以SiO2形式存在，可是SiO2是非常穩定的化合物，分解壓力很小，用CO還原SiO2幾乎是不可能的，只能用固體碳部分地還原SiO2，且SiO2還原的還原率僅為5％～10％[1]。

大量研究表明[1]，高爐內硅(Si)還原主要是分兩步完成的：第一步是焦炭灰分中的SiO2與碳(C)反應形成SiO蒸氣；第二步是隨著煤氣上升的SiO蒸氣被鐵珠吸收或吸附在焦炭塊上，被鐵中[C]和焦炭的C還原成Si，基本化學反應如下：

SiO2+C＝SiO(g)+CO     

SiO+[C]＝[Si]+CO     

SiO+C＝[Si]+CO

(2) 在高爐冶煉過程中，(Si)被還原同時，還存在著[Si]被重新氧化成為(SiO2)的耦合反應，該反應發生在鐵滴穿過渣層時和在爐缸貯存的渣鐵界面上，基本化學反應如下：

[Si]+2(FeO)＝(SiO2)+2［Fe］

[Si]+2(MnO)＝(SiO2)+2[Mn]      

[Si]+2(CaO)+2［S］＝(SiO2)+2(CaS) 

通才3#爐焦炭全部外購，干熄焦和水熄焦搭配使用，且比例不穩定，全月干熄焦和水熄焦比例為67.44%：32.56%。干熄焦為混干焦炭，由三種焦炭混合，水熄焦為兩種焦炭，下為通才3#爐7月份焦炭成分分析（見表2）：

2 通才煉鐵廠對低硅冶煉的認識

（1）低硅不低熱，保證熱量收支基本平衡和高爐安全生產運行的情況下，既要穩定低硅的鐵水，又要滿足生產的鐵水物理熱；全月生鐵Si含量平均0.27%，鐵水物理熱1490℃。（見圖1）

                        圖1  7月份3#爐鐵水硅與物理熱趨勢

（2）降硅不降質，全月生鐵[S]含量平均控制在0.024%，充足的物理熱和穩定的鐵水質量為煉鋼提高生產節奏，降低輔料消耗創造了的良好的條件（見圖2）。

圖2  7月份生鐵成分分析匯總

3 通才3#爐降硅措施

（1）原料質量管理方面，在生產中，高爐十分注重對低硅冶煉的過程控制，在入爐原料的把控上，煉鐵廠內部緊抓細節。針對入廠焦炭品種較多的情況，內部克服困難，做到及時取樣，分類歸置，燒結礦堿度及時通報，盡最大限度的保證入爐料的穩定。對于燒結粒級5-10mm控制在28%以內（見表3），對5-10mm超過28%的燒結倉做出相應料序的調整，不讓料碎燒結直接布到中心；

（2）穩定操作，對工長的日常操作做出規范化規定，操作上推行標準化，數據化，量化管理。穩定風溫1170℃，班中料批誤差不允許超過2批，全班調煤次數控制在3次以內，將操作對爐溫的波動控制在最小范圍內。只有穩定的操作才有可能最大限度地減少爐況波動，才有可能實現低硅生鐵的冶煉，將[Si]控制在最佳范圍內；

（3）優化上部調劑，提高煤氣利用率。①、利用皮帶上料優勢，做好各種物料排序，礦采用燒結+塊礦+燒結+球團+燒結的上料順序，焦炭采用水熄焦在前干熄焦在后的料序（圖3）。槽下勤觀察燒結粒度變化，并適當對料碎倉做出料序變化；②、加強對布料工的監督管控，設立布料準確率趨勢（圖4），并對上班布料準確率做出記錄登記，要求布料準確率誤差控制在0.3圈以內，并將該數據指標并入槽下工的月底考核中，此舉大大提高了布料準確率。

通過不斷的優化措施，既保證邊緣和中心區兩條煤氣流順暢，又要適當發展中心煤氣流，抑制邊緣氣流，提高煤氣利用率，為降低人爐焦比、進行低硅冶煉創造了良好條件。3#爐的煤氣利用率有了明顯的提升，7月份全月煤氣利用率基本可保持在46.8%以上。

圖3  3#爐布料順序

圖4  礦和焦炭布料準確率趨勢

（4）固定風溫、高富氧及噴吹燃料的結合，通才公司煉鋼產能大于煉鐵產能，對高爐產量的要求比較高，3#爐的富氧率采用低壓氧氣和高壓氧氣配合的富氧方式，富氧率最高達到7.12%，在大富氧的情況下提高煤比為降硅創造了條件，隨著煤比的提高，人爐焦比逐步降低，每批爐料裝人的焦炭量相應減少，隨之焦炭帶人爐內的灰分也相應減少；其次由于提高噴煤量可以降低風口前理論燃燒溫度，從而抑制SiO2的還原和SiO氣體的產生。3#爐盡量發揮噴煤最大能力，可保持小時噴煤量在36t。制定合理的燒爐制度，保證合理風溫使用水平，風溫穩定在1170℃。

（5）量化爐外管理，及時排凈爐內渣鐵，減少渣鐵在爐內的積存時間是進行低硅冶煉的有利保證。3#爐對爐前的打泥量，開口的方式和出鐵間隔時間都做出明確的要求，爐前的鐵口合格率提升明顯，中修后3#爐爐前爐次由中修前的18次/天降到14次/天，為爐內操作提供了穩定的基礎，為降硅打下了基礎。

（6）大礦批的使用，大礦批能夠使爐腰的焦窗加厚，有利于減少界面效應，提高負荷及穩定煤氣流，3#爐通過技術攻關礦批由中修前的40t擴至50t，大礦批提高煤氣利用率，為降硅提供了基礎。

（7）提高頂壓，提高頂壓一可以降低高爐內煤氣流速，增加煤氣在爐內停留時間，改善煤氣流分布，提高煤氣利用率，降低焦比，減少焦炭灰分的人爐量。二是提高爐頂壓力可以抑制SiO2的氣化反映，減少SiO氣體的產生，降低硅(Si)的還原率。三是提高爐頂壓力可以抑制爐內的焦炭的直接還原，減少高爐高溫區域焦炭的反應消耗，鞏固焦炭對其灰分中SiO2的束縛，降低SiO2被還原的概率。四是提高爐頂壓力可以加快冶煉進程，減少SiO2在爐內的滯留時間。3#爐頂壓穩定使用在240kpa，高頂壓為低硅冶煉創造了良好的條件

（8）造渣制度的控制，低硅冶煉必須適當提高爐渣堿度。提高爐渣堿度后，可以提高高爐內軟熔帶的熔化溫度，適當降低軟熔帶的位置，縮小滴落帶的空間范圍，縮短液體渣鐵在滴落帶的滯留時間，減少硅(Si)的還原；二是可以促進[Si]被重新氧化成為(SiO2)的耦合反應；三是有利于提高爐渣的脫硫能力和爐缸的熱量貯備等。在保證順行的前提下，適當提高爐渣堿度。全月3#爐爐渣堿度控制在1.27倍，鎂鋁比控制在0.69（見表4），為低硅冶煉創造了條件。

（9）送風制度的控制，3#爐風機型號AV63-15，風機能力已用盡。送風面積由原來的0.2343㎡縮小到0.2316㎡，鼓風動能達到14500kj/s以上，充足的動能為打開中心創造了條件。

4 結語

通才3#爐通過改善焦炭質量、優化爐料結構、調整操作制度等多種措施進行低硅冶煉，保證人爐焦比穩步降低，極大地推進了高爐整體技術進步，實現了技術與經濟的雙贏目標。

（1）降硅是一個系統工程，精料是關鍵，只有保證精料入爐，提高焦炭質量是高爐實現低硅冶煉的物質基礎；

（2）穩定高爐的各項技術參數，盡可能的減少人為因素對爐況的波動，也是降硅的保障；

（3）固定煤量操作，對穩定煤氣流減少渣皮脫落，是冶煉低硅生鐵的有效措施；

（4）提高爐頂壓力，有利于降低焦比、提高煤氣利用率，是實現低硅冶煉的有效途徑。

5 參考文獻

[1] 王筱留編.高爐煉鐵知識問答.北京.冶金工業出版社.2004.(51.440).