高爐煉鐵對(duì)原燃料質(zhì)量的要求和影響

1、高爐煉鐵對(duì)原燃料質(zhì)量的要求和影響王維興（中國金屬學(xué)會(huì)北京 100711 ）1. 2011年上半年我國鋼鐵生產(chǎn)情況2011年上半年我國鋼鐵生產(chǎn)是處于增長(zhǎng)階段，平均日產(chǎn)鋼199.77萬噸，已是接近年產(chǎn)鋼 7億噸的水平，祥見表1.表1 2011年上半年我國鋼鐵主要產(chǎn)品產(chǎn)量情況單位：萬噸項(xiàng)目鋼生鐵鋼材焦炭鐵礦石鐵合金成品鋼材11年上半年3505432457437402103757503.701401.2033788.69去年上半年3198829935387281884047132.701151.3030862.55增長(zhǎng)，%9.608.4012.8011.7022.0021.79.482011年前7個(gè)月

2、我國進(jìn)口鐵礦石388634萬噸，比上年增長(zhǎng)7.81%，進(jìn)口焦炭36萬噸，比去年下降46.37%;出口焦炭2627.21 萬噸，比去年增加32.4%。2. 我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)根據(jù)我國“十二五”發(fā)展規(guī)劃，GDP直增長(zhǎng)速度在8%我國 鋼鐵的需求量還有發(fā)展的空間。預(yù)計(jì)我國鋼產(chǎn)量的頂峰會(huì)在8.0億噸左右，并要維持 58年。主要是，我國正處在工業(yè)化時(shí)代， 基本建設(shè)任務(wù)大，鋼材 65%是用于基本建設(shè)。農(nóng)民還沒開始大量 使用鋼材。所以說，我國鋼產(chǎn)量還有一定發(fā)展空間?，F(xiàn)在我國鋼 的生產(chǎn)能力已達(dá)9.2億噸，只是其中還有部分落后的產(chǎn)能要淘 汰，也還在建設(shè)新的鋼鐵設(shè)備（一部分是淘汰落后設(shè)備的替代，部分就是擴(kuò)大產(chǎn)能）

3、2011年上半年我國鐵鋼比為 0.9259，上年為0.9358.鐵的 增速低于鋼的增速。但近年我國鐵鋼比不會(huì)有較大變化。 因我國 廢鋼短缺，電價(jià)高，短流程發(fā)展不起來。世界煉鐵界公認(rèn)，目前融熔還原煉鐵在能耗和成本上是競(jìng)爭(zhēng) 不過高爐。直接還原成功的案例是在特出條件下實(shí)現(xiàn)的。所以， 高爐還是產(chǎn)鐵的主要設(shè)備。短期內(nèi)高爐是打不倒，而且還在得到 不斷的完善和提升。綜上所述，我國鋼鐵還要發(fā)展，高爐是煉鐵的主要設(shè)備，對(duì) 焦炭的需求也不會(huì)減弱。這是發(fā)展的大趨勢(shì)。我們要有清醒的認(rèn) 識(shí)。三年內(nèi)，我國煉鐵對(duì)進(jìn)口鐵礦石的依存度會(huì)下降。但煉鐵燃 料比下降的空間不是很大了。因煉鐵的生產(chǎn)條件很難有較大的改 善(特別是礦石品位

4、、焦炭質(zhì)量等)。3. GB 50427-2008高爐煉鐵工藝設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)原燃料質(zhì) 量的要求2008年公布的高爐煉鐵工藝設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)燒結(jié)、焦炭、球團(tuán)、入爐塊礦、煤粉質(zhì)量均有具體要求。祥見表29.表2入爐原料含鐵品位及熟料率要求爐容級(jí)別(m3)10002000300040005000平均含鐵> 56%> 58%> 59%> 59%> 60%熟 料 率> 85%> 85%> 85%> 85%> 85%注：不包括特殊礦燒結(jié)礦質(zhì)量要求爐容級(jí)別(m3)10002000300040005000鐵份波動(dòng)w± 0.5%w± 0.5%w&

5、#177; 0.5%w± 0.5%w± 0.5%堿度波動(dòng)w± 0.08w± 0.08w± 0.08w± 0.08w± 0.08鐵份和堿度波動(dòng)的達(dá)標(biāo)率> 80> 85> 90> 95> 98含F(xiàn)eOw 9.0%w 8.8%w 8.5%w 8.0%w 8.0%FeO波動(dòng)w± 1.0%w± 1.0%w± 1.0%w± 1.0%w± 1.0%轉(zhuǎn)鼓指數(shù)+6.3mm> 71> 74> 77> 78> 78注：堿度為CaO/SQ表

6、4球團(tuán)礦質(zhì)量要求爐容級(jí)別(m3)10002000300040005000含鐵量> 63%> 63%> 64%> 64%> 64%轉(zhuǎn)鼓指數(shù)+6.3mm> 89%> 89%> 92%> 92%> 92%耐磨指數(shù)-0.5mmw 5%w 5%w 4%w 4%w 4%常溫耐壓強(qiáng)度(N/個(gè)球)> 20002000> 2000> 2500> 2500低溫還原粉化率+3.15mm> 85%> 85> 89%> 89%> 89%膨脹率w 15%w 15%w 15%w 15%w 15%鐵分波動(dòng)w

7、77;w±w±w±w±0.5%0.5%0.5%0.5%0.5%注：不包括特殊礦石表5入爐塊礦質(zhì)量要求爐容級(jí)別(m3)10002000300040005000含鐵量> 62%> 62%> 64%> 64%> 64%熱爆裂性能< 1%V 1%V 1%鐵分波動(dòng)<± 0.5%<± 0.5%<±<±<±0.5%0.5%0.5%表6原料粒度要求燒結(jié)礦塊礦球團(tuán)礦粒度范圍(mm)550粒度范圍(mm)530粒度范圍(mm)618>50mmw 8%&g

8、t;30mmw 10%918mm> 85%<5mmw 5%<5mmw 5%<6mmw 5%注：石灰石、白云石、螢石、錳礦、硅石粒度應(yīng)與塊礦粒度相同表7焦炭質(zhì)量要求爐容級(jí)別(m3)10002000300040005000M0> 78%> 82%> 84%> 85%> 86%M0w 8.0%w 7.5%w 7.0%w 6.5%w 6.0%反應(yīng)后強(qiáng)度CSR> 58%> 60%> 62%> 65%> 66%反應(yīng)性指數(shù)CRIw 28%w 26%w 25%w 25%w 25%焦炭灰分< 13%< 13%<

9、 12.5%< 12%< 12%焦炭含硫< 0.7%< 0.7%< 0,7%< 0.6%< 0.6%焦炭粒度氾圍（mm）75207525752575257530大于上限< 10%< 10%< 10%< 10%< 10%小于下限< 8%< 8%< 8%< 8%< 8%表8噴吹煤質(zhì)量要求爐容級(jí)別（m3）10002000300040005000灰分Aad< 12%< 11%< 10%< 9%< 9%含硫S,ad< 0.7%< 0.7%< 0.7%<

10、; 0.6%< 0.6%表9入爐原料和燃料有害雜質(zhì)量控制值（kg/t ）&o+NaOw 3.0Znw 0.15Pbw 0.15Asw 0.1Sw 4.0Cl"w 0.63.高爐煉鐵是以精料為基礎(chǔ)國內(nèi)外煉鐵工作者均公認(rèn)，高爐煉鐵是以精料為基礎(chǔ)。 精料技術(shù)對(duì)高爐生產(chǎn)指標(biāo)的影響率在 70%工長(zhǎng)操作水平占10%企業(yè)現(xiàn)代化管理水平占10%設(shè)備作業(yè)水平占5%外界因素（動(dòng)力、供應(yīng)、上下工序等）占 5%。在高冶煉強(qiáng)度、高噴煤比條件下，焦炭質(zhì)量變化對(duì)高爐指標(biāo)的影響率在 35%左右。精料技術(shù)的內(nèi)涵： 精料技術(shù)的內(nèi)容有：高、熟、穩(wěn)、均、小、凈, 少, 好八個(gè)方面 高：入爐礦含鐵品位高，原燃料

11、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)高，燒結(jié)礦堿度高 . 入爐礦品位高是精料技術(shù)的核心。作用：礦品位升高1%，焦比降 1.0%1.5%，產(chǎn)量增加 1.5%2.0%,噸鐵渣量減少 30公斤, 允許 多噴煤粉 15 公斤. 熟：指熟料（燒結(jié)和球團(tuán)礦）比要高。 穩(wěn)：入爐的原燃料質(zhì)量和供應(yīng)數(shù)量要穩(wěn)定。要求含鐵品 位波動(dòng)± <0.5%，堿度波動(dòng)± <0.08 （倍），合格率大于 90%。 均：入爐的原燃料粒度要均勻。 ?。喝霠t的原燃料粒度要偏小。.凈：入爐的原燃料要干凈，粒度小于5mm占總量比例的5鳩下，510mn粒級(jí)占總量的30%以下。 少：入爐的原燃料含有害雜質(zhì)要少。祥見表 9. 好：鐵礦石的冶

12、金性能要好：還原性高（ >60%）、軟融溫 度高（1200C以上）、軟融溫度區(qū)間要窄（100150C）、低溫還 原粉化率和膨脹率要低（一級(jí) <15%，二級(jí) <20%）等。4. 用科學(xué)發(fā)展觀來采購原燃料用精料技術(shù)的內(nèi)容來判斷鐵礦石的優(yōu)劣。 不能只看價(jià)格， 要 看它的化學(xué)成分和物理性能， 以及使用效果。 要用技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 的辦法進(jìn)行科學(xué)計(jì)算和評(píng)價(jià)， 找出合理采購鐵品位的數(shù)值。 算賬 不能只計(jì)算到煉鐵， 還要看對(duì)煉鋼、 軋鋼，以致對(duì)全公司的影響。 所以，買低品位鐵礦石要有個(gè)度。還要研究對(duì)環(huán)境的影響。韓國、日本和寶鋼買煤，要求煤的熱值要大于 7400 大卡。 我國有些企業(yè)在買 650

13、0 大卡的煤。這樣，企業(yè)之間的能耗水平 就不是在一個(gè)起點(diǎn)上的對(duì)標(biāo)。我國焦炭灰分一般在12.5%左右。工業(yè)發(fā)達(dá)國家的焦炭灰分要比我國低3%左右。這樣，我國與他們的燃料比就有不可比性。韓國 FINIX 所用的煤灰分在 68%， 入爐鐵品位在 61%，所消耗的煤炭為 710kg/t 。煤炭質(zhì)量的優(yōu)劣 對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)指標(biāo)影響是很大的， 特別是企業(yè)之間的噸鋼綜合能 耗、煉鐵工序能耗進(jìn)行分析，要注重所用煤炭的質(zhì)量。煉焦要用主焦煤、三分之一主焦煤、肥煤、氣煤、瘦煤等。 現(xiàn)在，國內(nèi)外出現(xiàn)采購來的煤不是單一煤種，是混煤。造成再按 五種煤進(jìn)行配煤煉焦，出現(xiàn)假象，焦炭質(zhì)量下降，給煉鐵產(chǎn)生負(fù) 面影響。我們要用煤巖學(xué)的辦

14、法去分析煤的G值、Y值、反射率等指標(biāo)，來判斷煤的性質(zhì)，進(jìn)行采購和煉焦配煤。5. 原燃料質(zhì)量對(duì)企業(yè)節(jié)能減排有重大影響 煉鐵系統(tǒng)的能耗占企業(yè)總用能的70%，成本占 60%70%，污染物排放占 70%。所以說，煉鐵系統(tǒng)要完成企業(yè)的節(jié)能減排重任。 鋼鐵企業(yè)用能結(jié)構(gòu)有 80%以上是煤炭，主要也是煉鐵用焦炭和煤 粉，燒結(jié)用煤量較少。 2011 年上半年重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)煉鐵焦比為 373kg/t, 煤比為 147kg/t. 燒結(jié)固體燃耗為 55kg/t ，比上年均有所劣化鋼鐵企業(yè)節(jié)能思路是：首先是要減量化用能，體現(xiàn)出節(jié)能要 從源頭抓起。第二是要提高能源利用效率，第三是提高二次能源 回收利用水平。減量化用能工作的

15、重點(diǎn)是要降低煉鐵燃料比和降 低能源虧損等。目前，我國燃料比與國際先進(jìn)水平的差距在 5060kg/t左右。主要原因是，我國礦石含鐵品位低，熱風(fēng)溫度 低、焦炭灰分高等造成的。精料技術(shù)對(duì)高爐生產(chǎn)指標(biāo)的影響率在70%在高冶煉強(qiáng)度和高噴煤比條件下，焦炭質(zhì)量對(duì)高爐的影響 率將達(dá)到35%左右。也就是說，焦炭質(zhì)量已成為極重要的因素。近年來，一些大型高爐出現(xiàn)失常，主要是焦炭質(zhì)量惡化和成分波 動(dòng)大，高爐操作沒進(jìn)行及時(shí)合理的調(diào)整。 影響高爐燃料比（焦比、 煤比、小塊焦比）的主要因素見表10.表10 影響高爐燃料比變化的因素項(xiàng)目變動(dòng)量燃料比變化項(xiàng)目變動(dòng)量燃料比變化入爐品位+1.0% :-1.5%風(fēng) 溫>1150

16、C+100C-8Kg/t燒結(jié)礦FeO± 1.0%± 1.5%10501150+100C-10Kg/t燒結(jié)礦堿度±0.1（倍）± 3.0% 3.5%9501050+100C-15Kg/t熟料率+10%-4% 5%950+100C-20Kg/t燒結(jié)礦5mm粉末± 10%± 0.5%頂壓提高10KPa-0.3%-0.5%礦石金屬化率+10%-5% -6%鼓風(fēng)濕度+1g/m3+1Kg/t隹八、炭M40± 1%-5.0Kg/t富氧1%-0.5%M10-0.2%-7.0Kg/t生鐵含Si+0.1%+4 5Kg/t灰份+1.0%+1.0%

17、2%煤氣CO含量+0.5%-10Kg/tS份+0.1%+1.5%2%渣量+100Kg/t+40Kg/t水份+1% :+1.1%1.3%礦石直接還原度+0.1+8%轉(zhuǎn)鼓+1%-3.5%爐渣堿度0.1（倍）3%入爐石灰石：+100Kg :+6%- 7%爐頂溫度+100C+30Kg/t碎鐵+100Kg-20 焦炭CRS+1%-0.5%-1.1%-40Kg/tCSI+1%-2%-3%礦石含硫+1%+5%燒結(jié)球團(tuán)轉(zhuǎn)鼓+1%P-0.5%從表10可看出，M10變化-0.2%，燃料比將變化7kg/t，比 焦炭的其它指標(biāo)作用都大。所以，我們應(yīng)十分關(guān)注 M10的變化。6. 用生產(chǎn)條件論的觀點(diǎn)來指導(dǎo)企業(yè)的生產(chǎn)建設(shè)企

18、業(yè)的一切先進(jìn)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，均是在一定的生產(chǎn)條件下完成 的。支撐先進(jìn)指標(biāo)的條件會(huì)有許多。我們要找出其主要因素，給 予優(yōu)先創(chuàng)造條件，使企業(yè)的效益最大化。要建立適合本企業(yè)的技 術(shù)支撐體系，抓住重要矛盾，進(jìn)行科學(xué)對(duì)標(biāo)（在相近生產(chǎn)條件下、 相近設(shè)備容量、相近產(chǎn)品結(jié)構(gòu)條件下進(jìn)行對(duì)標(biāo)） 促進(jìn)企業(yè)的技術(shù) 進(jìn)步和生產(chǎn)建設(shè)發(fā)展。目前，我國有1400多座高爐，大于1000m3的高爐約有320 座，4000n3以上容積的高爐有14高爐座。要承認(rèn)巨型高爐所要 求的原燃料質(zhì)量是苛刻的。 這是冶金學(xué)基本原理所決定的。 為緩 和原燃料供應(yīng)緊張、價(jià)位的不斷攀升，我們應(yīng)控制再建設(shè)巨型高 爐的數(shù)量。高爐大型化和提高噴煤比是在確保提高原燃料質(zhì)量條 件下進(jìn)行的。7. 科學(xué)認(rèn)識(shí)高爐對(duì)焦炭質(zhì)量的要求高爐煉鐵所用焦炭要滿足表 7中的質(zhì)量要求。從表7可看出容 積越大的高爐，要求的焦炭質(zhì)量越高。企業(yè)有多種容積的高爐， 就要給大高爐使用好的焦炭，容積較小的高爐可用質(zhì)量較差的焦 炭。不同容積高爐，用不同質(zhì)量焦炭，是科學(xué)的方法。對(duì)于小于 1000n3高爐所用焦炭可以不必過分追求焦炭熱性能。要承認(rèn)搗固焦指標(biāo)是