烧结矿低温粉化对高炉的影响

卫军民，李斌宜

（陕西龙门钢铁有限责任公司，陕西韩城 715405）

摘要：对影响高炉的因素进行了总结。通过分析龙钢烧结矿存在的问题，尤其是针对冶金性能较差的现状，从提高原燃料质量、优化炉料结构、改善筛分、加强操作维护等各方面提出了改进措施。

关键词：烧结矿；低温还粉化；高炉；影响

1 前言

龙钢现有高炉5座，2*1280m³+3*1800m³，烧结厂1*265 m²+1*400 m²+1*450m²，目前2座1800m³高炉，400 m²、450m²烧结机正常生产。2015年12月-2016年2月，受烧结混匀矿供应、品种及理化成分变化，烧结矿质量发生较大变化，尤其是烧结矿低温还原粉化指数大幅度变差，高炉不易接受风量，炉缸活跃度降低，炉内顺行变差，出现了长期崩滑料的现象，加减风频繁，高炉冶炼强度逐渐降低、造成技术指标大幅度下降。高炉指标对比，见表1。

表1 高炉指标及参数对比

	燃料比（Kg/tFe）	入炉焦比（Kg/tFe）	入炉焦丁（Kg/tFe）	喷煤比（Kg/tFe）	风量（m³/分）	风温（℃）	矿批（t）	负荷（倍）
2015.11	521	357	34	130	3110	1198	43.00	3.94
2015.12	512	356	27	129	3050	1192	42.69	4.04
2016.1	526	396	22	108	2879	1137	38.82	2.61
2016.2	548	417	21	109	2985	1142	39.80	3.62

2 分析影响炉况的因素

2.1 烧结矿质量影响

2.1.1 混匀矿变化

2015年12月份，受原料采购计划发生重大变化，进购了大量冶金性能差的巴卡粉，从12月15日正式在烧结配料，巴卡粉比例由0%增加到40%，混匀矿配比变化，见表2。

表2 混匀矿配比

日期	配比
2015.12.8	纽曼70%+克里夫斯粉10%+主流精矿1^#垛5%+主流精矿3^#垛5%+主流精矿4^#垛10%
2015.12.15	巴卡40%+克里夫斯粉45%+主流精矿1^#垛5%+主流精矿4^#垛5%+国内精矿1^#垛5%

2.1.2 烧结矿成分变化

巴卡粉增加后，400、450烧结矿SiO₂含量呈下降趋势，400烧结矿从12月17日出现下降拐点，450烧结矿从12月16日出现下降拐点，12月底，烧结矿SiO₂最低降至4.32%，成分变化，见表3。

表3 烧结矿成分变化

月份	TFe%	FeO%	SiO₂%	CaO%	MgO%	Al₂O₃%	P%	S%	碱度
2015年11月	56.51	8.59	5.84	7.94	1.56	2.29	0.08	0.01	1.36
2015年12月	56.74	8.48	5.25	7.84	1.53	2.22	0.08	0.01	1.51
2016年1月	57.38	8.22	4.63	7.99	1.84	1.75	0.09	0.01	1.73
2016年2月	57.05	8.57	4.69	8.56	1.98	1.86	0.09	0.01	1.83

2.1.3 烧结矿粒度变化

对比12月-2月烧结矿粒度，400、450烧结矿的强度、≥16mm比例及＜5mm比例，11月12月中上旬，烧结矿碱度较低，粒度组成较差，12月下旬以后碱度逐步提高，烧结矿粒度基本稳定，强度有所提高，烧结矿粒度变化，见表4。

表4 烧结矿粒度变化

400烧结矿	≤5.0mm	＞16mm	强度(%)	450烧结矿	≤5.0mm	＞16mm	强度(%)
11月下旬	3.58	53.42	73.78	11月下旬	3.93	54.48	71.39
12月上旬	3.63	53.34	74.19	12月上旬	3.98	55.29	73.27
12月中旬	3.69	53.32	74.39	12月中旬	3.52	54.10	73.87
12月下旬	4.04	58.32	74.64	12月下旬	3.32	59.77	77.10
1月上旬	2.89	55.59	77.31	1月上旬	2.89	56.50	78.34
1月中旬	2.89	54.72	78.08	1月中旬	2.46	54.96	78.29
1月下旬	2.79	53.19	76.53	1月下旬	2.74	54.26	76.65
1月平均	2.86	54.53	77.29	月均	2.71	55.28	77.78

2.1.4 烧结矿碱度变化

2015年12月-2016年2月，由于块矿供应不正常、停用球团等影响，烧结矿碱度调整频繁。碱度调整，见表5。

表5 烧结矿碱度调整

450矿

12月11日由1.40±0.10变为1.45±0.10

12月13日由1.45±0.10变为1.50±0.10

12月15日由1.50±0.10变为1.60±0.10

12月18日由1.60±0.10变为1.65±0.10

12月22日由1.65±0.10变为1.70±0.10

12月25日由1.70±0.10变为1.75±0.10

12月29日由1.75±0.10变为1.80±0.10

1月11日由1.80±0.10变为1.65±0.10（块矿供应不足）

1月24日由1.65±0.10变为1.50±0.10（块矿供应不足）

1月28日由1.55±0.10变为1.70±0.10

1月31日由1.70±0.10变为1.75±0.10

2月7日由1.75±0.10变为1.90±0.10

2月10日由1.90±0.10变为1.95±0.10

2月17日由1.95±0.10变为1.85±0.10

2.2 焦炭质量影响

2.2.1 热态强度下降

主要是焦炭热性能波动大，尤其是反应后强度变化频繁，其中海燕二级反应后强度呈下降趋势，2015年11、12月份二级焦炭反应后强度均达到一级焦炭标准，2016年1月二级焦炭反应后强度平均仅56.81%，比2015年12月份下降了5.74%，中旬最低时平均仅54.76%。二级焦炭热态指标，见表6。

表6 二级焦炭热态指标

时间	12月上旬	12月中旬	12月下旬	1月上旬	1月中旬	1月下旬以后
CRI%	27.9	29.61	29.57	32.22	32.51	停用
CSR%	64.75	61.98	60.8	57.45	54.87	57.45

2.2.2 二级焦炭比例变化

2015年11月- 2016年1月29日，二级焦炭比例逐步提高。12月7日二级焦炭比例提高至50%，12月12日二级焦炭比例提高至55%，12月15日-12月29日二级焦炭比例稳定在60%左右，12月18日最高达到61.47%。随着二级焦炭反应后强度的大幅度下降和二级焦炭比例的增大，整体入炉焦炭质量呈下降趋势。二级焦炭配加比例变化，见表7。

表7 2015年12月-2016年2月二级焦炭配加比例变化

月份	12月上旬	12月中旬	12月下旬	2015年12月26-29日	1月上旬	1月中旬	1月下旬	2月上旬	2月中下旬
比例%	40.73	53.17	60.09	58.17	36.1	19.11	13.46	2.75	停用
反应后强度%	63.18	59.12	59.2	57.68	59.13	57.33	57.99	58.78	停用

2.3 块矿比例影响

3^#炉从12月20日起块矿比例提高至10%以上，最高到23.01%，1月份最高到21%，平均12.26%；5#炉从12月16日起块矿比例提高至15%以上，最高到18.53%，1月份最高到21%，平均17.41%。因高炉炉况出现波动，难强化，于2月初将块矿比例下调至10-15%。块矿比例变化，见表8

表8 2015年10月-2016年2月块矿比例变化

月份	2015年10月	2015年11月	2015年12月	2016年1月	2016年2月
3^#炉块矿比例%	5.09	6.6	9.27	14.46	14.28
5^#炉块矿比例%	4.40	4.23	9.31	17.33	13.04

3 应对措施

根据以上原因分析，针对原燃料理化指标、配加比例变化及炉况出现的异常表现，及时召开炉况分析会，综合分析3、5^#炉炉况波动原因，采取了以下措施：

3.1 减轻焦炭负荷，降低冶强。

焦炭负荷11月份平均4.13t/t，12月份平均4.19t/t，1月份平均3.74t/t，1月份比12月份下降0.45t/t，比11月份下降0.39t/t。1月份冶强降平均1.15t/m³d，比11月下降0.11 t/m³d，比12月下降0.13 t/m³d。

3.2 优化配料和改进炉料结构

（1）减少巴卡粉比例，从40%降至10%。

（2）提高烧结矿碱度和SiO₂含量，碱度提高至1.85以上，SiO₂含量提高5.1-5.3%，确保烧结矿强度76%以上。

（3）适当配加5%的球团，埠矿比例控制10-15%。

（4）停用二级焦炭，使用合格一级焦炭。

3.3 调整制度

（1）装料制度：炉况调节上抓好出铁和外围保障，炉内通过缩矿批，一度缩小到26t，退全焦负荷，改变装料制度疏松边缘等措施，分阶段逐步恢复到正常。

（2）冷却制度：将冷却水进水温度提高到43℃，并3、5^#炉控制进水流量到4100m³/h和3800m³/h左右，适当降低冷却强度。

（3）造渣制度：烧结矿MgO含量由1.40-1.60%增加至2.00-2.40%，提高烧结矿强度；适当降低炉渣碱度，由1.15-1.20倍降至1.05-1.10倍。渣中MgO含量由7.50-8.50%增加至9.0-10.0%，改善炉渣流动性。

（4）送风制度：控制风压300-320kpa，风量2700-2800m³/分，煤比80-90kg，富氧控制2000-3000m³/h。

（5）热制度：炉温控制0.5-0.6%，物理热1490-1530℃。

（6）通过配加锰矿和一定量的球团矿，减少块矿配加量，调整炉料结构。

（7）加强炉后筛分清理频次，派专人负责，使用单层筛，筛孔由4-4.5mm扩大至6-8mm，确保粒度组成和入炉筛分干净。

4 措施实施后的再分析

1-2月，及时对原燃料使用和操作参数进行调整，采取了缩矿批降低负荷、停用二级焦炭、提高烧结矿碱度、减少块矿比例、减煤减氧等措施，但是高炉的稳定和强化并未得到改善和提高，风量比正常小300-500m³/h、不接受高风温，崩料、小滑尺较多，仅能保持低度冶炼水平，技术指标持续下滑。2月初，经过综合对比及请教专家，推断是不是因烧结矿SiO₂偏低引起烧结矿热态性能变差，造成炉况波动。随即通过烧结配料提高烧结矿SiO₂含量，从4.40%左右提高4.75%（限于库存物料各类和成份，未有合适的物料能及时将烧结矿SiO₂含量提高5%以上）。并于2月13日紧急送烧结矿样到太钢做冶金性能实验，从2月20日反馈的数据看出：400、450烧结矿热态性能较差，低温还原粉化率（+3.15mm）指标分别测定了2次，平均仅46.96%和56.94%。最终确定2016年1-2月份高炉炉况波动，是由于烧结矿冶金性能变差造成。烧结矿冶金性能，见表9。

表9 烧结矿标样冶金性能

样品	取样时间	碱度（倍）	低温还原指数（+3.15mm）%	检验方
厂控标准		≥1.60	≥70.00
400	2015.11.6	1.09/1.20	71.84/80.75	西安建大
400	2016.2.13	1.76	44.56/49.34	太钢
450	2016.2.13	1.84	54.84/59.03	太钢
400	2016.2.18	1.90	26.53	太钢
450	2016.2.18	1.85	32.64	太钢

5 经验教训及以后的思路

（1）本次造成炉况长时间波动，难强化，主观上还是在初期判断时，未找出导致炉况波动的准确因素。一方面因阶段性提烧结矿碱度，二级焦炭质量下降、比例增大，块矿比例的加大，筛孔缩小等因素，均在同一时间段发生，误导了对炉况波动的认识和判断。另一方面，对原料的数据分析，仅局限于内部化验的成份和理化指标分析，操作指导上也以此为起点启动对物料变化操作预案来应急，只能保持在一定冶强和低指标下的运行，造成高炉难以强化。对原料的冶金性能变化未有深刻认识，是导致炉况长时间波动的主要问题。

（2）在初期确定炉料结构时，要系统充分考虑各物料在冶金性能、造渣性能等方面的特点，还需和高炉冶炼顺行、接受能力、工艺安全性等进行合理搭配。同时考虑库存物料有限，周转时间长短不一的特点，确定合理的用矿比例和炉料结构，否则有变化时对整体生产计划的执行影响较大。降本是综合体现，不能只盯一点，要系统考虑。1月份计划炉料结构是提高块矿比例，块矿配加到15%，同时计划烧结矿的SiO₂含量稳定在4.30-4.50%，提高综合品位，实现降成本。但是因烧结矿的SiO₂降低，造成烧结矿低温还原粉指数大幅度下降，最终导致1-2月份高炉频繁波动、长时间难以强化。

（3）建立公司冶金性能化验室，定期或配料品种有大的调整时，要及时做化验分析数据，建立各种物料理化和冶金性能数据库，完善高炉操作管理预案，供烧结混配和高炉调剂作参考。

（4）对工艺的标准认识不到位，不坚定。要树立大工艺统领的思想，参考行业标准和同级别先进指标高炉制定的工艺和用料标准，完善监管机制，原燃料标准红线和底线坚决不能突破。

参考文献：

[1]周传典，高炉炼铁生产技术手册，北京，冶金工业出版社，2002年

[2]王筱留，高炉炼铁原料的选择与判断 2016年3月

[3]刘琦，炼铁精料带来的问题和对策，冶金管理，2003年