萍钢改善高炉炉渣性能实践

发表时间：[2008-09-20]　　作者：　　编辑录入：admin　　点击数：12295

摘要：近年来，随着原料条件的变化，高炉冶炼过程中炉料带入的A1₂0₃不断增加，如何使炉渣性能满足生产工艺要求，从而获得高产、优质、低耗、长寿的冶炼效果，萍钢在这些方面进行了一系列的尝试。

关键词：高炉　炉渣性能　改善

1 前言

　高炉炉渣主要由CaO、MgO、SiO₂、A1₂O₃四大成份组成，占炉渣总量的98％以上。其中SiO₂、A1₂0₃主要由原燃料带入，而CaO、MgO主要是为了获得合适的造渣制度而人为加入的物质，各种成份必须有一个合适的比例，才能使高炉冶炼过程实现稳定顺行、高产优质。长期的生产实践和相关的研究都证明，炉渣中的A1₂0₃在15％以下，MgO在9.5％～11％的炉渣性能比较好。萍钢高炉的现实情况是，炉渣中A1₂0₃含量偏高(16.5％～17.5％)，MgO含量偏低(7％～8％)，以经济的手段改善炉渣性能，对促进炼铁生产进步有着积极的意义。

2 提高MgO对炉渣性能的影响

　根据萍钢的客观条件，受到资源、成本等诸多因素的限制，要想控制原料中A1₂0₃的含量难度较大，因此，只能依靠提高MgO含量来改善炉渣性能。

　东北大学的相关研究结果表明，提高MgO对炉渣性能的影响主要有以下一些方面：

　 (1)对于高A1₂0₃的炉渣，配加MgO后，可以降低熔化温度，改善炉渣的稳定性。

　 (2)配加MgO以后可以降低炉渣粘度，改善炉渣流动性，活跃炉缸，减少炉缸堆积。

　 (3)配加MgO以后可以增强炉渣的脱硫能力，可以适当降低炉温控制的下限。

　基于以上，改善炉渣性能工作的重点放在提高炉渣中MgO含量。

3 第一阶段试验一从烧结矿中加镁

3.1 轻烧白云石粉代替白云石粉

　如果在烧结矿中大量配加白云石粉，以提高烧结矿中的MgO含量，会导致烧结矿的产量和质量都有所下降，固体燃耗升高。为了达到既提高了烧结矿中的MgO含量，又不影响烧结矿的产量和质量，进行了用轻烧白云石粉代替白云石粉的工业性试验。

　 2005年11月中旬至2006年2月中旬，在一铁厂一烧车间(24m²、33m²烧结机)组织进行了两次工业性试验，烧结矿中MgO分别调至2.7％和3.5％，烧结利用系数提高，产量增加，炉渣中MgO平均提高0.8个百分点，炉渣性能有所改善，但当时轻烧白云石粉比白云石粉单价高出近200元，导致烧结矿成本上升。

3.2 添加镁矿粉代替白云石粉试验

　 2006年2月28日10时至3月4日9时，在一铁厂二烧车间(36m²、42㎡烧结机)进行添加镁矿粉(主要成分是MgO)代替白云石粉试验。试验期间2号、3号高炉渣中MgO提高了1.17个百分点，产量有所增加，焦比降低了2.7kg，但对烧结生产过程却有不利影响，主要是烧结利用系数降低，返矿率升高，固体燃耗升高，成品烧结矿成本上升。再加上镁矿粉在配加过程中严重恶化生产环境，长期使用需要专门的配加设施。

4 第二阶段试验一从高炉直接加镁

4.1 高炉配加蛇纹石

4.1.1 蛇纹石的基本质量特征

　蛇纹石的化学成分见表1。

表1　蛇纹石的化学成分

产地	CaO %	SiO₂ %	Al₂O₃ %	MgO %	Ig %
弋阳	3.36	31.32	0.89	42.80	19.40

　注：2005.1.12取样化验结果

4.1.2 高炉配加蛇纹石试验

　 2005年2月起，在一铁厂3号(420m³)高炉配加蛇纹石，用量为30～50kg/t铁，渣中MgO可达到9％左右，A1₂0₃降低了0.5～0.8个百分点。但由于当时入炉品位比较低，渣量增加，焦比有所升高，加上蛇纹石是未经系统性破碎筛分的原块矿，粒度相差大，含粉末、泥沙比较多，对高炉透气性不利，因而断续使用了一个月左右即告一段落。

4.2 高炉配加镁球

4.2.1 镁球的基本质量特征

　镁球的化学成分与抗压强度指标见表2。

表2　镁球的化学成分与抗压强度

MgO %	CaO %	SiO₂ %	Al₂O₃ %	H₂O %	抗压强度 N/个球
65-70	1.5-2.5	5-7	3-4	1.5-2.2	1300-1600

4.2.2 高炉加镁球的摸紊试验阶段

　 (1)一铁厂l号高炉(360m³)于2006年3月18日～28日、5月10日～26日两次配加镁球，用量为10—12kg/t铁。

　 (2)二铁厂1号高炉(450m³)于2006年3月17～21日、4月1～4日、6月3～11日多次配加镁球，用量为10～20kg/t铁。

　在本阶段的试验中，这两座高炉配加镁球后，共性的表现为炉渣中MgO有所提高，流动性改善，热量比较充沛，但由于高炉的顺行状况不是太好，常有坐塌料现象出现，因此配加工作不连续，数据难以收集。

4.2.3 强制推进加镁阶段

　通过一段时间的攻关实践，已初步认识到，以加镁球的方式来提高炉渣中的MgO，是一条负面影响小，比较简单可行的措施。为此，技术中心于2006年8月4 日召开专题会议，确定以更加规范、循序渐进的方式在两个铁厂各选一座高炉，进行配加镁球的工业性试验。

　 (1)一铁厂2号高炉配加镁球试验

　从2006年8月14日开始，一铁厂2号高炉(360m³)进行了配加高镁球的试验。试验初期8月14日～21日镁球用量在22kg/t铁左右，炉渣MgO含量在9％左右，平均8.97％；从22日开始镁球用量增加至30kg/t铁左右，炉渣MgO含量在10％～10.5％左右，最高11.84％，平均10.23％。到9月26日，考虑炉缸1、2层水温差有上升趋势，经碰头商定，将镁球用量降至17kg/t铁左右，一直维持到10月上旬。

　数据分析：相关数据表明，炉渣MgO含量控制在9.5％以上，炉渣流动性有明显改善，炉渣的物理热比较充沛，脱硫效果也有一定程度的改善。但从统计的数据来看，铁水硫含量与炉渣MgO含量没有直接的关系，主要与碱度相关，随四元碱度的提高，铁水硫含量呈下降趋势。

　从试验期的观察和统计数据来看，要想控制好生铁含硫，主要的措施是要控制好造渣制度，选择合适的炉渣R₂、R₄，一般R₂控制在1.15～1.20，R₄控制在0.95～1.0左右为好。增加MgO以后，由于炉况不稳，生铁含硅整体水平没有明显的下降，表3是配船镁球前后铁水及炉渣平均成分。

表3　配加镁球前后铁水及炉渣成分,％

月份	[Si]	[S]	MgO	Al₂O₃	SiO₂	CaO
9月	0.79	0.029	10.23	16.38	32.03	37.30
8月	0.81	0.031	9.28	16.35	32.37	37.33
7月	0.77	0.034	7.92	16.41	32.61	38.63
6月	0.75	0.33	7.87	16.44	33.38	38.73

　综合以上分析，一铁2号炉配加高镁球后，炉渣流动性、脱硫效果明显改善，渣铁物理热充沛，为进一步降低铁水硅含量、高炉顺行高产创造了条件，但加镁球的直接费用对成本造成了较大的影响。　　　

　 (2)二铁厂1号炉配加镁球试验

　 l号炉2006年8月30日中班开始配加镁球，初始用量为每批料100kg，相当于12kg/t铁左右，炉渣流动性改善，物理热比较充沛。9月14日，镁球用量加至每批料200kg，相当于25kg/t铁左右，渣中MgO达到9.5％以上，炉渣流动性改善也较明显。9月28日镁球用量又调回至每批料100kg，相当于12kg/t铁左右，一直延续至10月上旬。但在此过程中，由于炉况不稳定，坐塌料次数比较多，很难实现降硅、稳定炉况、降低焦比等目的。总体说来，1号炉加镁球后主要出现以下特点：

　 ①渣中MgO提高，渣流动性改善；

　 ②为平衡炉渣碱度，烧结矿配比降低；

　 ③炉况不佳，高镁渣的优势无法体现；

　 ④镁球成本高，其强度、含粉率等离高炉生产的要求还有差距。

　总体来说，从高炉直接加镁球，对提高渣中MgO效果比较明显，但主要问题是成本较高，炼铁工序难以全部消化，加上镁球的强度离高炉生产要求还有差距，使此种方法推广有困难。

5 第三阶段试验一再次从烧结矿中加镁

5.1 二铁厂烧结配加蛇纹石粉

5.1.1 蛇纹石粉的质量特性

　蛇纹石粉的质量特性见表4

5.1.2 二铁烧结配加蛇纹石粉对烧结生产的影响

　二铁厂烧结共有两台90m²烧结机。表5、6中的数据：第①阶段，基准期；第②阶段，全部配加白云石；第③阶段，配加白云石和蛇纹石。

表4　蛇纹石粉的质量特性

产地	CaO %	SiO₂ %	Al₂O₃ %	MgO %	＞3㎜ %
弋阳	3.12	37.31	0.87	39.92	30.76

表5　试验各阶段烧结矿成分对比

阶段	时间	TFe%	FeO%	SiO₂%	Al₂O₃ %	CaO %	MgO %	R₂倍
①	2006.10	55.10	7.96	6.09	1.85	10.81	2.37	1.78
②	2006.11.4-17	55.26	8.51	5.64	1.71	10.40	2.76	1.85
③	2006.11.18-30	54.34	8.66	6.00	1.72	11.43	3.14	1.91
②-①		0.16	0.56	-0.46	-0.14	-0.41	0.39	0.07
③-①		-0.76	0.70	-0.10	-0.13	0.62	0.77	0.13
③-②		-0.92	0.14	0.36	0.01	1.02	0.38	0.06

表6　试验各阶段烧结矿主要技术指标对比

阶段	时间	利用系数t/(m²·h)	高炉返矿%	固体燃耗kg/t	转鼓%	筛分%
①	2006.10	1.438	151	52.96	75.3	1.08
②	2006.11.4-17	1.365	177	56.07	70.81	1.33
③	2006.11.18-30	1.442	150	57.15	73.29	1.60
②-①	-0.073	26	3.11	-4.49	0.25
③-①	0.004	-1	4.19	-2.01	0.52
③-②	0.08	-27	1.08	2.48	0.27

　从表5、6中的数据可以看出，提高MgO后对烧结生产的影响主要有：1)烧结矿品位下降，因蛇纹石粉中的SiO₂高，对降品位的影响更大；2)固体燃耗增加；3)烧结矿强度降低。而全部靠加白云石粉来提镁，更会明显造成烧结产量下降，强度变差，返矿增加。相比之下，用加白云石和蛇纹石粉结合来提镁，其负面影响更小些。

　在这一阶段中，二铁厂的体会是：烧结生产过程中，生石灰粉、白云石粉和蛇纹石粉之间，有一个比较合适的比例，才能做到既达到提镁的目的，又能使其对烧结生产造成的负面影响降到最低。至此，二铁厂的提镁工作基本走上正轨。

5.2 一铁厂二烧结增加白云石粉提镁

　 2007年一季度开始，再次尝试从烧结矿加镁，从成本角度出发，主要依靠增加白云石粉配加量的措施。

　从表7数据和生产实际情况看，一铁二烧结增加白云石用量后，烧结矿中MgO含量能达到目标值，但对烧结生产带来的影响主要是混合料成球效果变差、烧结利用系数降低、固体燃耗升高、烧结矿强度下降等。

　表7中的数据，未考虑剔除原料品种、配比变化的影响。

表7　一铁二烧结矿相关成份及指标对比

阶段	时间	TFe%	FeO%	MgO %	R₂倍	利用系数t/(m²·h)	转鼓%	固体燃耗kg/t	白云石粉㎏/t	返矿率%
基准期	2006.11	54.87	8.05	2.6	1.89	1.85	73.63	60	68	9.93
试验期	2007.3	55.05	8.36	3.24	1.85	1.76	72.81	61	98	8.38
比较		0.18	0.31	0.64	-0.04	-0.09	-0.82	-	30	-1.55

6 高炉相关操作指标情况

　采用不同途径提镁后，高炉炉渣成份有了明显变化，性能改善，在一定程度上促进了炼铁生产的进步。

表8　炼铁、烧结相关指标对比

　虽然在提高炉渣中MgO含量的方法上，两个铁厂可谓异曲同工，但最终都实现了提高炉渣中MgO的目的。而体现在炼铁生产的效果上，却存在很大的差异。

　 1)一铁厂由于能保持高炉生产的基本稳定顺行，在炉渣性能得到一定程度改善的过程中，抓住时机提高炉内操作水平，实施低硅冶炼，使生铁含硅水平整体下降，进一步促进了炉缸工作的改善，获得了焦比降低、利用系数提高的冶炼效果。

　 2)二铁厂三座高炉顺行状况都不太好，坐、塌料频繁，炉缸工作状态不佳，结果使改善炉渣性能的努力未能收到预期效果。

7 结语

　无论是相关院校的研究结果，还是本公司多次试验结果都表明，对目前萍钢高炉炉渣而言，渣中MgO提高到10％±0.5后，渣温显得更加充沛，炉渣的流动性、稳定性等都有明显改善，脱硫能力也有一定程度提高，尤其对Al₂0₃偏高的炉渣更有积极意义，但炉况的稳定顺行程度，直接影响提高炉渣MgO效果的发挥。

　从加镁的不同方式比较，在烧结过程中增加镁比较简单易行，也比较经济，采用配加轻烧白云石粉或蛇纹石粉都是可行的，目前也有不少厂家在进行这方面的尝试。但应注意结合本厂的客观条件，扬长避短，克服对烧结矿的质量、碱度平衡、工艺控制、成本等方面的负面影响。

　采用从高炉直接加镁，是提高炉渣中MgO的一种直接有效的方法，关键是要找到理化性能能满足高炉生产要求又经济实惠的高镁物质。

　下阶段寻找出更加经济、有效的加镁材料，是提高渣中MgO重点需要解决的问题。

　渣中MgO含量化验的准确性，以及缺乏对炉渣性能的理论研究，是目前影响萍钢炼铁生产中正确计算加镁量和评价炉渣性能的主要制约因素。