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安钢９号高炉优化炉料结构的冶炼工艺与实践

周文刚，　苏永洪，　孙洪涛

（安阳钢铁股份有限公司炼铁厂，河南 安阳４５５００４）

摘　要：安钢实施“低成本运行”战略以来，安钢铁前系统紧紧围绕公司生产要求，不断优化烧结配料结构，炼铁不断优化高炉炉料结构，提高烧结矿和进口块矿比例，减少价格昂贵的进口球团的入炉比例，同时抓好高炉精料其他方面的工作，配合炉料结构的变化，采取了一系列技术措施，保持了高炉的长期稳定顺行，实现了炼铁的低成本运行。

关键词：高炉；炼铁；炉料结构；低成本

自２００８年下半年国际金融危机以来，铁矿石价格居高不下，下游需求减少，钢铁行业产能过剩矛盾凸显，为在激烈的竞争中取得生机，安钢提出了以经济效益为中心的“低成本运行”战略。安钢铁前系统以优化炉料结构，推进炼铁生产的低成本运行为核心，以吨铁成本低于行业平均水平为目标，以管理创新和经济创新为手段，实现了高炉的长期稳定顺行，指标不断优化，成本逐月降低，实现了炼铁效益的最大化。其中安钢９号２　８００ｍ３高炉不断优化炉料结构，用价格较低的自产烧结矿和进口块矿代替价格高昂的进口球团矿进行冶炼，降低了生铁的冶炼成本，取得了低成本运行的优异成绩。

１　低成本炉料结构的形成

１．１　烧结配料的优化

烧结矿质量的好坏对高炉生产起着非常重要的作用，烧结生产必须实行物理性能、化学成分和烧结性能的合理配矿，淘汰质量差、价格高的品种，实现优质、高产和低成本［１］。安钢炼铁用财务数据指导生产，按照价效评价和冶金性能评价，在满足烧结和高炉工艺要求的前提下，适当增加价效较好的矿粉的配矿比例，降低配矿成本，走出了一条具有安钢特色的配矿模式。根据市场形势，２００９年以来不断调高进口矿粉的配入比例，但从２０１０年二季度开始，由于国际市场与国内市场矿粉价差变大，进口矿粉价格明显升高，国内矿粉显现出明显的价格优势，根据库存和采购供应情况，及时对烧结配料结构进行了调整（见图１），增加了国内矿粉配入量，减少了价格持续上涨的进口矿粉配比，到６月份，烧结国内矿粉配比由年初的１７．９２％提高到４４．７１％；进口矿粉配比由４７．７１％降低到２１．０８％，烧结矿结构成本降到１　００８．７元／ｔ，与年初相比，降低了３６．２元／ｔ。二季度末，国内矿粉价格明显上涨，与进口矿粉相比基本没有价格优势。通过市场分析，认为国内矿粉价格将长期持续在高位，加上四季度将面临冬储以及场地改造等问题，果断地对烧结配料比重新进行了大幅度调整，进口矿粉配比由６月份的２１．０８％提高到１２月份的５２．３１％，国内矿粉配比由６月份的４４．７１％减少到年底的１５．２４％。１２月份与６月份相比，烧结矿结构成本降低了０．６元／ｔ，保持了配矿结构成本在低价位上的长期稳定。尽管调整幅度较大，但通过熔滴炉、还原炉、热爆性能试验设备、烧结杯等试验设备，深入开展铁块矿、球团、单种矿粉的性能评价研究，并且通过烧结生产采取加强原料混匀管理和厚料层烧结、加强布料管理、漏风管理等一系列技术措施，保持了烧结矿质量的相对稳定，且烧结品位下半年比上半年提高约１％（见表１）。

１．２　高炉炉料结构的优化

安钢９号２　８００ｍ３高炉２００７年６月投产，炉料结构采用高碱度烧结矿＋酸性球团矿＋块矿的三元结构模式，入炉原料除烧结矿和少量水冶竖炉球团外，其他矿石均需外购，因铁料成本占生铁成本的６０％～６５％。生铁成本的降低，在很大程度上取决于所用含铁原料的成本。面对严峻的市场形势，炼铁要获取经济效益，就要优化炉料结构（见图２），降低生产成本，实行低成本下的精料方针，就是在兼顾入炉原料冶金性能的同时，降低入炉原料成本［２］。９号高炉在保证炉况稳定顺行的前提下，通过适当调整烧结矿碱度，不断提高入炉料中自产烧结矿和质优价低的进口块矿比例，降低价格昂贵的进口球团的入炉比例，烧结矿比例由年初的７１．６７％提高到７９．８７％，高价位进口球团矿比例由１５．８８％降低到最低时的５．６１％，进口块矿比例达到１０％左右，有效降低了炉料结构成本。

２　炉料优化对精料的影响

２．１　含铁原料的成分和冶金性能

安钢９号高炉目前使用的含铁炉料主要有３６０ｍ２烧结矿、加拿大球团、乌克兰球团、巴西块矿、南非块矿和海南块矿以及少量的国内球团，各种原料的成分和冶金性能见表２和表３。

２．２　对精料工作的影响

从化学成分上看：烧结矿配比提高后，由于其含铁品位较低，必须适当提高进口块矿及球团入炉比例来弥补。除海南矿外，在含铁品位和脉石含量方面，天然块矿与酸性球团矿相差不大。与球团和其他块矿相比较，巴西块矿含有较高的Ａｌ２Ｏ３；当其加入量增加时，炉渣中Ａｌ２Ｏ３增加，可能会影响炉渣的流动性，对渣铁的分离及脱硫不利；海南矿的品位相对较低，但其含有较高的ＳｉＯ２，与烧结矿搭配可以充当熔剂，调节碱度。

从冶金性能方面来看，酸性球团矿矿物组成主要为赤铁矿（Ｆｅ２Ｏ３），气孔率较高且分布均匀，故还原性较高。块矿与酸性球团矿相比较，比球团矿还原性稍差一些，但相差不大。天然块矿属于所谓的“生矿”，根据炼铁理论可知，“生矿”所固有的碳酸盐，在高炉内分解产生ＣＯ２会消耗热量，冲淡还原性气氛，不仅使焦炭因熔损反应而被消耗，而且也会破坏焦炭的强度，从而引起焦比的上升和下部焦炭料柱透气性的恶化［３］。块矿和酸性球团矿都有着较低的低温还原粉化指数，有利于提高高炉上部透气性。从熔滴性能上看，烧结矿的熔滴区间较宽，球团矿和巴西块都具有较窄的滴落区间，块矿的开始软化温度Ｔ１０高，软化结束温度Ｔ４０也高，说明块矿的冶金性能虽比烧结矿差，但熔滴性能较好，这样当块矿与同样是高开始软化温度和软化结束温度的烧结矿搭配时不会扩大软化区间，能够与之搭配形成合理的综合炉料结构，满足高炉冶炼要求。而从软化区间看，块矿具有相对较宽的软化区间，球团矿具有较窄的区间，这说明块矿的加入量存在一个合理的范围，不能无限制地增加其入炉比例，否则将严重影响透气性，破坏顺行。因此，块矿和进口球团矿的配比高低取决于两者间的价差高低和相互替代后高炉生产产生的经济效益，不能仅看价差高低。

３　高炉冶炼技术措施

３．１　提高焦炭质量

基于各种矿石冶金性能的差别，在提高入炉烧结矿和块矿比例的过程中，由于其对含铁精料工作的影响，必须有效提高入炉焦炭的质量，２００９年７月安钢１４０ｔ／ｈ干熄焦投用以来，焦炭质量明显改善（见表４），确保了高炉内部气流的稳定和良好的料柱骨架，有效地解决了提高块矿比例后煤气出路的问题，避免了热制度的波动，实现了高炉的稳定顺行。

３．２　上下部调剂相结合

合理的煤气流分布是高炉稳定顺行的基础，要取得合理的煤气流分布，必须是上下部调剂相互配合，高炉用烧结矿和块矿代替球团矿后，由于块矿的热爆裂性，炉料透气性发生了变化，煤气流分布也跟着改变，因此，高炉上部装料制度依照“以发展中心气流为主，适当疏导边缘气流”的指导方针，下部在稳定风口面积的基础上，增加长风口使用数量，提高风量至４　９００ｍ３／ｍｉｎ，以确保充足的鼓风动能和中心穿透力。上部通过缩小矿焦角度数量、缩小矿焦角差等方法来适当疏导边缘。避免块矿比例提高后炉内 透 气 性 变 差，根 据 实 际 情 况 布 料 矩 阵 采 用Ｏ９８７６５４２３３２２１Ｃ８７６５４１２２２２２１，同时可以维持合理的操作炉型，为长期稳定顺行奠定基础。

３．３　改善炉渣性能

烧结矿和块矿中Ａｌ２Ｏ３含量均比酸性氧化球团矿高，随着用量的逐步提高，容易造成炉渣黏度上升，影响炉渣的流动性。而从高炉实际生产情况来看，燃料带入高炉的Ａｌ２Ｏ３占１／２以上，因此，适当降低高炉燃料消耗可有效降低渣中的Ａｌ２Ｏ３含量，可以通过优化配煤结构，降低焦炭灰分，从而降低高炉焦比，提高喷煤比，采用烟煤、无烟煤混合喷吹并增加含Ａｌ２Ｏ３较低的烟煤的喷吹比例等措施来控制［３］。另外，提高烧结矿中ＭｇＯ含量，确保高炉渣中ＭｇＯ比例达到９％～１０％，高炉炉料中添加蛇纹石和锰矿等可以有效改善炉渣的流动性。

３．４　加强原燃料的质量管理

烧结原料场采用混匀矿智能堆积技术使混匀矿质量大幅提高，且烧结生产采用自动化配料，大大提高了配料精度，烧结矿质量得到了明显改善，并对成品烧结矿进行ＣａＣｌ２喷洒，提高了烧结矿强度、降低了低温还原粉化率。

高炉槽下严格把关，严格执行各项制度，强化原燃料现场管理，杜绝混料和掺杂现象。加强原燃料筛分工作，避免过多粉末入炉，保证＜５ｍｍ的比例不大于５％［４］，每班进行现场确认，一旦质量恶化，及时通知原料对筛网进行清理，对该仓料减用甚至停用，待炉况稳定后适当增用。烧结矿仓低于要求水平，除及时联系原料进行上料外，若有条件可暂时停止使用该仓烧结矿，避免进料时因落差过高致使烧结矿碎裂。完善焦丁回收，在矿中配加焦丁，提高炉内透气性，为高炉长期稳定顺行创造条件。

３．５　强化设备管理，降低非计划休风率

高炉若频繁地慢风、休复风，极有可能造成炉内气流的重新分布，进而致使炉况波动，所以，在原有的设备点检、维护、维修制度的基础上，进一步加强岗位工人的责任心，定期对各工种职工进行理论知识和实际操作知识的培训，提高操作水平和业务能力，保证设备的正常使用率，降低了非计划休风率，确保高炉全风作业，减少了对炉况的影响，为高炉稳定顺行创造了良好的条件。

４　低成本炉料的冶炼效果

安钢９号高炉在炉料结构成本降低（见表５）的情况下，通过采取一系列技术措施，保持了高炉长期稳定顺行，并取得了较好的经济指标（见表６），使得生铁的冶炼成本大幅度降低。

５　结语

１）炉料结构的优化使烧结矿和块矿的入炉比例逐步提高，由于其巨大的价格优势，使炉料结构成本大幅度降低，而低成本原料结构使精料水平有所退步，不但不能放弃抓精料工作，有些工作还要进一步加强和提高，应根据现场原燃料条件和市场形势，确定合适的配比，不影响高炉炉况顺行和技术经济指标。 

２）高炉必须采取一系列措施，掌握其冶炼规律，优化低成本炉料的布料制度，采取全方位提高炉内透气性的措施，为松动强化、激活中心死料堆提供技术支持，通过上下部制度的适当调整、炉渣性能的改善、原燃料质量的稳定、改善高炉炉内的透气性，为高炉顺行创造条件。

３）高炉冶炼必须以保证高炉的长期稳定顺行为前提，高炉冶炼的技术经济指标综合水平优化才能保证降低成本。

参考文献：

［１］　周传典．高炉炼铁生产技术手册［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００２：３４．

［２］　周文刚，苏永洪，张书帅．安钢炼铁低成本运行实践［Ｊ］．中国冶金，２０１０，２０（２）：２１．

［３］　孟令军．济钢１　７５０ｍ３ 高炉经济炉料冶炼实践 ［Ｊ］．炼铁，２０１０，２９（１）：４２．

［４］　储滨．宝钢不锈钢２　５００ｍ３ 高炉提高块矿配比实践［Ｊ］．炼铁，２００６，２５（６）：４９．