陕钢汉钢铁前降本实践

袁 浩

（陕钢集团汉钢公司）

摘要：陕钢集团汉钢公司从烧结配矿优化、工序优化、生产管理、能源管理等方面系统实施措施，烧结矿加工成本最优达到145.32元/吨，降幅20.04元/吨，动力成本最优达到33.95元/吨，降幅7.73元/吨，生铁加工成本最优达到55.29元/吨，降幅21.36元/吨，动力成本最优达到133.26元/吨，降幅18.03元/吨。

关键词：优化；管理；成本

1、前言

陕钢集团汉钢公司铁前降本以高炉生产为中心，实施了系列稳定生产、提升质量、降低成本举措。考虑矿粉烧结性能合理配矿，严格控制高炉有害元素负荷，原料工序实施“变起点、定终点”堆料，细化原燃料的管理，抓分类堆放、原料筛分，烧结工序厚料层烧结、熔剂结构优化，炼铁工序合理调剂上下部参数、加强炉前管理、低硅冶炼；实施高炉小粒度烧结矿的配加、风机变频、环冷配加块矿技术；工艺操作上以理论、检化验结果指导实践，对烧结矿碱度、渣碱、炉温及时调剂；生产管理中加强工序衔接，开停机的管理，减少设备空转；能源管理中完善计量体系，夯实能源责任，通过系统措施的实施，汉钢公司铁前生产稳定，各项指标得到提升，加工成本稳步降低。

2、铁前提指标、降成本采取的措施

2.1合理优化配矿，提升烧结矿质量，降低烧结矿成本

汉钢公司借鉴巴普洛夫计算方法，根据企业实际采购、运距、生产及成本情况，制定了铁矿石性价比测评办法。汉钢公司距港口较远，进口矿到厂价格较高。进口粉矿综合品位较国内矿高0.3%，但其价格较当地矿高259元/吨，相比无优势，具体如表1。该公司在有害元素满足控制要求的前提下，优先使用当地磁铁矿。

表1  当地矿与进口矿对比

备注：综合品位TFe_综合＝TFe÷{100＋[R₄×(SiO₂＋Al₂O₃)－(CaO＋MgO)]÷0.5},R₄为炉渣四元碱度,按0.95计算。

该公司根据铁矿石烧结性能进行配矿，针对褐铁矿液相生成能力高、流动性好，赤铁矿熔点高、流动性差，但褐铁矿烧损较高，容易形成多孔、大孔、薄壁的烧结矿，而磁铁矿液相流动性较好、烧损小，通过褐铁矿、赤铁矿、烧结矿的合理搭配(见表2)，保证了烧结机各项指标，改善了烧结矿质量（见表3），为高炉提供了更好的原料条件。

表2   烧结配矿原则

在铁矿石的采购中，该公司严格控制矿粉有害元素，同时通过外售有害元素较高的高炉煤气布袋除尘灰，转炉除尘灰、烧结电除尘灰，确保高炉有害元素负荷达到如下要求：碱负荷≤3.0kg/t，铅负荷≤0.15kg/t，锌负荷≤0.15kg/t，砷负荷≤0.1kg/t。

表3  烧结矿质量指标

2.2 烧结低碳厚料操作

在烧结过程中，随着燃烧带下移，由于上层烧结矿的“自蓄热作用”，厚料层烧结降低固体燃料消耗的效果非常明显，同时厚料层烧结有利于促进烧结过程中复合针状铁酸钙的生成，可降低烧结矿FeO，改善烧结矿的矿物组成和还原性，能提升烧结矿强度，成结率，提高烧结矿的产量，降低烧结矿生产成本。

2015年，汉钢公司265m²烧结机料层厚度750mm，与栏板平齐，烧结机布料高度超过栏板高度后，在未采取措施的情况下，存在撒料的情况，为解决这一问题，炼铁事业部采取了梯形布料技术，同时通过水碳的稳定控制、焦末粒度的控制、热风烧结的应用，将烧结机料层厚度提升至800mm，超台车栏板50mm（如图1）。

图1  梯形布料示意图

2.2.1混合料水分的控制

混合料水分在烧结过程中主要作用为造球、减少料层阻力的作用，不同的原料结构，其适宜的混合料水分不同，且存在一定的区间范围。为降低烧结料层过湿带对烧结生产的影响，在保证混合料造球的基础上，追求低水操作。

在水分的判断上采取人机双重判断，人的判断主要靠岗位人员及工艺员现场判断，机器判断由在线红外监测仪判断，同时为更加精准判断混合料水分，购置了烘干箱，每班取样对混合料水分进行化验，有效指导了岗位工对混合料水分的判断及精准控制。

通过水分控制上实施的措施，在相类似的原料条件下，烧结混合料水分平均值7.0%，较攻关前7.2%降低0.2%，水分控制波动从±0.2%降低至±0.1%。

2.2.2混合料固定碳的控制

考虑厚料层烧结自动蓄热能力加强，烧结机采取低碳操作，在降低固体燃料消耗的同时改善了成品烧结矿还原性，为精准控制混合料固定碳，炼铁事业部采取了以下方面措施：一是加强焦末大棚的利用，到厂的焦末有限堆放至大棚进行防雨，防雨焦末水分波动；二是对定期对焦末配料秤进行校准，保证称量的精准；三是看火工、工艺员每班对烧结机机尾红层进行观察，发下偏离预期目标是及时对焦末配比进行调整。

2.2.3 开展焦末粒度控制攻关

烧结过程中焦末粒度过细后，燃烧速度过快，同时造成焦末在料层中的迁移，导致热量不能得到有效利用，粒度过粗，焦末在料层中分布不均，燃料少的地方，焦末燃烧产生热量不足以使烧结反应的充分进行。

厚料层烧结对焦末的粒度要求更为严格，焦末粒度控制是否适宜都直接会影响烧结生产过程及烧结矿质量，为此炼铁事业部细化焦末粒度的研究、控制，研究结果认为：烧结机料层厚度提升后，应适当提升焦末中<3mm的比例，要严格杜绝焦末粒度过粗或过细的情况。焦末粒度攻关研究前后对比见表4。

表4  焦末粒度控制攻关成果

从上表可以看出，通过对焦末粒度控制的攻关，焦末中<1mm部分和>5mm部分均有所降低，1-3mm部分比例有大幅提升，焦末粒度趋于均匀化，为厚料层烧结保驾护航。

2.2.4 热风烧结

针对厚料层烧结配碳量低，烧结机料层上部热量相对不足的情况，汉钢公司炼铁事业部坚持热风点火，保证了烧结机点火温度。2016年在烧结机点火炉前保温罩内鼓入了预热后约300-350℃的空气，解决了厚料层烧结下烧结机上部热量不足的情况，从工艺配置上为厚料层烧结提供了保障。

通过实施梯形布料，配套实施热风烧结，严格控制焦末粒度、烧结过程水碳控制后，汉钢公司烧结机指标及烧结矿质量得到提升，具体见表5。

表5 烧结料层厚度提升后指标对比

2.3 烧结熔剂优化

该公司熔剂优化降本上主要通过使用生料（石灰石粉、白云石粉）替代熟料（生石灰粉、轻烧白云石粉）来降低烧结矿成本，熔剂质量见表6。在实践中证明，在保证生料粒度<3mm大于90%的情况下，烧结使用30%-40%的生料可保证烧结机各项指标及烧结矿质量。在追求烧结矿产量的情况下，可按30%控制，在烧结矿产能富余的情况下，适当降低台速，生料比例可按40%进行控制。 在该公司熔剂条件下，生料比例提升5%，烧结矿加工成本降低1元/吨。

表6  烧结熔剂质量及价格

2.4铁前系统发力，高炉低硅冶炼

高炉生铁含硅降低0.1%，可降低焦比4kg/t，但低硅冶炼的前提条件是原燃料质量稳定。铁前工艺的稳定属于系统问题，为给高炉原料的稳定创造一个良好的条件，汉钢铁前系统发力，在加强原燃料供应的基础上实施了系列措施为高炉低硅冶炼创造条件。

2.4.1 混匀工序

提升混匀矿堆料层数到400层以上；通过堆料机正向、逆向行走速度的调整，实现正向逆向堆料厚度一致；实施“变起点、定终点”技术堆料，降低端部混匀矿质量波动；变流量堆料降低堆料粒度偏析；重视原料供应、配料的稳定，降低变料前后混匀矿成分的波动。

2.4.2 烧结工序

实施配料室生石灰粉、轻烧白云石粉仓流化改造，避免冬季熔剂结块、板结；针对叶轮给料机最小给料能力大于皮带秤最小量程的情况，实施生石灰粉配料叶轮给料机内径缩小，保证叶轮给料机连续给料；多开配料圆盘，有利于原料的稳定；根据圆盘下料量，合理调整皮带秤频率，保证配料秤测速、称重传感器正常范围内工作；加强对混匀矿、熔剂工艺取样，确保取样的代表性，根据原料工艺样及烧结矿成分检化验结果及时调剂烧结矿碱度；加强烧结过程水碳平衡控制工作。

通过混匀、烧结工序的工艺优化控制，烧结矿质量的稳定性得到改善，具体见表7。

表7  烧结矿技术指标

2.4.3球团工序

球团竖炉配矿时，将理论球团矿SiO2控制在7.5-8.0%，要求球团工序稳定执行原料配比，同时加强润磨操作，稳定膨润土配比，降低球团矿成分波动。

2.4.4 炼铁工序

a.细化原料的管理

加强原燃料的管理，进厂焦炭、煤粉在焦炭大棚、煤粉仓进行堆放，在场地上堆放的物料必须做好防雨工作；槽下矿、焦筛分在保证上料速度的前提下尽量降低振筛料层厚度，要求矿石振料速度≤40kg/s、焦炭≤25kg/s，在焦丁振筛落料口处安装导料板分流，以保证筛分效果；焦炭、煤粉配比稳定执行，稳定入炉热源。

b.操作调剂

采取固定高风温用调剂煤氧量的方法来细化炉温调剂，一是在炉况判断上坚持综合判断，提前调剂，避免人为多因素调剂造成炉温波动；二是从稳定料速和综合负荷入手细化操作；三是保持炉前渣铁排放的稳定。

通过系统的实施稳定工艺措施，汉钢1080m³高炉生铁Si控制水平达到0.36%，硅偏差0.10%，2280m³高炉生铁Si控制水平达到0.34%，硅偏差0.09%。

2.5 合理调剂高炉，加强高炉操作管理

汉钢公司无焦化厂，高炉所用焦炭全部外购，焦炭质量见表8：

表8  焦炭质量情况

在市场相对较差的情况下，高炉操作以控制燃料比、降低生铁成本为主，汉钢有1080m³、2280m³高炉各一座，外购焦炭质量达不到国家设计规范里对焦炭质量的要求，因焦炭质量较差，高炉下部提高动能以活跃炉缸、打通中心，上部在正常情况下做到大矿批、大角差、多环数，不过分发展中心，中部软熔带位置尽量下移，控制炉腹煤气量指数，增加块状带间接还原区域，充分利用炉内煤气的热能和化学能，将高炉煤气利用率作为衡量操作水平的主要目标，对上、下部调剂进行指导，力争做到上稳下活。

2.5.1合理上下部调剂

a.下部调剂

针对焦炭质量差造成的高炉炉缸欠活跃，中心气流粗而无力、边缘气流不均匀的情况，利用检修机会缩小风口面积（见表9）。风口面积缩小后风速提高，鼓风动能增加有利于吹透中心，减小炉缸死料柱体积，改善炉缸中心的透气性和透液性，初始煤气流分布更趋合理，炉缸工作均匀活跃，热量充沛稳定。

表9  汉钢1#高炉风口配置调整

b.上部调剂

针对高炉焦炭条件较差及我们摸索出以中心煤气流为主，适当抑制边缘气流的装料制度。风口面积缩小后又对料制进行了逐步调整（见表10）。

表10  高炉料制调整情况

通过合理上下部调剂，煤气流分布更趋合理，中心发展、边缘均匀稳定，1#、2#高炉煤气利用率由44.13%、44.95%提高到45.35%、46.50%，炉况的稳定性和抗波动能力增强，为降低燃料比创造良好的条件。

    2.5.2加强炉前管理 

推行炉前出铁确认制，对铁口的维护、铁口的深度、打泥量的控制、钻头的使用、出铁正点率、铁口合格率、全风堵口率、铁量差及渣铁沟的护理以及铁水罐的装入量进行了严格要求和管理，基本消除了减风堵口现象，随着冶炼强度和煤比的逐步提高，高炉出铁间隔次由每炉次40分钟降低到20分钟，出铁前憋风现象明显减少，为高炉稳定生产创造了条件。       

    26 新技术的应用

2.6.1 小粒度烧结矿的配加

该公司在烧结矿在烧结矿供应不富余的情况下，槽下返矿筛板为6mm，将返矿筛分出大于5mm的小粒度烧结矿在高炉配加，配加数量达到40-50kg/t·Fe，每配加1吨小粒度烧结矿节约成本4-4.5元/ t·Fe。小粒度烧结矿单独上料，每隔几批料布一次小粒度烧结矿，将其布在边缘环带的位置，既可以增加中间环带的煤气利用，又可以适当抑制边缘气流保证中心气流的稳定。

2.6.2 风机变频

汉钢公司对烧结主抽风机以及烧结朱抽、环保除尘、炼铁环保除尘风机进行了变频改造，主要风机节电率22-25%，部分风机节电率达到32%，吨矿、铁电单耗降低显著。

2.6.3 环冷配加块矿

针对汉中多雨天气，进购块矿含末量大，容易造成筛板堵塞，导致无法将块矿筛净，汉钢公司通过改造，在环冷机配加块矿，利用环冷机300-400℃的烟气烘干块矿，同时利用筛机成品筛对其筛分，保证了入炉块矿的质量，降低了预筛分成本。

2.7加强生产管理

a.规范水泵、除尘风机、空压机、助燃风机等重点耗能设备的启、停机制度，在满足生产的情况下，尽可能减少空机运转时间，完善照明设施和空调使用制度，用电尽量做到避峰就谷，降低用电成本。

b.汉钢两台烧结机共用部分除尘系统，如配料除尘、筛分、成品仓除尘，在单台烧结机运行情况下，在排放、环保达标的情况下，合理调整除尘风门开度，降低除尘风机电耗。

c.根据不同时间段电价差异，生产中实行避峰就谷，降低用电成本。

d.针对成品烧结矿至高炉炉顶距离远，皮带落差大的情况，成品烧结矿过料先入成品烧结矿仓，中间仓及高炉高架仓保证仓位在2/3以上，降低烧结矿的返矿量。

2.8强化设备管理 

铁前各个环节的无计划停机对公司生产系统的影响较大，不仅造成本工序加工成本的升高，同时对其它工序造成不良影响。为确保设备稳定运行为铁前生产提供保障，汉钢公司推行TPM全员生产维修的设备管理模式，设备点检采取三方分工，全员参与设备点检，运用设备总点检方法即针对同一问题对所有设备进行的统一全面的点检，实行设备包机制度，突出预知维修，实施定检定修制度，根据设备使用周期定期维护维修或更换，避免或减少突发设备故障，促进生产稳定，为高炉稳定运行提供保障。

2.9 能源的管理

a.完善能源计量体系及管理制度，首先确保计量器具的准确性，其次将能源消耗的管控责任落实到关键操作人员，与经济责任制紧密关联，激发岗位人员能源管控的责任心。

b.加强能源介质的跑、冒、滴、漏的监督检查和整改，规范能源介质的使用，不用时及时关闭，减少不必要的能源损失。

c.因氮气单价较压缩空气高，在可以使用压缩空气代替氮气的使用点，全部使用压缩空气。气力输灰根据季节，冬季使用氮气与压缩空气混合气体，其它季节全部使用压缩空气输灰。

2.10 绩效管理调动全员积极性

汉钢公司炼铁事业部首先将各项消耗指标细化核算，将各项指标、消耗均落实到作业区、工段、班组、人员，通过计划-落实-考核的模式，让一线操作员工肩上有担子，心中有成本，通过计划管理、绩效管理充分调动了员工降本工作的积极性。

3、降本成效

通过各项降本措施的实施，汉钢公司烧结矿、生铁加工成本逐步降低，烧结矿加工成本最优达到145.32元/吨，降幅20.04元/吨，动力成本最优达到33.95元/吨，降幅7.73元/吨，生铁加工成本最优达到55.29元/吨，降幅21.36元/吨，动力成本最优达到133.26元/吨，降幅18.03元/吨,具体见表11、12，图2、3。

表11  烧结矿加工成本

表12  生铁加工成本

图2  烧结矿加工成本

图3 生铁加工成本

5、结束语

铁前降本是一项系统工作，系统性地实施各项成熟的技术，重视采购、生产工艺各个环节的优化，稳定工艺操作，加强生产、设备、能源基础管理以及绩效管理，铁前降本工作定会取得系统进步。

参考文献

[1]  石国星.铁矿石经济性评价［J］.烧结球团,2007年8月,第32卷第4期:1-4。