摘 要：在钢铁业新的形势下为继续提高高炉炼铁综合技术水平，保持企业的可持续发展目标。探讨了反映高炉炼铁高效、长寿、低耗等方面技术水平的关键标志。认为能耗、成本等是今后炼铁过程中应着重控制的指标。另外．从高炉设计、高炉操作、原燃料控制、高炉和前道工序之间的结合模式等方面介绍了宝钢分公司炼铁厂提高这些关键指标的技术、管理措施，指出了在新形势下片面追求单一炼铁指标的局限性，突出了系统思考炼铁各区域之间协调关系对提高炼铁综合水平的重要性。
关键词：高效；长寿；炼铁成本
0 前言
2005年是中国钢铁行业不同寻常的一年。2005年初进口铁矿石价格上涨了71．5％，造成铁水成本大幅度提高，6月份以后钢材价格一路走低，迫使钢材价格和成本之间出现剧烈挤压现象。在这种情况下，我国2005年铁水产量仍达到3．3亿t，钢铁产量的富余和对原燃料旺盛需求之间的矛盾在短时间内很难消除。在这种恶劣的市场环境下，2006年理所当然成为“钢铁产业发展政策”实施的关键时期，优化产业结构、提高炼铁技术、实现可持续发展更是摆在我们面前的现实问题。
回顾宝钢分公司炼铁20年的生产经历，始终以高产、优质、低耗、长寿为自己的追求目标，某些生产技术指标也达到了世界先进水平，这些指标继续改善的幅度已相当有限。结合钢铁行业的大环境，改变思想，系统考虑高炉各项指标，降低炼铁成本能耗，提高铁水质量，延长高炉寿命，清洁生产，是保持高炉高效、长寿的重要途径，也是促进炼铁综合技术水平持续发展有效手段。
1 衡量炼铁综合技术水平的标志
1．1 炼铁成本的降低
炼铁成本是钢材成本的主要组成部分，近几年随着原燃料成本的提高，炼铁成本不断上升。2003年国内主要钢铁厂生铁生产成本每吨约1 000元人民币．2004年约为l 500元人民币，2005年又有大幅度提高，企业的利润空间不断缩水。宝钢分公司炼铁厂也同样经受着巨大的成本压力，因此通过改进高炉操作、优化炉料结构等措施来降低炼铁成本，应该是今后高炉技术水平提高的重要标志。
1．2 炼铁能耗的下降
钢铁生产需要消耗大量的电、煤、矿和水，是一个高耗能的行业，在目前能源供应紧张、价格大幅上涨情况下，能耗和成本关系日趋紧密，节能降耗意义更加重大。宝钢分公司炼铁厂也始终倡导精细化操作，把降低能耗作为我们提高高炉效率的主要技术水平标志。
1．3铁水质量的改善
多年来我们坚持改进操作、稳定炉况来改善铁水成分，保持铁水中较低的[Si]、[s]含量，为炼钢生产提供优质的铁水，为宝钢生产高品质钢材打下基础。在原燃料质量日趋劣化的大环境下，在成本压力不断增大的情况下，也不应以牺牲铁水质量为代价。我们应该通过不断改进炼铁操作技术，来提高铁水质量控制水平。
1．4 高炉寿命的延长
随着高炉大型化趋势的不断深入，单座高炉炉役寿命对钢铁厂产量、效益等方面的影响程度日渐扩大，高炉寿命无疑是将来炼铁技术水平高低的主要标志。宝钢分公司从1座高炉生产发展到目前4座高炉生产过程中，在延长大型高炉寿命方面也做了众多研究实践工作，为今后从高炉设计、施工、生产维护等方面延长高炉寿命提供了一些经验。
1．5 废弃物再利用和环境改善
炼铁生产过程中会产生大量含铁、含碳废弃物，对这些废弃物的循环再利用，一方面有利于改善环境，另一方面某些废弃物的再利用对降低能耗和成本也是有益的。但对废弃物的利用需要一定的技术支撑，因此如何提高废弃物利用效率，如何减少废气排放改善环境，保持清洁生产，也是今后炼铁技术发展的重要方向。
2 高炉设计上的综合考虑
高炉在产能、能耗等方面所能发挥的效率水平，和高炉的装备是息息相关的，在某些方面装备水平甚至决定了操作水平。因此综合考虑高炉设计方案，选择适合自己的装备水平，是今后发挥高炉技术水平的基础。
2．1 体现设计和现有装备条件及操作习惯之间的结合性
不同钢铁厂，甚至是同一工厂的不同高炉，都会有自己的装备特点和操作习惯，因此不同厂家在建设自己的高炉时，应充分考虑自己现有的设备条件、操作习惯和技术特点，使高炉投产后能最大限度地发挥自身的技术和设备优势，从而提高高炉生产效率。宝钢分公司在高炉设计阶段，也努力体现设计和现有装备条件、操作习惯之间的结合性。宝钢分公司高炉具有大喷煤的操作特点，高炉料柱上下部压差成为我们进一步提高产量、改善指标的限制环节，经过一定的技术研究并参考国内外高炉操作经验，我们认为在边缘煤气流不过分发展的条件下，适当降低高炉高径比，有利于降低高炉上下部压差，因此在3号、4号高炉的炉型设计中把高径比降到2．0左右，并取得了改善高炉透气性的良好效果。
以上3号、4号高炉透气性的改善措施是在2005年全年3号高炉产量水平最高(利用系数2．49t／(m·d))、4号高炉煤比水平最高(218kg／t)的基础上获得的，更是从实践上证明了高炉设计对提高效率和技术水平的重要性。
2．2 体现技术的先进性
高炉炼铁是一个成熟行业，但技术水平不断提高的步伐是不应阻挡的。为改善高炉生产时期内的经济技术和环保指标，在高炉设计阶段技术的先进性就应该有所体现。宝钢分公司积极提高新建高炉的技术装备水平，2005年4月投产的4号高炉，炉前装备了DDS全液压泥炮、开口机、移盖机，对稳定铁口打泥量和铁口深度，提高炉前作业水平起到了积极作用。炉前出铁场采用平坦化设计，缩短了渣铁沟长度，既降低了耐材单耗，又降低了工人的劳动强度。另外还采用了带蒸汽冷凝装置的新INBA渣处理工艺，大幅度降低了有害蒸汽的排放，改善了环境。自动化控制程度的提高和数模的开发应用，为将来高炉生产过程中的布料控制、炉温判断、炉缸炉体监视等都提供了装备保障。
2．3 各系统的匹配性
高炉设计是一个系统工程，在体现技术先进性的同时，努力平衡各系统之间的匹配性，不为追求某一指标而过分提高该系统的性能和能力。炉容、鼓风机、冷却水、原料、喷煤、煤气处理等系统之间的能力匹配是高炉设计中主要考虑的内容。在4号高炉的设计中提高制粉能力到210t／h，弥补了2号、3号高炉制粉能力的不足。宝钢分公司高炉煤比提高后还显示出炉体冷却能力和喷煤能力的不匹配，2002年通过设备改造，2号高炉炉体和炉缸冷却水量从5 800m3／h左右上升到8 000m3／h以上，为2号高炉炉体长寿打下了基础。在4号高炉的设计中，增加了炉体冷却水量，炉体和炉缸冷却水量达到了12 000m3／h，以满足230kg／t左右煤比的生产要求。在原料、炉容、煤气处理等方面，宝钢分公司也根据生产条件的变化不断调整系统的能力和性能。随着高炉操作技术水平的发展和高炉炉况接受能力的提高，我们主张以动态的眼光来看待高炉各系统之间的匹配性。
2．4 体现生产过程的低耗性
如前所述，能耗是衡量高炉生产技术水平的重要标志，因此高炉设计也应该有利于降低高炉生产能耗。宝钢分公司高炉已广泛安装热风炉废气余热回收装置和炉顶余压回收装置，在3号、4号高炉设计了单独的小块焦槽，在新建的4号高炉上，热风炉格子砖孔径缩小到40mm，增大了蓄热面积，尝试进一步提高风温降低能耗的可能性。为提高TRT的发电能力，4号高炉炉顶压力设计值比其他高炉提高了50kPa。通过高炉设备和操作技术的不断改进，宝钢分公司高炉工序能耗自2002年以来控制在11720MJ／t(400kg标煤／t)以下，并维持至今。
3 以成本控制为中心提高操作水平
3．1 追求热风炉热效率最大化高炉稳定高风温操作
围绕控制高炉炼铁成本这一中心，在热风炉操作方面努力改善热风炉热效率，降低能耗。我们采用的措施主要有：改进余热回收模式，由热媒式向热管式转变，提高余热回收效率；有条件的热风炉采用富氧烧炉；开发：HS烧炉数学模型，采用计算机烧炉；在操作方面控制热风炉送风末期冷风阀开度接近全关等。
在追求热风炉热率最大化过程中，也对高炉的风温控制提出了要求，即希望高炉使用的风温尽量恒定。通过控制合理的高炉煤气流分布，保持高炉顺行，减少炉温波动幅度，目前宝钢分公司高炉基本可以以比较恒定的高风温进行操作。
3．2 富氧率与煤比相匹配原则上多利用
由于煤粉和焦炭之间存在巨大差价，在高炉炉况可以接受、燃料消耗没有明显上升的基础上，尽量多利用煤粉降低焦比，对降低高炉炼铁成本，是有利的。调整鼓风富氧率和煤比相匹配，保持风口理论燃烧温度大于2 050℃，是我们提高高炉炉况接受能力、改善高煤比操作状况下煤粉燃烧效率的主要措施。通过选择风口前适合的燃烧制度，宝钢分公司高炉在200—230kg／t煤比生产过程中，燃料比基本控制在500kg／t以下，为降低炼铁成本做出了重要贡献。
3．3 提高煤气利用率降低燃料比
根据不同高炉的设备、操作特点，选择合理的送风制度、布料制度，优化煤气流分布，从而提高煤气利用率、降低燃料比，是我们从高炉操作上降低生产成本的重要措施。针对1号高炉炉顶MA布料模式的缺陷，我们把LS方式改进为ES方式，提高了导料板的布料灵活性；2号高炉处于炉役后期，控制边缘气流、稳定炉体热负荷是我们降低燃料比的重要操作方针；3号、4号高炉炉容比较大，选择了大矿批操作模式，对提高煤气利用率、降低燃料比也起到了积极作用。经过操作技术的持续改进，自2000年以来，宝钢分公司高炉平均燃料比连续6年低于500kg／t。
4 原燃料的合理控制
4．1 系统考虑烧结矿产量及质量与高炉熟料率的关系
烧结矿是宝钢分公司高炉使用的主要矿石原料，达到70以上，烧结矿质量的优劣，直接影响了高炉的经济技术指标。4号高炉投产以后，对烧结矿的需求量大幅度增加，如何系统考虑烧结矿的产量、品质，并保证高炉生产的需求，对整个炼铁过程的生产平衡、成本降低都是非常关键的。
首先是抓住烧结矿关键指标，如转鼓强度(TI)。在关键指标满足高炉生产需尽量提高烧结矿产量，来降低高炉球团矿使用量，从而降低炼铁成本。从3号烧结机生产率和转鼓强度关系看，随着生产率水平提高，烧结矿TI呈下降趋势。从目前生产情况看，烧结矿TI大于81．5％能够满足高炉生产要求，因此把3号烧结机生产率控制在34．4t／(m2·d)以内，以均衡烧结矿产量和质量要求。
综合l号、2号烧结机的能力，在满足高炉生产对烧结矿质量要求的条件下，宝钢分公司烧结矿年产量可接近1700万t。由此可以预测宝钢分公司在不同铁水产量水平下合理的烧结矿使用比例。
其次，降低烧结矿Si02含量，提高烧结矿品位是宝钢分公司优化原料品质的一大措施。通过大力开发低硅烧结技术，1998年后烧结矿Si02含量得到大幅度降低，含铁量在原有基础上提高了2％左右，为高炉降低渣比，节约燃料消耗创造条件。
但随着资源条件的变化，入炉A1203量可能超出高炉控制值。在这种情况下，需系统考虑烧结矿SiO2含量，力求最大限度降低生产成本、提高烧结矿质量。
另外，通过不断研究、探索大型高炉合理的用矿结构，对人炉的烧结矿、球团矿比例和烧结矿、球团矿性能做了不断的调整，形成了适合宝钢分公司使用的用矿特点。从宝钢分公司高炉熟料结构趋势可以看出，高炉熟料率在保持相对稳定的基础上，烧结矿比例不断提高，从1995年69％左右提高到2004年79％左右，同时球团矿比例从1995年的13％左右下降到2004年4％左右。通过炉料结构的不断改进，既满足了高炉在高煤比、高利用系数冶炼条件下的生产工艺要求，又不断追求效益最大化，有效降低了生铁成本。2005年4号高炉投产后根据资源状况，高炉的炉料结构又发生了很大变化，最主要是烧结比下降、球团比上升，这对我们在新形势下如何继续改进操作水平、降低生产成本来提高炼铁竞争能力又提出了严峻的考验。
炉料结构发生变化后，对高炉炉渣性能造成了一定影响，特别是烧结矿比例提高后造成炉渣碱度上升，这对保持高炉炉渣良好流动性及改善高炉透气性不利。为保证合理的炉渣性能，我们根据烧结矿和球团矿的使用比例，及时调整了球团矿的使用种类，在球团矿比率总体下降的情况下，自熔性球团矿和酸性球团矿进行搭配使用，高炉炉渣碱度得到了有效控制。既保持了炉渣具有良好的流动性和透气性，又降低了高炉副料的加入量。
4．2 烧结低价矿(褐铁矿和精块矿)的配入
自1997年起，宝钢分公司混匀矿中开始配入褐铁矿，1999年后进行了高褐铁矿配比烧结工业试验。为平衡A1203含量，同时又配入了巴西球团精粉。在增加低价矿配比的过程中，通过技术研究和操作改进，克服了烧结料层热态透气性恶化、生产率降低等困难，烧结技术得到不断发展，低价矿的配入量持续增加。目前烧结褐铁矿平均配比已大于40％，实现了宝钢分公司烧结用矿结构的大调整，有效降低了炼铁成本。
4．3 焦炭质量和产能的合理控制
宝钢分公司高炉具有高煤比的操作特点，对焦炭强度等质量指标有较高要求。但煤比提高后对焦炭的产量要求相对降低，因此保持炼焦稼动率、焦炭质量、高炉煤比之间的良性循环，是我们完成技术进步、成本下降目标的主要途径。目前我们把炼焦的稼动率控制在120％以内，以保证焦炭反应后强度达到66％以上，为高炉200kg／t煤比创造了良好的燃料条件，高炉煤比达到200kg／t又降低了对炼焦产能的要求。在这种良性循环下，对炼焦产能要求不是太高，有助于在弱黏结煤和非炼焦煤配比50％情况下焦炭质量保持稳定。
4．4 充分利用小品种原料追求最大效率
近年来宝钢分公司炼铁厂不断改进工艺技术、优化能耗结构，挖掘小品种原料的使用价值，促进了炼铁生产向高效、低耗、清洁、环保方向发展。例如，高炉通过小块焦使用技术的研究，使小块焦的使用在高炉上得到推广应用，目前高炉平均小块焦比达到15kg／t以上。高炉使用小块焦以后，烧结大力开发“以煤代焦”技术，烧结煤粉单耗已上升到14kg／t以上。另外对炼铁过程废弃物的重复利用技术也得到不断发展，特别是CDQ粉在高炉的使用比例不断上升，2005年高炉平均CDQ粉达到12．5kg／t，为炼铁工序降低能耗、改善环境做出了重要贡献。
5 协调高炉长寿与高产和高煤比关系
高炉长寿和产量、煤比水平是反映高炉技术水平高低的三个重要标志。但长寿和高产、高煤比又存在一定的矛盾关系，片面追求单个指标可能会导致其他指标的下滑，不利于炼铁总体经济技术指标的发展。因此，我们认为系统考虑各单元的优劣条件，协调好三者之间的关系，才能最大限度提高炼铁效率，这也是炼铁综合技术水平提高的重要体现。
5．1 根据企业要求不断调整侧重点
企业会根据市场环境和自身生产瓶颈制订、调整生产经营目标。作为企业的一部分，我们根据企业要求不断调整生产侧重点，同时针对高炉生产薄弱点，协调好各高炉之间的工作重点。2005年4月以前，4号高炉还没有投产，同时市场对钢铁材料的需求旺盛，炼钢等后道工序产能也有余地，因此提高高炉产量成为工作重点。2004～2005年间，在3号高炉进行了大型高炉高利用系数生产技术攻关，充分利用3号高炉炉容大的优势，大力挖掘3号高炉的产量潜力，并在2005年3月创造了高炉利用系数2．636t／(m3·d)的宝钢分公司高炉历史最高记录，大幅度提高了企业的经济效益。2号高炉处于炉役后期生产阶段，长寿已是一个短期目标，加上长寿维持技术的进步，完成15年长寿目标已基本没有困难，因此，根据市场和企业的要求，我们不但没有降低2号高炉的指标要求，相反把煤比提高到190kg／t左右，最大限度提高了炼铁效率。而1号高炉炉缸90。方向侵蚀比较严重，炉体发红次数比较多，长寿是一个长期且艰巨的任务。为保障企业的可持续发展，高炉长寿成为l号高炉的工作重点，我们逐步把1号高炉煤比从230kg／t调整到200kg／t，利用系数从2．3t／(m3·d)调整到2．2t／(m3·d)左右。
5．2 深化长寿认识不断发展长寿技术
随着高炉强化冶炼技术的不断发展，对高炉长寿的认识也不断深入。宝钢分公司高炉主要采用了的几方面技术和管理措施，促进高炉长寿技术的发展。
5．3 注重局部问题的及时科学处理
对影响高炉长寿的一些局部问题，我们主张采取及时、科学的处理态度，防止局部影响整体、个别影响系统的结果发生。如通过有计划的炉缸、铁口灌浆，来压制铁口煤气火，减小铁口和炉缸区域砖衬气隙，保持炉缸的有效冷却。2004年3月成功进行了3号高炉s一3段冷却壁更换作业，既消除了3号高炉炉体长寿薄弱点，又为2005年后3号高炉的高煤比、高利用系数生产打下基础。2005年10月对1号高炉sTl2段冷却壁及炉喉钢砖进行了更换及修复作业，为1号高炉稳定煤气流分布、减少炉体热负荷波动创造了条件。
6 炼铁各单元之间界面与评价的统一
从矿石、煤炭等原燃料人厂到高炉生产出铁水供应给炼钢，是一个不可分割的炼铁整体。从源头着手，系统考虑炼铁过程不同区域之间的结合模式，是炼铁综合技术水平提高的必然要求。
6．1 据不同高炉指标及设备特点指导前道工序的技术指标要求
目前宝钢分公司有4座大型高炉生产中，但每座高炉的设备状况、操作特点、指标要求都不一样，因此从匀矿人手控制烧结矿品质、从配煤人手控制焦炭质量，来适应不同高炉的生产要求，才能达到炼铁过程各区域指标平衡的目标。炼铁厂根据不同高炉的操作特点，分别制订了其所对应的前道工序的指标要求。从2004年各高炉对应使用的烧结矿、焦炭重要指标控制值(2005年4号高炉投产后存在交叉供料情况，不利于数据分析)，可以看出冶炼强度最高的是3号高炉，其对烧结和炼焦也提出了更高的质量要求，所使用的烧结矿RDI最低，焦炭反应后强度CSR最高。2号高炉冶炼强度高于1号高炉，但2004年170kg／t的煤比在3座高炉中是最低的，根据这种情况放宽了其主要使用的二炼焦指标要求。
6．2 据不同高炉指标及设备特点分散使用块矿和球团矿
同样我们也把有明显特征的块矿或球团矿应用到它所适宜的高炉上去。如南非的依斯科块矿和秘鲁球团矿碱金属含量高，因此集中使用在处于炉役后期的2号高炉上。澳大利亚的MAC、安吉拉斯等块矿具有一定结晶水含量，热裂指数相对较高，因此在炉型有利于改善透气性的3号高炉上，我们提高了此类矿石的使用比例。
6．3 根据重点指标特征合理配矿和煤
在原燃料市场异常紧张的情况下，钢铁厂对矿石和煤炭的选择权日趋削弱。但在这种环境下，对有限资源的合理选择、科学搭配，尽量把高炉关键参数如炉渣A1203，含量、铁水S含量控制在合理范围内，是稳定高炉生产和铁水质量的必要措施。在宝钢分公司炉料结构和矿石质量的基础上，不同品种块矿和不同品种巴西CVRD球团矿搭配使用后，炉渣A1203，含量有较大差别。通过类似措施我们安全使用了一些某一质量指标较差的矿石品种，对拓宽用矿品种、综合平衡矿石其他冶金性能都起到了积极作用。
在控制铁水含硫量方面我们主要把不同含硫量的喷吹煤进行搭配使用。一般情况下选择使用两种中等含硫量煤粉，或一种高硫和一种低硫煤粉混合使用，目的也是在原料成本居高不下、煤炭质量下降的情况下，尽可能降低入炉硫负荷的上升幅度。
6．4 统一安排设备检修项目减少落地烧结矿和焦炭的使用量
宝钢分公司炼铁厂每月大致同时安排1座高炉和1台烧结机定修，来减少烧结矿落地量。炼焦的定修主要和热轧系统匹配，来减小COG对管网压力的影响。另外对一些关键设备如风口、炉顶溜槽等进行周期管理，减少临时休风发生概率，也有利于降低烧结矿、焦炭的落地量。
7 推行清洁生产综合利用减少浪费
7．1 发展含铁和含碳副料使用技术提高废弃物使用量
宝钢分公司炼铁对废弃物的回收利用范围涵盖了炼铁、炼钢、轧钢等过程中产生的各种含铁、含碳物质。小球法是我们回收炼钢0G泥、高炉出铁场灰、原料灰、矿槽除尘灰等废弃物的主要方法。通过小球工艺，我们把粉尘制成小球后加入烧结7昆合料中，降低了烧结料中小颗粒数量，改善了烧结料层透气性，从而缓解了使用废弃物后对烧结的不利影响，为烧结提高废弃物使用量、降低能耗、减少污染提供了技术保障。对钢渣、高炉一次灰、高炉低Zn二次灰、氧化铁皮、泥饼(主要成分Ca0、Mg())等物质的使用，我们主要采用直接配入混匀矿的方法。高炉结合喷煤技术加大了CDQ粉的使用力度，2005年达到吨铁12．6kg的水平。经过大力探索副料使用技术，去年炼铁厂废弃物综合利用量达到87万t，在推广清洁生产、减污降耗的道路上又迈开了新的一步。
在废弃物利用过程中还存在一些问题有待解决，如高炉二次灰没有脱zn装置，zn富集后易超过管理值，从而限制了二次灰的使用量。钢渣使用后烧结含磷量上升，而高炉不具备脱磷能力，加重了炼钢的脱磷负荷。对这类问题还要继续进行研究摸索，进一步提高废弃物综合利用率。
7．2 环保投入和实际使用的能力要求相配套
对污染物的治理和废弃物综合利用是推行清洁生产不可分割的两方面。环保投入遵循布局合理、能力匹配的原则，通过合理布置除尘设备，平衡设备能力，宝钢分公司在铁水产量不断提高的过程中，2001年以后炼铁区域降尘量始终稳定在20t／km2·月左右，使炼铁过程的降尘总量得到控制。
炼铁作为能耗大户的同时，必然是一个C02排放大户，因此通过操作技术的改进来降低CO2的排放量，对环保工作具有重大意义。优化煤气流分布，提高煤气利用率，提高风温降低湿度等是，宝钢分公司高炉降低吨铁固定碳消耗、减少CO2排放的重要措施。经过操作技术的改进，既降低了炼铁能耗，又推动了清洁生产，技术进步对环境改善的支持力不断加强。
8 宝钢分公司炼铁的努力方向
（1）继续发展高炉长寿技术。目前宝钢分公司2号高炉炉役寿命已达15年，3号高炉计划使用18年后停产，今后要继续从炉型设计、操作维护等方面发展大型高炉长寿技术，努力实现高炉一代炉役寿命20年的新目标。
(2)在铁水产量、质量满足炼钢要求的基础上，不片面追求单一炼铁指标，而是系统考虑原来斗投入和产出的关系，高炉实行经济喷煤比，努力实现成本最低化。
(3)在外围条件如原燃料质量变差情况下，要提高炼铁综合技术水平，以保持炼铁特别是高炉的稳定，这对公司的经营最为有利。
(4)继续完善优化环保设施，结合操作技术的发展来降低有害物质的排放量，增加废弃物的利用率，不断深化清洁生产，适应企业可持续发展需求。(杨金善节选自《宝钢技术》2006年第6期)
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