摘  要对造成广钢高炉渣中Al₂O₃含量偏高的原因进行了分析，并对在Al₂O₃偏高的条件下，为克服高Al₂O₃的不利影响，选择合理造渣制度的各种实践进行了总结。

关键词  高炉  炉渣Al₂O₃  含量造渣制度

1概述

      2004年下半年以来，广钢高炉渣中Al₂O₃含量由以前的13％～15％上升到16％～18％，其中2005年2月渣中Al₂O₃含量平均值达17．23％，部分高炉最高日均渣中Al₂O₃达23．36％。偏高的Al₂O₃含量导致炉缸堆积严重，影响了炉况顺行和造成风口小套大量烧损。2004年上半年烧损风口小套32个，因焦炭性能差，崩料和坐料偏多，总数达420次。而2004年下半年，焦炭性能好转后，烧损风口小套62个，崩料和坐料总数达323次；2005年1季度，烧损风口小套47个，崩料和坐料总数达139次。烧损风口小套个数、崩料和坐料总数均有上升趋势。

    为寻找造成炉况不稳定和风口小套频繁烧损的原因，技术人员进行了系统分析和研究。最终统一了认识：渣中Al₂O₃含量偏高，而造渣制度不合理是造成炉况不稳定和风口小套频繁烧损的主因。在进一步分析了Al₂O₃来源，并在2005年2季度采取了相应对策后，炉况逐渐好转，风口小套烧损个数大幅度减少(见表1)。

2  Al₂O₃的主要来源

    广钢高炉入炉矿石主要为自产烧结矿、省内块矿、进口块矿、进口球团矿、国产球团矿、钢渣等，2004年7月～2005年7月炉料结构变化情况见表2。由表2可知，熟料比在68．75％～85．37％。块矿比例在13．81％～33．36％，其中进口块矿比例在9．12％～32．14％，2005年初，部分时段的入炉进口块矿比例在40％左右，球团矿比例在18．60％～36．99％。入炉燃料为焦炭(30％自产和70％外购)、喷吹煤粉(25％烟煤+75％无烟煤)。

    对使用的各种矿石和燃料进行抽查分析后，发现部分进口块矿、进口球团矿、进口粉矿以及焦炭灰分含Al₂O₃量偏高(见表3和表4)。

    一般矿石中SiO₂／Al₂O₃比值不宜小于2～3倍。但由表4知，三种进口块矿的SiO₂／Al₂O₃比值在1．1～1．3，而一种进口球团矿的SiO₂／Al₂O₃比值为1．7，三种矿粉的SiO₂／A1₂ O₃比值在1．8～1．9。多种矿石尤其是进口块矿的SiO₂／Al₂O₃比值小于2，较大程度地增加了渣中Al₂O₃含量。特别是进口块矿的用量超过25％、接近40％，后，对渣中Al₂O₃含量的影响更大，渣中Al₂O₃含量显著提高。

    焦炭灰分含Al₂O₃量偏高，部分焦炭灰分Al₂O₃含量达33％，左右，对渣中Al₂O₃含量有一定的影响。但是，2004年11月，在相同焦炭条件下，在大比例使用进口块矿前，高炉渣中Al₂O₃含量在13％～15％，仍在合理水平。

    2004年12月下旬，进口块矿B使用比例接近37％后，2004年12月份渣中Al₂O₃含量上升至16．17％。2005年1、2、4月，分别使用较高比例的进口块矿B、A、C(分别为32．14％、31．07％、21．29％)后，高炉渣中Al₂O₃含量分别为16．76％、17．23％、17．18％。2005年6～7月，进口球团矿A使用比例分别为29．86％、35．3l％，而且7月配入了13．81％的进口块矿C，6月高炉渣中Al₂O₃含量为15．66％，，7月为16．59％。

    因此，大比例使用进口块矿A、B、C和进口球团矿A，是造成高炉渣中Al₂O₃含量偏高的主要原因。焦炭灰分含Al₂O₃量虽然偏高，但不是造成高炉渣中Al₂O₃含量异常偏高的主因。

3合理造渣制度的选择

    随着渣中Al₂O₃增加，炉渣粘度增高，但合理选择造渣制度，可以有效降低炉渣粘度。

3．1合理的妒渣碱度

     Al₂O₃在高炉渣中为中性氧化物，将大大提高炉渣的熔点，因此，炉渣中Al₂O₃高时，炉渣二元碱度应取高些，且应含较多的MgO,以便中和渣中较高的Al₂O₃，并保证渣的流动性和脱硫能力。

     考虑到硫负荷不高(在5．5 kg／t左右)，且广钢入炉品位在60％，以上，渣量少，渣铁比269～340k/t，因此对炉渣二元碱度进行分段合理选择。当渣中Al₂O₃为10％一15％时，如从四元系渣相图选择渣成分，则二元碱度在1．2左右，但综合考虑了硫负荷和渣量，适度降低了炉渣二元碱度，在0．85～1．10，渣中MgO在7％～10％，硫分配系数为32左右；当渣中Al₂O₃为15％～23％时，二元碱度在1．00～1．25，少部分时段达1．35，渣中MgO在9％～12％，有时短期渣中MgO达14％。这样，既避免了高镁、高铝炉渣中熔点超过2100℃的镁铝尖晶石(MgO·Al₂O₃)的形成，又可以在保证渣的流动性和稳定性的基础上，仍有较强的脱硫能力，硫分配系数为27左右，保证了生铁质量。

     选择合理的炉渣二元碱度时，要结合炉渣中其他成分的影响，特别是渣中MgO含量的影响。为了降低炉渣粘度，在各种渣中Al₂O₃的情况下，不同的MgO含量要求不同的炉渣二元碱度：当渣中MgO低时，要求较高的炉渣二元碱度；当渣中MgO高时，要求较低的炉渣二元碱度。

3．2合理的炉渣MgO含量

    为保证渣的流动性，要求MgO／Al₂O₃在0．7～1．5。由图1可知，2004年下半年至2005年3月，MgO／Al₂O₃在0．49～0．56，渣的流动性差。为改善炉渣的稳定性和流动性，适当提高了渣中MgO含量，保证MgO／Al₂O₃在0．6以上。当渣中Al₂O₃为10％～15％时，渣中MgO一般维持在7％～10％；当渣中Al₂O₃为15％～23％时，渣中MgO在9％～14％。实践证明，MgO的含量达到10％左右，炉渣流动性明显改善。2004年7月～2005年7月炉渣成分见表5。

       渣中MgO可以降低粘度，但渣中MgO含量不宜太高，否则CaO+MgO／SiO₂的比值太大，炉渣难熔。随着渣中：MgO增加，炉渣难熔性增加。而且，渣中MgO主要来自烧结矿中MgO，而烧结矿中MgO主要来自烧结原料中的白云石。白云石难破碎，如提高渣中MgO含量，将增加破碎成本，且降低烧结矿产量2％左右。另外，烧结矿中的MgO提高后，烧结料中的MgO将形成难熔化合物，导致燃烧层温度升高，促进了还原反应的发展，生成大量的低价铁氧化物如FeO等，而烧结矿中FeO等低价铁氧化物含量的增加，将使烧结矿本身的还原性变差，给高炉冶炼带来不利的影响。

      生产实践表明，随着烧结矿中的MgO含量的增加，烧结矿的产量、转鼓强度均有所下降，固体燃耗上升。当烧结矿MgO含量从1．8％增加到2．4％时，生产率降低0．04t／ (m²·h)，转鼓强度降低1．5％，固体燃耗上升1 kg／t。造成烧结指标变差的原因：一是MgO主要来自烧结矿中的白云石，白云石难破碎，粒度难符合－2mm的占80％，以上的要求，粗颗粒的白云石导致烧结矿产生“白点”；二是白云石在烧结过程中的分解属吸热反应，对MgO矿化形成新的化合物不利；三是MgO与硅酸盐矿物生成镁橄榄石和钙铁橄榄石，一般均以玻璃相存在，玻璃相中的细微裂纹导致烧结矿强度降低，随着MgO含量的增加，烧结矿玻璃相大量增加；四是MgO中的Mg²⁺容易嵌入Fe₃O₄晶格，稳定了Fe₃O₄矿相，抑制了铁酸钙的形成。

    因此，通常要求烧结矿中的。MgO含量不超过3．3％，既可满足高Al₂O₃含量条件下的高炉造渣对MgO含量的要求，又可稳定烧结矿质量和适度控制烧结成本，取得综合效益。烧结矿质量情况见表6。

3．3  适度提高渣中FeO和MnO含量

    高炉渣中的FeO、MnO能降低炉渣的熔化温度和粘度。FeO对酸性炉渣影响强烈，MnO对碱性炉渣影响较大。对酸性炉渣(炉渣二元碱度在0．85～1．00)，通过添加金属附加物、氧化铁皮等手段，将渣中FeO含量一段时间内由0．40％左右提高至0．55％左右，以降低炉渣的熔化温度和粘度，达到洗炉的目的。对碱性炉渣(炉渣二元碱度在1．00～1．25)，通过使用含锰高的矿石和金属附加物等，将渣中MnO由0．50％左右提高至0．85％～1．00％(铁水含Mn在1．00％，左右)，以降低炉渣的熔化温度和粘度，提高炉渣和铁水的流动性，有利于渣铁分离和冲刷炉缸。

    而提高渣中FeO含量，一定程度上减少了相同条件下的产量，增加消耗。而提高渣中MnO含量，相当于降低了入炉品位，从而减少了高炉生产效率。因此，渣中FeO和MnO含量不能无限度提高。2005年1～7月份，高炉铁水含锰低，只有0．47％，渣中FeO含量偏高，为0．50％。而2004年12月份铁水含锰0．62％，渣中FeO含量为0．37％。广钢生产实践证明，铁水和渣中含锰适宜时，[Mn]=0．60％，左右、(MnO)=0．80％左右，渣、铁流动性有较好的改善，同时对工长判断铁水含硫量有帮助，可减低误估铁水含硫高而进行炉外脱硫的次数。而渣中FeO含量适宜，(FeO)=O．40％～0．50％，，亦可改善渣、铁流动性，有利于渣铁分离。

3．4搭配适量的萤石

    通常要求搭配萤石量在5 k/t左右。搭配适量的萤石后，既可以起到稀释炉渣的作用，提高渣的流动性，又可提高渣量，降低渣中Al₂O₃含量。但萤石强烈侵蚀炉衬，对炉衬有破坏作用。而且，广钢高炉的部分月份的萤石搭配量在15 k/t以上(见表7)，不仅消耗了近十年来的积压库存萤石，而且一度处于断供状态。另外，广钢对萤石的技术要求是CaF₂含量大于80％，但实际难以满足，部分萤石的CaF₂含量在50％以下，最低仅46％。使用低CaF₂含量的萤石与稀释炉渣、改善炉渣的流动性的初衷不吻合，更与高炉的精料方针背道而驰，从而大大地增加了高炉的燃料消耗。后被公司严格限制使用。

 3．5适度提高渣量

    通过使用低品位的矿石和外加白云石等提高渣量，一定程度上降低渣中Al₂O₃。但提高渣量势必增加高炉冶炼消耗，只是迫不得已而为之。

3．6适当提高铁水温度

    在渣中Al₂O₃含量高时，将[Si]提高至0．60％～0．85％，有利于提高炉缸温度，改善渣的流动性。但提高铁水温度将增加高炉冶炼消耗，只能在短期内采用。

3．7  降低入炉原料的Al₂O₃含量

    控制Al₂O₃的含量要从入炉料人手，将Al₂O₃含量高的矿石、燃料等减少或停用。针对广钢目前状况，只有从改善炉料结构人手降低入炉原料的Al₂O₃含量。

    在现有焦炭条件下，将进口块矿比例降低至25％以下，尤其是适当限制进口块矿A、B、C和进口球团矿A的使用量，从根源上降低渣中的Al₂O₃含量至15％以下。