摘要  高炉炼觖以精料为基础，精料技术水平对高炉炼铁的影响率在70％。精料技术的核心是提高炉料含铁品位,还包括“高、热、稳、均、小、净少、好”等内容.当前,炼铁企业要在实现原燃料稳定上下功夫。

关键词 炼铁 精料  技术 内容   

高炉炼铁应当贯彻精料方针。精料技术水平对高炉炼铁的影响率在70％，高炉操作技术水平的影响率在10％，企业管理水平的影响在10%，设备运行状态的影响在5 %，其它因素(包运输、水电供应、天气变化、上下道工序生产状况等)的影响在5%。不同类型的钢铁企业，各因素对炼铁的影响率会有所不同。但是，焦炭质量变化对高炉炼铁的影响越来越显得突出。特别是在高喷煤比条件下，焦炭的作用会在30%左右。

    近年来，全国重点钢铁企业烧结、焦炭质量得到不同程度的改善，详见表1。

1  “高"是指炼铁入炉矿含铁品位要高，烧结、球团、焦炭的转鼓指数要高，烧结矿的碱度要高。

1．1炼铁入炉矿含铁品位要高

    炼铁人炉矿含铁品位要高是精料技术的核心，也是精料工作的主要方面。炼铁原料高品位的效果是：人炉矿品位升高1％，炼铁焦比下降1．5％，高炉产量提高2．5％，吨铁渣量减少30kg、允许高炉增喷15kg／t煤粉。

    近年来，由于中国钢铁工业处于高速发展阶段，国内外铁矿石供应紧张，价位攀升，矿石质量受到极大影响，不但品位连年下降，而且其成分处于波动之中，给高炉炼铁带来了负面影响。一些企业在表扬买低品位矿，而节约采购成本。但是，各企业应当研究，本企业的经济合理矿石品位是多少。因为低品位矿不但会造成炼铁焦比升高，产量下降，而且会影响全公司炼钢、轧钢的生产平衡。要用系统工程的方法，进行综合技术经济分析，才能得出正确的结论。济钢买来一些低品位矿，进行再磨再选，提高品位产生好的经济效益。

    通过优化炼铁炉料结构可以提高炼铁人炉矿品位。如提高高品位的球团矿和块矿的配比，可以有效地提高矿品位。因为，球团矿要比烧结矿品位上要高5％，块矿的品位会更高。

    2007年前4个月部分钢铁企业人炉矿品位较高的情况见表2。

1．2提高烧结矿、球团矿、焦炭转鼓强度

    炼铁人炉原燃料转鼓强度提高，特别是热湿度的提高，会减少高炉冶炼过程中炉料粉末的产生。炉料中粉末少，可有效地提高炉料的透气性，矿石的间接还原反应率和煤气利用率。进行实现高炉操作煤气压力差的减少，为提高高炉喷煤比创造良好条件。

    烧结矿球团矿的转鼓强度提高1％，高炉焦比可下降0．5%，生铁产量提高1．0％～1．9％。焦炭M₄₀提高1％，炼铁燃料比下降5kg／t，产量提高4％；焦炭M₁₀下降0．2％，炼铁燃料比下降7kg／t，高炉利用系数提高5％。

    提高烧结矿质量的技术措施是：进行优化配矿(含铁原料粒度要小于8mm，石灰石和消石灰粒度小于或等于3mm，碎焦粒度小于25mm，无煤煤粒度小于40mm等)，强力混匀和制粒(产生小球)，原料层烧结，对烧结矿进行整粒和冷却。烧结机大型化有利于提高烧结矿质量。

    提高球团矿质量的技术措施是：精矿粉粒度一200网目要大于80％，适当配加皂土，进行强力造球(提高生球落下强度)，采用链篦机——回转窑或带式焙烧机生产工艺等。

    提高焦炭质量的技术措施是：对硬质煤进行细磨和风选，炼焦煤脱湿和进行捣固，延长结焦时间或闷一段时间焦炉，优化焦炉热工制度，焦炭进行干熄焦或少水熄焦等。

1．3  进行高碱度烧结矿生产

    烧结岩相学和生产实践表明高碱度烧结矿可以有效地提高烧结矿的转鼓指数(特别是降低烧结矿的低温还原粉化率)和还原度，同时烧结矿含FeO低，软化温度也高，有利于高炉炼铁生产。

    碱度在1．8～2．0的烧结矿可称为高碱度烧结矿。目前，我国大多数钢铁企业高炉的炉料结构是：70％～75%烧结矿，10％～15％球团矿，10％左右块矿。这说明，我国炼铁原料是以烧结矿为主的。近二年，我国链篦机——回转窑得到迅速发展。全国球团生产能力已达1．0亿吨，炼铁原料中球团配比得到逐年提高。

    高碱度烧结矿会给炼铁生产带来好的效益，案例见表3。

2  “熟"是指熟料，即把铁精矿粉加工为烧结矿或球团矿。

    熟料是具有一定的高温强度，又能满足高炉冶炼所需要的多种冶金性能，包括：还原性、透气性、软熔温度和软熔温度区间等的块状炉料。

    国内外炼铁生产实践表明，用熟料炼铁可大幅度提高炉技术经济指标。其主要原因是，熟料具有好的透气性和高还原率，可以实现炼铁的高利用系数，低燃料消耗，生产稳定等优点。炼铁熟料比提高1％，焦比下降2～3kg／t。

    据统计，美国高炉的熟料比为8j％左右，日本为78．7％，前苏联为95．7％。2007年前4个月全国重点钢铁企业高炉熟料比为92．66％，宝钢为80．86％，武钢为88．57％，首钢为83．27％，鞍钢为97．53％，太钢为96．44％，沙钢为96．69％，济钢为92．54％，海鑫为77．15％，青岛为87．04%，韶关为88．36％。这说明，一些钢铁企业已开始不追求高的熟料比。随着高炉炼铁技术进步，高炉已接受减少熟料比，而炼铁指标不会受较大影响。减少造块量还会得到减少造块工序能耗和造块过程中对环境的污染。但本人认为，熟料比最好不要低于80％，太低了还是会对高炉指标有所影响。而且对于高炉使用块矿要有三个要求：一是含铁品位要大于63％，二是块矿要含水份低，爆裂性差，三是块矿还原性能要好，不用致密的磁铁矿。

3  “稳”是指入炉原燃料的化学成份和物理性能要稳定，波动的范围尽量要小。

    原冶金部发布的YB／T421—92标准中规定的铁烧结矿一级品种要求含铁波动要小于0．5％，碱动波动要小于0．05。炼铁厂生产实践表明，高炉入炉矿含铁品位波动1％，会使高炉产量影响3．9 %～9．7％，焦比变化2．5～4．6％；碱度波动0．1，高炉产量会影响2．0％～4．0％，焦比变化1．2％～2．0％。

    当前，我国高炉炼铁生产中遇到的最大问题就是，入炉原燃料成份不稳定。一些企业对烧结、球团、焦炭的合理存储量不足，化验成分不及时，致使高炉是按贯例操作，不能对原燃料质量变化而及时进行调整。

    提高人炉料稳定的措施是：

    (1)选择固定的供应矿点，签订长期合同，或进行参股，提高对矿源的控制能力。

    (2)建立一定规模的原料混匀料场，对来料进行平铺切取的办法进行用料。要求原料进库不混堆，不断挡，有一定的库存量。

    (3)严格要规定的配比进行生产组织，减少人为因素的干扰。

    (4)对进库原燃料质量进行严格把关，把不合格的炉料阻止在生产之前。要有一套行之有效的管理办法来制止采购中灰色现象的出现。建议炼铁厂要有对来料的终审权。钢铁联合企业炼铁厂应包括对烧结、球团、焦化的质量指挥和认定的职能。因为生产的最终目的是为高炉生产服务，一切利益是最终体现在炼铁。

    宝钢的烧结生产实行标准化作业，进行自动化配料，生产出烧结矿质量的标准偏差为：铁份波动±0．25％，SiO₂波动为0．087 %，碱度波动在0．029％，达到国际先进水平。

4“均’’是指高炉入炉料粒度要均匀

    炼铁炉料的粒度大小所占比例对料料在高炉内的透气性起着决定性的作用。炉料粒度均匀，会使高炉的透气性增加，提高矿石的间接还原度。间接还原度提高1 %，焦比下降6～7kg／t。生产实践表明：人炉料中大粒度级和较小粒度级的增加，都会使炉料的透气性变差，料柱的空隙度变小。炉料有填充作用，就是大、中、小粒级的炉料混装会使炉料的空隙度最小，会造成高炉煤气运行受阻，导致炼铁生产难行。所以，要求高炉炉料粒级差别越小越好。国内外高炉炼铁要求天然铁矿石粒度在8～25mm，中小高炉的粒级可取下限8～15mm。对球团矿的粒度在10～15mm。对烧结矿的粒级要求一般为6～50m，其中10～15mm粒级所占的比例要小于30％。对焦炭粒级的要求是25～70mm，大高炉最取上限40～70mm。

    不同粒级的烧结矿最好是分粒级人炉，不要进行混装。如将6～13mm和13～40mm级的烧结矿分别人炉，会使高炉焦比下降3％，生铁增产16％。对筛出的小块焦炭，可采用无料种设备进行对高炉中心加焦或混到烧结矿中去人炉，对高炉生产会起到好作用。

5“小"是指高炉使用的炉料粒度要偏小

    高炉使用炉料的最佳粒度是烧结矿为25～40mm，焦炭粒度为25～45mm，要控制住原燃料中的大块度比例。特别是天然块矿粒度由10～40mm降到8～30mm时，高炉可增产9．6％，焦比下降3．1％。

6  “净"是指炼铁入炉料的小于5mm的粉末要筛除

    高炉炼铁的技术要求是，入炉料(包括烧结、球团、焦炭)中小于5mm粒度的比例要小于5％。净炉料人炉会大大提高炉料的透气性，有利于提高炼铁喷煤比。据统计，高炉入炉料粉末减少1％，高炉利用系数可提高0．4%～1．0％，炼铁焦比下降0．5%。

7“少"是指炼铁入炉料中含有害杂质要少

    含有害杂质少的生铁是优质生铁，也是冶炼洁净钢和纯净钢的先决条件。入炉原燃中的有害杂质含量的要求是：S要小于或等于0．3％。磁铁矿含P≤0．20％，赤铁矿含P≤0．40％，包头矿要求P<0．3％。含铜≤0．2％，含Pb≤0．10％，Zn≤0．20％，Sn≤0．08％，As≤0．07％，K₂O₂+Na₂O≤0．25％。

    K₂O和Na₂O对高炉炼铁的影响是在高炉中上部易富集，产生结瘤，并破坏炉缸内的碳砖。如果焦炭中含K，Na高，会使焦炭的热性能变差，焦炭产生裂纹粉化后使高炉生产顺行遇到破坏，煤气阻力增加，喷煤比下降等。

8 “好"是指铁矿石的冶金性能要好

    铁矿石的冶金性能包括还原性、低温还原粉化性、软化性和熔滴性能等。

8．1铁矿石还原性RI

    还原度大于60 %是属于还原性好的矿石。矿石的还原度取决于矿石的矿物性质、矿石种类、矿石所具有的气孔度及气孔的物理性能等。矿物特性是Fe₂O₃易还原，Fe₃O₄难还原，2FeO·SiO₂更难还原。所以说，褐铁矿还原性最好，其次是赤铁矿，而磁铁矿属于难还原。

    矿石还原性改善10％，炼铁焦比可降低8％～9％。烧结矿中含FeO高，还原性会变差。所以要控制烧结矿中FeO含量在6％～10％，使其波动范围在1％～1．5％。

8．2低温还原粉化率RDI

    铁矿石在高炉上部(500～600℃)低温区内Fe₂O₃被还原为Fe₃O₄和FeO，发生晶形转变，导致块状炉料易粉化。粉末的产生会使高炉顺行和煤气流分布受到影响。RDI每升高5%，高炉产量会下降1．5％，煤气利用率下降，炼铁焦比升高。矿石的低温还原粉化率与矿石的种类有关。赤铁矿含Fe₂O₃高，低温还原粉化率就高。厚料层生产的烧结矿中FeO低(<8 %)RDI就高。高碱度烧结矿和增加MgO含量会减少RDI。矿粉中含TiO₂，K₂O，Na₂O高的烧结矿RDI就高。对烧结矿喷洒CaCl₂稀溶液会降低RDI。

8。3荷重还原软化温度性能

    荷重还原软化温度性能是指矿石在荷重还原条件下，开始收缩率在3％～4％时的温度。为使高炉煤气能均匀顺利地通过软熔带，希望铁矿石的荷重软化温度要高一点，软熔温度区间要窄一些。高炉煤气在软熔带的压力降占总压降的60％。主要是，软熔带的物料是固体块矿与熔融的物料混合在一起，煤气的透气性很差，渣铁的滴落与煤气流是处于逆向运动。

    矿物中FeO含量高，会造成矿物软熔温度低，所以要减少烧结矿中FeO含量。高碱度烧结矿是有利于提高矿物的熔点。印度矿和澳大利亚哈默斯利矿的软熔温度低，且软化温度区间宽。

8．4铁矿石熔滴性

    铁矿石被熔化，还原成金属铁和炉渣，开始进行滴落，铁中含碳量低，炉渣碱度低是处于流动性好的状态，滴落性能好。铁矿石的熔滴温度一般是大于1450℃，熔融温度区间在80～110℃。

    为了提高铁矿石的滴落的能力，要求焦炭的质量要好，特别是希望焦炭在炉缸粒度要均匀，有一定强度，其孔隙度在0．4以上。这就要求焦炭要有一定的热性能。在炼焦过程中配煤中K₂O，Na₂O含量要小于2．0％，控制胶质层含量等。