八鋼COREX使用燒結(jié)礦的可行性研究

楊成波，李濤

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司）

COREX煉鐵是一種發(fā)展中的新煉鐵技術(shù)。由于少用焦炭、縮短傳統(tǒng)的煉鐵流程、大大減少煉鐵工業(yè)污染物排放，從而受到許多國家和冶金工作者的重視。目前世界上所有的COREX煉鐵工藝使用的含鐵原料主要是以球團(tuán)礦和塊礦為主。而八鋼高爐爐料結(jié)構(gòu)是高堿度燒結(jié)礦配加酸性球團(tuán)礦。隨著國家對淘汰鋼企落后產(chǎn)能力度的加大，八鋼現(xiàn)有的430m3的小高爐將被淘汰。如果八鋼COREX投產(chǎn)采用球團(tuán)礦加塊礦的爐料結(jié)構(gòu)，勢必會導(dǎo)致球團(tuán)礦的不足和燒結(jié)礦產(chǎn)能的過剩。為此，針對八鋼COREX工藝使用燒結(jié)礦進(jìn)行了研究。

1 COREX工藝簡介

COREX煉鐵過程是在兩個(gè)反應(yīng)容器中完成的。即上部的預(yù)還原豎爐，將鐵礦石還原成金屬化率在70%～90%的海綿鐵；下部的熔融氣化爐，將海綿鐵熔煉成鐵水，同時(shí)產(chǎn)生還原煤氣，如圖1所示。

2 八鋼高爐現(xiàn)在爐料結(jié)構(gòu)組成

目前全球有5套COREX裝置，分別是南非SALDANHA的一座COREX-2000，印度JINDAL的兩座COREX-2000，寶鋼羅涇的2座COREX-3000，其爐料結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 COREX爐料結(jié)構(gòu)

表2 八鋼高爐爐料結(jié)構(gòu)

表3 八鋼燒結(jié)礦和球團(tuán)礦生產(chǎn)狀況

八鋼高爐的爐料結(jié)構(gòu)如表2所示，八鋼球團(tuán)礦和燒結(jié)礦生產(chǎn)狀況如表3所示。

從表1可以看出，COREX的爐料結(jié)構(gòu)主要是以球團(tuán)礦和塊礦為主，南非選擇以塊礦為主的爐料結(jié)構(gòu)是由于其工廠距SISHEN塊礦產(chǎn)地近，使用塊礦具有巨大的成本優(yōu)勢；印度使用以球團(tuán)為主的爐料結(jié)構(gòu)是由于其球團(tuán)相對廉價(jià)；寶鋼的原料都是以進(jìn)口為主，另外約有20%的湛江球團(tuán)。而八鋼所有的球團(tuán)廠離本部距離較遠(yuǎn)，一般都在600km以上，而且基本只能通過公路運(yùn)輸，COREX搬遷至八鋼后，球團(tuán)需求量增加，球團(tuán)礦的運(yùn)輸條件和成本將成為COREX生產(chǎn)的限制性環(huán)節(jié)。

從表2可知，八鋼430m3高爐爐料結(jié)構(gòu)主要是以燒結(jié)礦和進(jìn)口球團(tuán)礦為主，而2500m3高爐的爐料結(jié)構(gòu)主要是以燒結(jié)礦和球團(tuán)A、球團(tuán)B為主。隨著國家對淘汰鋼企落后產(chǎn)能力度的加大，八鋼現(xiàn)有的430m3高爐勢必被淘汰。如果八鋼COREX投產(chǎn)以后仍沿用其以前COREX的爐料結(jié)構(gòu)，這樣勢必會導(dǎo)致球團(tuán)礦的不足和燒結(jié)礦產(chǎn)能的過剩（八鋼球團(tuán)礦和燒結(jié)礦生產(chǎn)狀況如表3所示）。

另外，從寶鋼COREX的生產(chǎn)實(shí)際來看爐料結(jié)構(gòu)的局限性是導(dǎo)致其生產(chǎn)成本過高的重要原因。所以，研究在八鋼COREX工藝中使用燒結(jié)礦是十分有必要的。

3 八鋼高爐使用燒結(jié)礦、球團(tuán)礦性能的比較

3.1 礦石化學(xué)成分及物理性能的比較

八鋼高爐原料化學(xué)成分和物理性能如表4。

表4 八鋼高爐原料化學(xué)成分和物理性能

從表4可以看出，燒結(jié)礦和球團(tuán)礦相比主要有以下特點(diǎn)：（1）燒結(jié)礦品位較低，只有約53.5%；而球團(tuán)礦品位一般能達(dá)到62%。（2）燒結(jié)礦FeO含量高，在8%；而球團(tuán)團(tuán)礦礦物組成以Fe2O3為主，F(xiàn)eO含量低。（3）燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)在82%，而球團(tuán)礦都在90%以上；球團(tuán)礦粒度也比較均勻，主要集中在8～16mm，而燒結(jié)礦粒度比較分散。化學(xué)成分的差異將影響輔料的添加和渣比，入爐爐料粒度直接影響豎爐的透氣性。

3.2 冶金性能的比較

礦石冶金性能主要包括低溫還原粉化、荷重靜態(tài)還原、軟熔特性，八鋼礦石部分的冶金性能如表5所示。

表5 八鋼礦石部分冶金性能

從表5中可以看出：（1）球團(tuán)礦的軟化開始溫度低，都在1000℃以下，有的甚至在900℃；燒結(jié)礦的軟化開始溫度高；（2）球團(tuán)礦的還原度高，還原性能好，但是燒結(jié)礦和其比較相差不是很大；（3）燒結(jié)礦的低溫還原粉化率高，RDI+6.3mm只有30%遠(yuǎn)低于球團(tuán)礦。

軟化開始溫度直接影響還原煤氣溫度的控制，導(dǎo)致熱損失增加；低溫還原粉化指標(biāo)好則爐料透氣性好，可降低COREX豎爐壓差，有利于煤氣流合理分布和爐況順行。

4 八鋼COREX使用燒結(jié)礦的優(yōu)缺點(diǎn)分析

4.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）八鋼COREX使用燒結(jié)礦后，不但能夠解決球團(tuán)礦的不足和燒結(jié)礦產(chǎn)能的過剩，而且還可以降低COREX原料的使用成本，對提高八鋼整體經(jīng)濟(jì)效益，提高產(chǎn)品的市場競爭能力有較大作用。

（2）從表4可知，八鋼目前使用的球團(tuán)礦堿度是在0.2＜R＜0.36的酸性球團(tuán)礦，而目前世界上COREX工藝使用的球團(tuán)礦堿度都在0.8～1.0。如果八鋼COREX100%使用酸性球團(tuán)礦，勢必會加大石灰石等熔劑的添加，導(dǎo)致渣比增大。這樣高堿度燒結(jié)礦的加入，就可以減少或杜絕使用石灰石等熔劑，從而減少了熔劑分解熱（COREX-3000熔劑分解消耗的熱量占總熱量的3.5%[2]）；同時(shí)減少了熔劑分解產(chǎn)生的CO2發(fā)生熔損反應(yīng)的碳素量，對降低燃料比和提高豎爐料柱的透氣性均有利[1]。

（3）從COREX已使用爐料經(jīng)驗(yàn)表明，塊礦因還原后軟化溫度低于球團(tuán)，往往比球團(tuán)易粘結(jié)。球團(tuán)礦的軟化開始溫度低，如果還原煤氣溫度控制不當(dāng)，就很可能造成豎爐內(nèi)物料的粘結(jié)，造成豎爐難行、爐況惡化，導(dǎo)致豎爐清空周期短。燒結(jié)礦的軟化開始溫度大都在1100℃以上，如果八鋼COREX使用燒結(jié)礦就可以減少還原煤氣溫度過高引起的豎爐粘結(jié)問題，在確保除塵器正常工作的前提下，可以提高進(jìn)入豎爐的還原煤氣溫度，減少無效的熱損失（煤氣從汽化爐到進(jìn)入豎爐的中間過程中熱損失占總熱量的2%[2]。

4.2 缺點(diǎn)

（1）燒結(jié)礦的低溫還原粉化率指標(biāo)差，燒結(jié)礦的加入勢必會引起豎爐透氣性的變差，導(dǎo)致豎爐內(nèi)煤氣流分布不合理和爐況的惡化；豎爐內(nèi)大量的粉末遇見高溫煤氣就會導(dǎo)致豎爐粘結(jié)加重。所以，燒結(jié)礦的加入比例不能太高。

（2）燒結(jié)礦和球團(tuán)礦相比粒度分布不均勻，而且燒結(jié)礦形狀不規(guī)則；如果粒度不一、形狀各異的燒結(jié)礦加入到豎爐中會造成豎爐的透氣性變差，增大懸料的危險(xiǎn)性。所以，如果加入燒結(jié)礦必須對其進(jìn)行分級入爐，10mm以下的燒結(jié)礦不要加入豎爐中。

5 結(jié)論

通過分析可知：（1）與球團(tuán)礦相比，燒結(jié)礦除了低溫還原粉化率高、品位低、粒度不均勻外，其余指標(biāo)符合要求，所以八鋼COREX使用燒結(jié)礦是可行的；（2）由于球團(tuán)礦和燒結(jié)礦的差異性，所以COREX的爐料結(jié)構(gòu)建議為以球團(tuán)礦為主另外配加一定比例的燒結(jié)礦，并且燒結(jié)礦的粒度必須分級處理；（3）八鋼使用的球團(tuán)礦是堿度約0.2的酸性球團(tuán)礦，加入高堿度燒結(jié)礦，可以減少或避免生石灰等熔劑的加入，減少單位生鐵的熱量消耗，有利于降低燃料比和原料成本；同時(shí)燒結(jié)礦的軟化溫度高于球團(tuán)礦，使用燒結(jié)礦可以提高進(jìn)入豎爐還原煤氣溫度，減少熱損失;（4）由于八鋼的爐料結(jié)構(gòu)是以燒結(jié)礦為主，且在COREX建成后八鋼現(xiàn)有的小高爐必被淘汰，所以使用COREX使用燒結(jié)礦可以解決燒結(jié)產(chǎn)能過剩的問題。

[1]賈國利.COREX熔融還原煉鐵工藝使用燒結(jié)礦的可行性研究[C]；2008年全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會議暨煉鐵年會文集（下冊）；2008年.

[2]陳炳慶等.COREX熔融還原煉鐵技術(shù)[J].鋼鐵.1998,(02).