攀鋼西昌鋼釩高爐鐵水適宜硫含量分析

饒家庭，王敦旭，謝洪恩

(1.攀鋼集團研究有限公司 釩鈦資源綜合利用國家重點實驗室，四川 攀枝花 617000; 2.攀鋼集團西昌鋼釩有限公司 技術(shù)質(zhì)量部，四川 西昌 615000)

攀鋼西昌鋼釩高爐鐵水適宜硫含量分析

饒家庭1，王敦旭2，謝洪恩1

(1.攀鋼集團研究有限公司 釩鈦資源綜合利用國家重點實驗室，四川 攀枝花 617000; 2.攀鋼集團西昌鋼釩有限公司 技術(shù)質(zhì)量部，四川 西昌 615000)

為了尋求煉鐵、煉鋼工序經(jīng)濟適宜的鐵水硫含量，通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，分析了攀鋼西昌鋼釩1號高爐鐵水硫含量與技術(shù)經(jīng)濟指標的關系，得到了攀鋼西昌鋼釩高爐鐵水鈦含量與鐵水硫含量及焦比的回歸公式;并依據(jù)高爐冶煉過程中實際的礦焦比與鐵水鈦含量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，計算分析了不同鐵水硫含量與煉鐵的原、燃料成本的關系，綜合考慮煉鋼脫硫成本的變化，得出當前硫負荷條件下鐵水適宜的硫含量 (質(zhì)量分數(shù))應控制在0.085%左右.

硫負荷;鐵水硫含量;成本;煉鋼脫硫

鋼鐵廠為了降低生產(chǎn)成本，有時不得不降低原燃料質(zhì)量以適應市場需求.攀鋼西昌鋼釩因煤資源緊張，高硫煤配比增加，焦炭含硫量上升，2012年12月份以來，高爐入爐硫負荷由原來的4.2 kg/t上升至4.7 kg/t以上.加之爐渣TiO2含量上升，冶煉溫度降低，爐渣脫硫能力下降，致使鐵水平均w［S］由0.065%左右上升至0.075%甚至0.10%，從而增加了煉鋼鐵水脫硫工序的負荷與成本.普通礦高爐冶煉實踐表明［1，2］，高爐溫和強還原氣氛是脫硫的良好條件，鐵水w［S］一般可達到0.030%左右甚至更低.但是，由于高鈦型釩鈦磁鐵礦高爐冶煉的特殊性，需采用低爐溫冶煉，如提高冶煉溫度以降低鐵水硫含量，則將導致高鈦型高爐渣與鐵水的分離困難，金屬鐵損失增加，焦比上升，技術(shù)經(jīng)濟指標變差.生產(chǎn)實踐表明，通過提高冶煉溫度來降低鐵水硫含量是不經(jīng)濟的.因此，分析目前冶煉條件下實現(xiàn)適宜鐵水硫含量，兼顧煉鋼脫硫工序成本，具有重要意義.

1 鐵水硫含量與高爐技術(shù)經(jīng)濟指標的關系

對西昌鋼釩1號高爐2012年10－12月份的日均技術(shù)經(jīng)濟指標按鐵水硫含量分別統(tǒng)計，見表1.

表1 鐵水硫含量與技術(shù)經(jīng)濟指標Table 1 Technical and economic indexes at sulfur content of hot metal

從表1可知，隨著鐵水硫含量上升，高爐利用系數(shù)升高，焦比下降，燃料比下降，金屬鐵損失降低明顯.可見，在一定范圍內(nèi)放寬對鐵水硫含量的要求，高爐技術(shù)經(jīng)濟指標改善明顯.

通常，高爐中的硫主要來自于入爐燃料，焦炭帶入的硫占總?cè)霠t硫量的70%左右.西昌鋼釩1號高爐的硫分布見表2.

表2 西昌鋼釩1號高爐的硫分布Table 2 Sulfur distribution of NO.1 BF

表2表明，隨焦炭硫含量升高，焦炭帶入硫增加，高爐的硫負荷上升，硫在渣鐵間的分配系數(shù)Ls下降，進入鐵水硫比例略有上升.由此可知，西昌1號高爐鐵水硫含量升高的主要原因是焦炭硫含量上升，導致入爐硫負荷上升，以及硫分配系數(shù)Ls降低.

2 鐵水硫含量對煉鐵原燃料成本的影響

2.1 鐵水中w［Ti］與w［S］、焦比的關系

選取西昌鋼釩1號高爐10－12月爐況穩(wěn)定的每個鐵次鐵水的溝樣成分，以及日平均數(shù)據(jù)，分析鐵水中w［S］與w［Ti］、w［Ti］與焦比Ck的關系，見回歸公式(1)、(2).

式中:R，N分別表示為相關系數(shù)及樣本數(shù)量.

由式(1)、式(2)可知，w［S］與w［Ti］、w［Ti］與焦比關系顯著，隨著w［Ti］升高，w［S］含量下降，焦比上升.

2.2 鐵水硫含量與煉鐵原燃料成本的關系

根據(jù)回歸公式(1)、(2)，計算不同［Ti］含量條件下的［S］及焦比，根據(jù)礦石與焦炭批重的對應關系(礦焦比范圍3.8～4.7 t/t)，計算出不同鐵水硫含量下的焦比、礦石消耗量及噸鐵的原、燃料成本(礦耗+焦比)見圖1.

圖1 鐵水［S］與焦比、礦耗的關系Fig.1 Relationship of coke ratio among iron ore consumption and sulfur content of hot metal

實踐表明，高爐工序提高脫硫能力的主要措施之一是提高爐溫，由圖1可知，隨著鐵水［S］含量降低，焦比升高，隨之礦耗增加，原燃料成本增加.從圖2可知，隨著鐵水［S］含量放寬，原燃料成本下降.虛線表示入爐硫負荷上升，如果要維持相同的鐵水［S］，則原燃料成本增加.由圖2可計算出不同鐵水硫含量范圍條件下焦比、礦耗及成本的變動，結(jié)果見表3.

圖2 鐵水［S］與原燃料成本關系Fig.2 Relationship of sulfur content of hot metal among material and fuel cost

表3 不同鐵水［S］含量對煉鐵的成本影響Table 3 Effect of sulfur content of hot metal on ironmaking cost

從表3可知，隨著鐵水硫含量增加，焦比+礦耗的成本增加，但變動幅度逐漸減小.

3 鐵水硫含量對煉鋼成本的影響

3.1 鐵水硫含量對鐵水預處理脫硫成本的影響

鐵水［S］含量(質(zhì)量分數(shù))與鐵水預處理用脫硫劑成本的關系見圖3.

由圖3可見，鐵水硫含量升高，脫硫劑成本大幅度上升.鐵水中 w［S］由 0.050%上升至0.075%后，脫硫劑成本由 12.21元/t升到17.73元/t;如果鐵水硫含量上升到0.10%，脫硫劑成本上升至24.93元/t.

3.2 鐵水硫含量升高對煉鋼脫硫成本的影響

在不考慮LF脫硫增加成本和鋼種兌現(xiàn)率下降等因素情況下，通過對不同鐵水硫含量區(qū)間的煉鋼脫硫過程中的成本統(tǒng)計計算見表4.

從表4可以看出，隨鐵水硫含量增加，煉鋼成本增加，鐵水硫含量愈高，煉鋼成本增幅愈大.

圖3 鐵水硫含量(質(zhì)量分數(shù))與脫硫劑成本的關系Fig.3 Relationship between sulfur content of hot metal and desulfurization agent cost

表4 不同鐵水硫含量煉鋼脫硫成本/(元·t－1)Table 4 Steelmaking desulfurization cost at different sulfur content of hot metal

4 鐵水適宜硫含量的確定

由上分析可知，隨著鐵水硫含量上升，煉鐵原燃料成本逐漸降低，降低幅度逐漸減小，而煉鋼成本逐漸增加，且增加幅度逐漸加大，它們之間的關系呈拋物線關系.綜合鐵水［S］含量對煉鐵原燃料和煉鋼脫硫總成本的影響見圖4.

圖4 鐵水［S］含量與煉鐵與煉鋼總成本的關系Fig.4 Relationship between sulfur content of hot metal and total cost of iromaking and steelmaking

根據(jù)拋物線的最小取值點可得，適宜鐵水［S］含量(質(zhì)量分數(shù))約0.085%時，總成本最低，即鐵水硫的質(zhì)量分數(shù)超過或低于0.085%時，煉鐵煉鋼脫硫總成本將上升.

5 結(jié)論

(1)目前原料條件下西昌鋼釩高爐硫分配系數(shù)Ls為7～9，進入高爐后總硫的13%～14%進入鐵水.鐵水硫含量升高的主要原因是高爐硫負荷升高以及爐渣脫硫能力降低.

(2)隨著鐵水［Ti］含量下降，鐵水硫含量增加，焦比降低，煉鐵原燃料成本降低，但降低幅度逐漸減小

(3)隨著鐵水硫含量增加，煉鋼脫硫成本逐漸增加，且增加幅度逐漸增大.

(4)隨著鐵水硫含量增加，煉鐵煉鋼脫硫總成本呈拋物線下降，而后上升.在目前的生產(chǎn)條件下，適宜鐵水硫含量(質(zhì)量分數(shù))為0.085%左右.

［1］王筱留.鋼鐵冶金學(煉鐵部分)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2008.

(Wang Xiaoliu.Metallurgy of iron and steel(iron part)［M］.Beijing:Metallurgical Industry Press，2008.)

［2］梁利生.寶鋼3號高爐低硅低硫冶煉［J］.煉鐵，2005，24 (增):41－45.

(Liang Lisheng.No.3 BF low silicon and sulfur smelting at No.3 blast furnace in Baosteel［J］.Iron－making 2005，24 (supp.):41－45.)

Analyses of suitable sulfur content for BF hot metal of Xichang steel＆vanadium of Pangang group

Rao Jiating1，Wang Dunxu2，Xie Hongen1

(1.State Key Laboratory of Vanadium and Titanium Resources Comprehensive Utilization，Pangang Group Research Institute Co.，Ltd.，Panzhihua 617000，China; 2.Technical Quality Department，Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co.，Ltd.，Xichang 615000，China)

In order to get a suitable sulfur content in the hot metal for the ironmaking and steelmaking process，based on statistics of the production data，the relation of sulfur content in the hot metal among technical and economic indexes for No.1 blast furnace of Xichang steel＆vanadium was analyzed.A regression formula among the coke ratio，titanium and sulfur contents in the hot metal was obtained.Based on empirical data of ore/coke ratio，relating to the titanium content in the hot metal，the relation between sulfur content and the raw material cost in ironmaking was analyzed.Considered changement of the desulfurization cost in steelmaking，under the current sulfur load condition，a suitable sulfur content in the hot metal was obtained.It should be obtained about 0.085%.

sulfur load;hot metal sulfur content;cost;steelmaking desulfurization

TF 821

A

1671-6620(2014)01-0011-04

2013-10-28.

饒家庭 (1971—)，男，碩士，高級工程師.E－mail:13882311567@163.com.