增加高鋁礦下的1#高爐冶煉

宮文壘，朱明琦

(萊鋼集團(tuán)型鋼煉鐵廠，山東 萊蕪271104)

鋼鐵行業(yè)受產(chǎn)能過剩等條件影響，目前市場(chǎng)表現(xiàn)低迷。因而，降低成本成為各鋼鐵廠保生存的首要工作。在此背景下，高爐大量配加低品位、高硅、高鋁等低價(jià)位礦種成為一個(gè)趨勢(shì)。萊鋼1#1 880m3高爐自2013年1月起，入爐燒結(jié)礦中試配加某高鋁礦種。由于高鋁礦的冶金特性，在前期出現(xiàn)了渣鐵黏稠、燃料比升高、爐缸堆積等問題，嚴(yán)重影響了爐況穩(wěn)定順行，導(dǎo)致預(yù)期的降本增效的目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)，增加配比工作也一度停滯。

針對(duì)高鋁礦對(duì)冶煉的影響特點(diǎn)，1#高爐從操作制度上入手，對(duì)原料入爐、布料、造渣、送風(fēng)、出鐵等實(shí)行全過程優(yōu)化調(diào)整。經(jīng)過一段時(shí)間的摸索和總結(jié)，現(xiàn)在高爐基本保持了穩(wěn)定順行，高鋁礦配加比例不斷增加，有力的提高了企業(yè)的盈利能力。

1 高鋁燒結(jié)礦對(duì)高爐冶煉的影響

1.1 燒結(jié)礦性能變化

配加高鋁礦后，燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)與Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本呈線性反比關(guān)系，平均下降2%，低溫還原粉化率(RDI)則升高。在化學(xué)成分方面，Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由配加前的1.75%～1.95%上升到了2.4%～2.8%，m(Al2O3)/m(SiO2)由0.35±0.05上升到0.39±0.05。根據(jù)文獻(xiàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，m(Al2O3)/m(SiO2)在0.35左右是有利于四元系針狀交織結(jié)構(gòu)的鐵酸鈣的形成，Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高，則有助于玻璃質(zhì)的形成，使燒結(jié)礦的強(qiáng)度和低溫還原粉化性能變差［1］。

1.2 透氣性及還原過程影響

高鋁燒結(jié)礦強(qiáng)度低，還原粉化率高，極大地影響料柱的透氣性，造成了中心氣流弱化，邊緣氣流發(fā)展。致使煤氣利用率下降，燃料消耗升高。其次，高鋁礦使軟融帶上移，滴落帶增加，氣流阻損失大［2］［3］，因而干擾渣皮穩(wěn)定存在，導(dǎo)致冷卻壁溫度大幅波動(dòng)。

1.3 爐渣黏度的影響

Al2O3是高熔點(diǎn)酸性脈石，含量增加會(huì)使?fàn)t渣流動(dòng)性變差。本文實(shí)驗(yàn)了配加前和配加后爐渣變化曲線(見圖1)，通過曲線可知:(1)爐渣黏度隨Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加爐渣黏度值增加;(2)渣系黏度值與溫度的呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)，在溫度＞1 510℃時(shí)，兩種黏度均小于0.30Pa·S，說明高溫區(qū)域爐渣仍能保持正常的流動(dòng)性。

圖1 不同Al2 O3下的渣黏度對(duì)比

1.4 爐缸工作影響

由于爐腹?fàn)t渣黏度增大，在爐缸中滯留時(shí)間延長，爐缸環(huán)流減弱，因此在送風(fēng)制度不變的情況下，極易引起爐缸堆積。特別是1#高爐目前正處于常規(guī)護(hù)爐階段，配加鈦球本身對(duì)爐缸熱量要求較高，而Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)加劇了爐缸中渣鐵稠化。配加高鋁礦后，高爐兩鐵口頻繁出現(xiàn)工作不均勻，鐵口深度普遍加深，憋瘋憋鐵加劇。

1.5 護(hù)爐及冷卻壁影響

風(fēng)口小套損壞加劇，非計(jì)劃休風(fēng)率比配加前平均增加20%～25%。其中絕大多數(shù)是下部熔損，這與高鋁引起的爐缸堆積相印證。頻繁的休復(fù)風(fēng)嚴(yán)重?cái)_亂了高爐冶煉進(jìn)程，造成了冷卻壁溫度持續(xù)升高，爐溫波動(dòng)大，熱制度失常。同時(shí)，持續(xù)上升的爐缸溫度迫使增加護(hù)爐鈦球入爐量，客觀上又造成了渣鐵排放難度加大，進(jìn)而惡化了爐況，增加恢復(fù)爐況的難度，形成了惡性循環(huán)。

2 技術(shù)構(gòu)想及應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)高鋁的冶煉特點(diǎn)，我們認(rèn)為引導(dǎo)氣流的合理分布，保持充沛的渣鐵熱量，穩(wěn)定而合理的鼓風(fēng)動(dòng)能吹透中心，及時(shí)出凈渣鐵等是有效的手段，因此對(duì)相應(yīng)的操作制度進(jìn)行如下調(diào)整。

2.1 終渣堿度的控制

根據(jù)堿度與爐渣黏度的關(guān)系，提高二元堿度，爐渣黏度升高。理論上，配加高鋁礦時(shí)適當(dāng)降低二元堿度有利于改善流動(dòng)性，因此在實(shí)踐中，按照Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)每升高2%，降低R20.05的比例進(jìn)行調(diào)整。這樣調(diào)整的依據(jù)是:(1)目前在R2=1.15，Al2O3=16%左右時(shí)，只要保證合適的爐溫［Si］=0.45±0.05，堵口熱量＞1 510℃，鐵水的三類品率基本保持不變，而爐渣的流動(dòng)性大為改善;(2)在高鋁的下，MgO的作用凸顯，1#高爐曾經(jīng)將R3提高到1.43～1.45，R4=0.98～1.01水平上，改善了渣鐵排放的效果更為明顯。

2.2 布料制度調(diào)整

高鋁條件下的冶煉首先是改善透氣性，因而必須實(shí)現(xiàn)合理的煤氣流分布。在實(shí)踐中，我們總結(jié)對(duì)于大高爐發(fā)展中心氣流為先，穩(wěn)定邊緣氣流為輔。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需要采用大的礦角差控制合理的中心無礦區(qū)，同時(shí)又需要大焦角以防止邊緣過重。目前1#1 880m3高爐的礦角角差由原來的9°增大到10°～10.5°。布料矩陣逐步調(diào)整為該料制的特點(diǎn)為中心氣流強(qiáng)勁，煤氣利用也很好，頂溫帶窄，十字測(cè)溫中心溫度達(dá)到500～600℃，透氣性指數(shù)達(dá)到25以上。

2.3 送風(fēng)制度調(diào)整

送風(fēng)制度調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)是要保證吹透中心，加快中心死料柱的置換速度，減少高鋁爐渣的滯留時(shí)間，合理增加爐缸渣鐵環(huán)流速度，活化爐缸的工作均勻狀態(tài)，1#高爐通過縮小風(fēng)口直徑和替換長風(fēng)口，目前風(fēng)速穩(wěn)定在＞265m/s，鼓風(fēng)動(dòng)能＞12 200kJ/s，取得了較好的效果。

2.4 合理的鈦球入爐量

因?yàn)樘幱跔t役后期的護(hù)爐階段，為保證安全生產(chǎn)，鈦球的配加不可能停止。所以，為減少鈦球與Al2O3對(duì)渣鐵黏度的疊加作用，只有最大程度上減少鈦球的入爐量。根據(jù)生產(chǎn)中鈦球的入爐量和鐵中含鈦量的關(guān)系，1#高爐在安全性和經(jīng)濟(jì)性中做出平衡，確定為200 Kg/P，這樣爐溫［Si］=0.5時(shí)，鐵中［Ti］=0.9以上，基本保證了護(hù)爐需要，同時(shí)較少的影響流動(dòng)性。

2.5 熱制度管理

保證合理適宜的熱量也是應(yīng)對(duì)高鋁礦的重要方面，前文指出熱量達(dá)到1 510℃可有效降低渣黏度，改善流動(dòng)性;其次，充沛的熱量也保證了爐缸的活躍度，促進(jìn)鈦還原，提高護(hù)爐效果。

2.6 爐前出鐵管理

配加高鋁礦后，爐況的抗波動(dòng)性明顯變差，對(duì)風(fēng)量、風(fēng)壓的波動(dòng)敏感。因此在生產(chǎn)中要特別關(guān)注及時(shí)排放渣鐵，杜絕憋瘋憋鐵造成的爐缸堆積等問題。所以要求爐前實(shí)現(xiàn)零間隔出鐵，同時(shí)監(jiān)控出鐵速度，低于正常值(3.5t/min)20%以上時(shí)，立即雙場(chǎng)出鐵。從一個(gè)階段的實(shí)施效果看，基本杜絕了憋鐵憋風(fēng)，有力的保證了爐況順行。

3 總結(jié)

(1)配加高鋁礦后高爐順行明顯變差，主要表現(xiàn)在風(fēng)量萎縮，渣鐵排放差，燃料消耗增大，冷卻設(shè)備損壞加劇等。

(2)高鋁礦配加將長期作為一個(gè)攻關(guān)課題存在于今后的冶煉中，總結(jié)這段時(shí)間的冶煉實(shí)踐，證明在終渣Al2O317%以下，通過操作制度的優(yōu)化，是可以實(shí)現(xiàn)爐況的穩(wěn)定順行。另外有資料指出在18%～19%水平下也可以保證冶煉進(jìn)程［4］，說明在配加量上還有進(jìn)一步挖掘的潛力。

(3)一般認(rèn)為在高鋁下增加MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提高R3能極大改善高爐順行。1#高爐的實(shí)踐中也得到了證明，前文所述，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)最理想的［MgO］=8%，R3=1.45，R4=1.00。但是，由于受外部條件的制約，目前［MgO］=6.2%，R3=1.37，R4=0.95，高爐順行就差一些。所以，在條件允許下，應(yīng)較多的開展增加［MgO］的研究，進(jìn)一步優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)。

［1］周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè).冶金工業(yè)出版社.2003:31－35.

［2］秦學(xué)武，宋燦陽，閆媛媛.高爐高鋁渣性能研究.山東冶金.2008.2.vol28－1:29－30.

［3］李榮，郭江，王玉蓮.濟(jì)鋼1750m3高爐高Al2O3爐渣性能研究與冶煉實(shí)踐.特殊鋼.2012.12.vol33－6:17－19.

［4］施月循，劉宏娟.高爐增加高鋁鐵礦冶煉的可行性探討.上海金屬.2001.1.vol23:7－9