高爐配加FMG 塊促降生鐵成本實(shí)踐

席 勝

（唐山中厚板材有限公司，河北 唐山 063600）

高爐爐料主要由燒結(jié)礦、球團(tuán)礦和塊礦構(gòu)成，各鋼鐵廠根據(jù)自身設(shè)備配套情況和所在區(qū)域資源結(jié)構(gòu)情況，合理調(diào)整三者的使用比例。唐鋼中厚板材有限公司在豎爐大修期間改變原有爐料結(jié)構(gòu)、降低球團(tuán)礦使用量的同時(shí)，充分考慮FMG 塊性價(jià)比等因素，最終提高了燒結(jié)礦和FMG 塊入爐比例，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高爐入爐結(jié)構(gòu)的調(diào)整，并取得了較大的降成本效益。本文主要分析對(duì)比FMG 塊使用配比對(duì)高爐爐況及經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生的影響，因1 號(hào)高爐大修，這里主要引用2019 年2 號(hào)和3 號(hào)高爐的技術(shù)數(shù)據(jù)。

1 FMG 塊與紐混塊的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)比

在檢驗(yàn)新礦石是否可用前，必須先從其各方面的性能來分析此種礦石與原使用礦石的差距，通過差距的對(duì)比進(jìn)行有針對(duì)性地調(diào)整，再通過爐況的反應(yīng)綜合論證此種新礦石的可使用性。

首先將FMG 塊與紐混塊從熱爆性能、低溫還原粉化性能、軟化性能和還原性能四個(gè)方面進(jìn)行分析對(duì)比，根據(jù)性能測定結(jié)果（見表1）可以看出，F(xiàn)MG 塊的熱爆性能較紐混塊嚴(yán)重；低溫還原粉化性能較紐混塊略差；軟化開始溫度較低，軟化性能較差，且軟化區(qū)間較寬；同時(shí)還原性能較紐混塊略差。由此可見，F(xiàn)MG塊入爐會(huì)引起軟熔帶加寬的同時(shí)，還會(huì)使料柱的透氣性和透液性變差。

表1 紐混塊與FMG 塊的化學(xué)性能及測定方法

其次，從化學(xué)成分上將FMG 塊與紐混塊加以對(duì)比（見表2）可以看出，F(xiàn)MG 塊的品位（全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)）較紐混塊低；SiO2和Al2O3含量較紐混塊高；MgO 含量較紐混塊低；TiO2含量相同。如果直接用FMG 塊頂替紐混塊會(huì)導(dǎo)致入爐品位下降，渣量增大，且爐渣脫硫效果變差。

表2 紐混塊與FMG 塊的化學(xué)成分測定 %

2 配加FMG 塊前后的物料結(jié)構(gòu)調(diào)整

對(duì)FMG 塊與紐混塊性能及成分進(jìn)行比較后，為降低生鐵成本，開始用FMG 塊逐步替換紐混塊，從最開始的5%逐步加至14%。因FMG 塊較紐混塊的品位低、SiO2含量高，易造成高爐渣鐵比增加，引起高爐渣量增加，從而導(dǎo)致軟熔帶透氣性下降，在同樣的負(fù)荷下壓差有升高的趨勢。同時(shí)由于塊礦的冶金性能普遍低于燒結(jié)礦、球團(tuán)礦等熟礦，所以生礦配比增加后會(huì)造成高爐操作難度加大，進(jìn)而需要對(duì)各項(xiàng)制度進(jìn)行調(diào)整，以保證高爐爐況的穩(wěn)定順行。

2.1 爐料結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變

因豎爐大修，球團(tuán)礦量減少，同時(shí)考慮外購球團(tuán)礦會(huì)極大地增加高爐生鐵成本，唐鋼中厚板材公司煉鐵部積極對(duì)入爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。為減少2 號(hào)高爐和3號(hào)高爐球團(tuán)礦的配比，將燒結(jié)礦的堿度由1.89 降至1.82，以及將燒結(jié)礦配比由76%和78.3%加至81.7%和81.8%；球團(tuán)礦配比分別由11%和8.7%（含鈦球）減至3.5%和2.8%；塊礦配比提升至15%左右，同時(shí)改變?nèi)霠t塊礦的品種，由全紐混塊調(diào)整為以FMG 塊為主。入爐結(jié)構(gòu)具體情況如表3 所示。

表3 入爐結(jié)構(gòu)對(duì)比 %

在保證爐況順行的前提下，為使高爐各項(xiàng)制度的綜合調(diào)整到位，進(jìn)一步降低生鐵成本，將焦炭配比由未使用FMG 塊的中潤55%+華潤30%+峰巖（搗固焦炭）15%，調(diào)整為使用FMG 塊后的中潤50%+華潤30%+峰巖（搗固焦炭）20%，利用價(jià)格較低的搗固水焦代替部分價(jià)格較高的干焦，調(diào)整后的焦炭指標(biāo)如表4 所示。

表4 焦炭主要指標(biāo) %

2.2 爐料成分的變化

剛開始配加FMG 塊時(shí)，由于配加比例較小，爐況反應(yīng)不大，但隨著FMG 塊配比的逐步增加，全爐壓差有上行趨勢，高爐加減風(fēng)比較頻繁，通過各項(xiàng)制度的綜合調(diào)整，爐況逐步穩(wěn)定；遂開始再次上調(diào)FMG 塊的配吃比例，但新的問題又出現(xiàn)，全爐壓差再次上行，有鐵前料慢、鐵后料快的現(xiàn)象，且高爐加減風(fēng)比較頻繁，通過各項(xiàng)制度的調(diào)整后，爐況逐步穩(wěn)定；FMG 塊配吃比例得以繼續(xù)提升，且隨爐缸溫度高點(diǎn)得到控制，逐步下調(diào)鈦球比例和燒結(jié)礦中鈦含量，同時(shí)下調(diào)燒結(jié)礦的堿度，最終實(shí)現(xiàn)塊礦以FMG 塊為主，總?cè)霠t配比接近15%。FMG 塊配加前和配至最高時(shí)的成分?jǐn)?shù)據(jù)分析如表5 所示，由此可以看出，最終高爐平均入爐品位下降了0.4%，SiO2和Al2O3含量略有上升，MgO 含量也上升，TiO2含量下降。

表5 配加FMG 塊前后入爐成分

2.3 各項(xiàng)制度的調(diào)整

2.3.1 裝料制度和送風(fēng)制度的調(diào)整

配吃FMG 塊之前，2 號(hào)和3 號(hào)高爐的料制最大角分別是34.5°和40°，隨著FMG 塊配比的增加，料柱透氣性逐步下降，尤其是FMG 塊配比加至8%左右時(shí)爐內(nèi)壓差升高、中心氣流漸弱、邊緣氣流發(fā)展、壁體溫度波動(dòng)較大、風(fēng)口小套燒壞頻繁、爐缸側(cè)壁溫度上行，進(jìn)而引起熱壓不穩(wěn)、料尺行走不均、有快慢料現(xiàn)象，隨之引起入爐風(fēng)量萎縮、焦比提高、礦批減小以及產(chǎn)量下降。

為抑制邊緣氣流，料制上將礦焦角同抬至37°和43°時(shí)，視邊緣氣流仍較盛，遂將邊緣的兩檔焦圈由3、3 改為3、2，此時(shí)，爐缸側(cè)壁溫度仍呈上升趨勢，鈦球比例一度上調(diào)至4%，同時(shí)上調(diào)燒結(jié)礦中的鈦含量，使鐵中w（Ti）高達(dá)0.2%，但只能減緩上升趨勢，遂決定利用休風(fēng)更換小套的機(jī)會(huì)，將高點(diǎn)區(qū)域的風(fēng)口直徑縮小、風(fēng)口長度加長。更換后效果初現(xiàn)，所以在后期的休風(fēng)中，將風(fēng)口直徑和長度由高點(diǎn)區(qū)域調(diào)整向其兩側(cè)發(fā)展。隨著更換的風(fēng)口增多，初始煤氣流向中心發(fā)展，邊緣氣流得到控制，且爐況向好發(fā)展的同時(shí)，提高入爐風(fēng)量、降低焦比和擴(kuò)大礦批并再次增加FMG 塊配比，待焦比降至360 kg/t、FMG 塊配至近12%時(shí)，爐內(nèi)再次出現(xiàn)壓差升高、加減風(fēng)頻繁，同時(shí)伴隨著鐵前料慢、鐵后料快現(xiàn)象，且此時(shí)壁體溫度整體呈現(xiàn)下降趨勢，為防止邊緣黏結(jié)，將礦焦角逐步退回至36°和41°，同時(shí)將邊緣兩檔焦圈改回3、3，并為保持中心氣流，將中心焦圈由4.5、4 改為5、4.5，兩道氣流才逐步匹配，爐況日漸平穩(wěn)，風(fēng)量和壓差也突破配吃FMG 塊前的上限，同時(shí)兩座高爐的礦批分別由未配前的51 t 和52.5 t 擴(kuò)至52.5 t 和54.5 t。但由于塊礦配比較高，引起爐頂溫度不足，富氧使用量受到影響，到年底，兩座高爐的平均富氧率只能保持在2.98%和3.1%。料制調(diào)整過程數(shù)據(jù)如表6 和表7 所示。

表6 料制調(diào)整過程表

表7 風(fēng)口調(diào)整過程表

2.3.2 出鐵制度的調(diào)整

2 號(hào)高爐在未配吃FMG 塊前，爐前大部分時(shí)間所采用的鉆頭直徑為Φ45 mm，偶爾因鐵未出凈時(shí)，采用Φ50 mm 的鉆頭，出鐵間隔基本保持在30 min左右，且合格率可達(dá)95%以上。由于爐缸溫度有高點(diǎn)，為穩(wěn)定高點(diǎn)溫度鐵中w（Ti）可保持在0.13%左右，爐缸狀態(tài)漸受影響，尤其是開始配吃FMG 塊后，因熱壓不穩(wěn)、料尺時(shí)快時(shí)慢，且加減風(fēng)頻繁，為防止憋鐵而惡化爐況，將鐵間隔壓縮至25～30 min，并通過激勵(lì)機(jī)制逐步將合格率上控至95%以上；與此同時(shí)，配合爐內(nèi)反應(yīng)情況，上調(diào)Φ50 mm 鉆頭的使用頻度。而隨著FMG 塊配吃比例的上調(diào)，渣鐵比升高，渣量漸大，鉆頭直徑一度改為全Φ50 mm。即便如此，爐內(nèi)因調(diào)整送風(fēng)制度和裝料制度導(dǎo)致邊緣漸重，出現(xiàn)鐵前料慢、鐵后料快現(xiàn)象，為消除此現(xiàn)象，通過協(xié)調(diào)鐵運(yùn)工段壓縮擺罐時(shí)間，將鐵間隔再次壓縮至20～25 min。后隨著高點(diǎn)溫度得到控制且穩(wěn)步下行，將鐵中w（Ti）逐步下調(diào)，爐缸狀態(tài)逐步好轉(zhuǎn)，爐況也逐漸平穩(wěn)后，將鐵間隔固定在20～25 min，鉆頭直徑隨出鐵時(shí)間可臨時(shí)調(diào)整，但大部分時(shí)間都是使用Φ50 mm 的鉆頭。2 號(hào)高爐的鐵間隔難以壓縮，與兩個(gè)出鐵場分布在一側(cè)并公用兩條鐵道有關(guān)，3 號(hào)高爐并不存在此問題，所以3號(hào)高爐的鐵間隔可以壓縮至15 min 左右，鉆頭調(diào)整與2 號(hào)高爐相同。

2.3.3 熱制度和造渣制度的調(diào)整

兩座高爐在未配吃FMG 塊前，因爐缸溫度都有高點(diǎn)，為高爐的長壽和安全著想，將w（Ti）控制在0.13%左右，高點(diǎn)溫度穩(wěn)定在合適范圍內(nèi)，爐溫水平在0.35%～0.4%之間，為保證生鐵質(zhì)量，爐渣堿度控制在1.24～1.25 之間，整體爐況比較平穩(wěn)。開始配吃FMG塊后，由于前期配比較低，爐況反應(yīng)不明顯，配比從5%逐步上調(diào)10%的過程中，邊緣氣流出現(xiàn)變化，高點(diǎn)溫度上行，在調(diào)整送風(fēng)制度和裝料制度的同時(shí)，為提高鈦的還原率，將爐溫上控至0.45%左右，將w（Ti）上控至0.2%以上，但也只是減緩溫度上行，不能徹底控制住高點(diǎn)溫度的漲勢，此時(shí)鐵水物理熱高達(dá)1 500 ℃以上，現(xiàn)場觀測鐵水白亮且略黏，渣鐵流動(dòng)性已受到不同程度的影響。隨各項(xiàng)制度的綜合反應(yīng)后，高點(diǎn)溫度得到控制并下行較快，遂立即下調(diào)鈦球比例以及燒結(jié)礦中的鈦含量，而隨著邊緣氣流受到過分抑制，出現(xiàn)鐵前料快、鐵后料慢現(xiàn)象時(shí)，視高點(diǎn)溫度的下降程度持續(xù)下調(diào)鈦球比例直至停配。為提高產(chǎn)量，將爐溫也下調(diào)了0.03%，且隨FMG 塊配比的增加，兩座高爐的渣中w（Al2O3）有不同程度的升高，但鐵中w（Mn）和渣中w（MgO）上升，都有利于爐渣的脫硫和爐缸的活躍，而且為進(jìn)一步活躍爐缸，在保證生鐵合格率的前提下，將爐渣堿度下調(diào)至1.2 左右，具體數(shù)據(jù)如表8 所示。

表8 鐵水和爐渣成分

3 高爐指標(biāo)和效益對(duì)比

3.1 調(diào)整前后高爐指標(biāo)對(duì)比

為保證高爐產(chǎn)量不受太大影響，同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)冶煉，對(duì)高爐采取了一系列措施。首先，高爐在保證鐵水質(zhì)量的前提下，嘗試逐步降低鐵水硅含量，逐步實(shí)施低硅冶煉；并適當(dāng)調(diào)整爐渣成分，以提高其脫硫能力，最終下調(diào)爐渣堿度，促進(jìn)爐缸活躍。低硅冶煉還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是能有效降低燃料消耗，節(jié)約能源成本。其次，將兩座高爐的礦批逐步擴(kuò)大，最終分別加至52.5 t和54.5 t，大礦批對(duì)穩(wěn)定氣流和提高產(chǎn)量起到了促進(jìn)作用。最后，在爐況允許的條件下提高全爐壓差，并根據(jù)爐況反應(yīng)，合理匹配上下部制度，從而保證高爐穩(wěn)定順行。高爐產(chǎn)量及部分指標(biāo)如表9 所示。

表9 高爐產(chǎn)量及部分指標(biāo)

對(duì)比高爐配加FMG 塊前后的部分指標(biāo)，兩座高爐的入爐風(fēng)量有不同程度的提高，但由于爐頂溫度偏低，導(dǎo)致富氧率有不同程度的降低，同時(shí)2 號(hào)高爐入爐品位下降0.5%，產(chǎn)量略有降低，3 號(hào)高爐入爐品位下降0.31%，產(chǎn)量略有升高。焦比方面有不同程度的上升，綜合焦比方面2 號(hào)高爐略有降低，3 號(hào)高爐略有上升。

3.2 調(diào)整前后經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

按表3 的入爐料結(jié)構(gòu)計(jì)算兩結(jié)構(gòu)成本差值，針對(duì)燒結(jié)礦、球團(tuán)礦和塊礦合計(jì)噸鐵成本，使用FMG 塊的結(jié)構(gòu)比不使用FMG 塊低17.83 元/t，經(jīng)濟(jì)效益明顯優(yōu)于不使用FMG 塊的結(jié)構(gòu)（見表10）。

表10 成本對(duì)比表 元/t

4 結(jié)論

1）通過合理調(diào)劑，使用FMG 塊對(duì)鐵水產(chǎn)量及其質(zhì)量基本沒有太大影響；

2）使用FMG 塊后，鐵中Mn 含量和渣中MgO 含量上升，除了對(duì)爐缸活躍有積極的作用外，對(duì)高爐的下一步強(qiáng)化冶煉也起到促進(jìn)作用；

3）由于爐頂溫度處于下限，導(dǎo)致富氧率無法提升，需要進(jìn)一步通過綜合調(diào)劑實(shí)現(xiàn)高富氧、高煤比生產(chǎn)；

4）使用FMG 塊的經(jīng)濟(jì)效益明顯優(yōu)于紐混塊，據(jù)此實(shí)踐，可繼續(xù)引用其他低成本礦石，以進(jìn)一步降低生鐵成本。