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科學煉鐵應注意哪些要點

2016-07-05

目前,我國鋼鐵生產能力已達到11億噸,過剩約3億噸,產能利用率為76%,尚有一批待淘汰落後的煉鐵生產設備。國家提出要嚴格控製鋼鐵產能的增長,還要加大化解產能過剩的力度。江蘇馬口鐵鋼鐵企業過去是有產量就有效益,現在則是進入了微利時代,有些企業甚至處於虧損狀態,產量越大虧損越多。因此,煉鐵企業不應再以追求產量為主,而應提倡優化生產指標、推動節能減排、實現效益較大化。
  我國煉鐵業麵臨多重製約
  目前,我國煉鐵工業發展受到資源、能源、環境的嚴重製約。新公布的國家環保標準已與世界水平接軌,企業要按照新環保標準進行經營,噸材成本約增加100元,而現在鋼鐵企業的經營已是微利。
  鋼鐵工業占全國總能耗的16%左右,而煉鐵係統占鋼鐵生產總能耗的70%左右,汙染物排放占90%左右,成本占75%左右。國家提出了能源總量控製目標,還提高了高爐煉鐵工序的能耗準入標準。因此,煉鐵係統要完成節能減排任務,降低生產成本,實現生產過程的環境友好。
   近年來,煉鐵原燃料質量下降,成分波動大,有害雜質含量升高,高爐生產不穩定,技術經濟指標惡化。轉變經營觀念,重視科學發展,優化爐料結構,努力降低 生產成本,提升企業市場競爭力成為煉鐵企業的當務之急。這就要求企業尊重冶金學基本原理,消除不科學煉鐵,進行優化煉鐵,從而獲得較好的指標和效能。
  注重操作觀念和操作技術的科學性
  轉變操作觀念,不再追求產量,要實現低成本、利潤較大化。目前,一批中小高爐操作采用大風量、高冶煉強度來實現高產,使燃料比上升。
   科學的高爐操作方針是通過降低燃料比來獲得高利用係數。高爐較好的冶煉強度在1.2t/m3·d左右。高於這個值,高爐產量會有所增加,但燃料比會升高, 成本也會升高。一些中小高爐采用大風量、高冶煉強度來實現高利用係數,是不正確的操作方針。噸鐵風耗高,燃料比必然高,也造成煉鐵工序能耗高。因此,中等 冶煉強度可獲得煉鐵較好的指標。
  優化高爐爐料結構,提高球團礦配比。提高球團礦配比,可有效提高高爐入爐料含鐵品位,促進煉鐵增產節焦。球團工 序能耗比燒結工序低1/3,提高球團礦配比,可有效降低煉鐵係統能耗。少生產燒結礦,可降低汙染物排放量及環保治理費用。提高球團礦配比,是我國煉鐵技術 的發展方向之一。
  進口球團礦和生產球團用精礦粉貴,是我國煉鐵球團配比降低的主要原因。據統計,我國生產的精礦粉約有一半是適宜生產球團的。企業應結合自身情況,研究好球團配比多少為較好的、如何生產中性球團礦、高爐操作如何適應高比例球團的調劑等問題。
   高爐是否進行中心加焦,取決於原燃料質量和高爐操作水平。高爐進行中心加焦的目的是調整煤氣流分布(實現爐料中心有煤氣通道,沒有死料柱),促進高爐順 行、高產。寶鋼不實行中心加焦,是因為寶鋼的原燃料質量較好,爐料透氣性好,可實現煤氣流均勻分布和高煤氣利用率、低燃料比。因此,是否進行中心加焦,要 取決於企業自身的原燃料質量和高爐操作水平。中心加焦的操作會使燃料比升高,主要是煤氣利用率下降所致。
  關注爐料有害雜質含量對高爐的副作用。目前,一些企業為降低采購成本,購買低品位劣質礦石,這種方法並不科學。特別是一些低價礦有害雜質含量高,大大超過《高爐煉鐵工藝設計規範》要求的標準,對高爐生產穩定和長壽產生較大的副作用,反而使企業生產損失較大。
   每個煉鐵企業應製定出允許爐料中有害雜質含量的標準,通過計算規定采購人員允許采購鐵礦石的質量標準。應科學評價鐵礦石,優化配礦,進行細致的技術經濟 計算,適度采購低品位劣質礦石(一般控製在20%~30%)。使用低於50%品位的鐵礦煉鐵,工序能耗達不到國家規定的能耗限額標準,汙染物排放也高。提 倡使用低價褐鐵礦,對高爐指標影響不大,還有降低成本的效果。
  努力提高熱風溫度。目前,我國煉鐵指標中與國際先進水平差距較大的是熱風溫度。 熱風溫偏低造成燃料比偏高(扣除入爐鐵品位的因素)。應高度重視高風溫對節能降成本的作用,風溫提高100℃,可降低燃料比15kg/t左右。高風溫是廉 價的能源(用45%高爐煤氣獲得),是提高能源利用效率的好方法。
  現在,我國已完全掌握了高風溫熱風爐(風溫>1200℃)的設計、選材、設備製造、安裝、操作、維護等技術。現有熱風爐要適時進行技術改造,使送風係統能夠承受高風溫。為降低建設投資購買低價劣質耐火材料,損失了長期高風溫,總體經濟上是不合適的。
   進行科學布料,提高煤氣利用率。現在,我國大多數高爐煤氣利用率不高,使燃料比升高,具有一定的節能潛力。CO2含量提高1%,煉鐵燃料比下降 4kg/t~5kg/t。提高CO2含量的辦法主要是進行科學布料,使煤氣流分布均勻。使用無料鍾設備要實現多環布料(大於8環),礦石和焦炭的角差在5 度左右。好的布料效果是:煤氣曲線呈雙燕形;爐頂料麵是一個大平台,中心有個小漏鬥;煤氣利用率較高。
  長壽技術的關鍵問題討論。使用銅冷卻壁後,高爐長壽問題已由軟熔帶轉移到爐缸。我國一些高爐出現的爐缸燒穿和側壁溫度升高的現象,突出反映了高爐長壽問題的嚴重性。
  高爐長壽是個係統工程,要從設計、選材、施工、操作、檢測、維護等多方麵進行深入研究。目前我國高爐普遍采用高冶煉強度、高利用係數生產,鐵水對爐缸的衝刷比較嚴重,各高爐爐缸用耐火材料質量參差不齊。各企業應根據自身具體情況,製定出科學實現高爐長壽的對策。
  注重裝備與工藝的適用性
   我國應控製4000m3以上高爐的建設。4000m3以上高爐要求的原燃料質量較高,特別是要求焦炭的熱性能指標要好,使生產成本升高。如首鋼京唐 5500m3高爐的焦炭質量優異,要比其他企業貴100元/噸左右。我國主焦煤資源緊張,價格高,生產高質量焦炭的代價大。
  熔融還原裝置的能 耗和成本競爭不過高爐流程。熔融還原裝置沒有熱風爐(高爐煉鐵有19%熱量是由熱風爐提供的),礦石直接還原多(高爐有50%左右是間接還原,礦石間接還 原是放熱反應),需要高質量的原燃料(價格高),用氧氣進行冶煉的設備壽命短、作業率低。筆者建議,我國不適合建設熔融還原裝置,應避免不必要的經濟損 失。
  薄壁爐襯的設計爐型不能等於高爐的操作爐型。薄壁爐襯技術的特點是壁磚合一、加強冷卻、節約耐材、節省投資、減少施工時間。就爐型設計而 言,采用薄壁爐襯技術的爐型應接近高爐的操作爐型,但不能等於高爐的操作爐型,要有一定的富裕量,允許在不同爐料質量、不同操作水平的條件下,在生產過程 中逐步形成合理爐型,實現高爐指標的較好的。
  注重原料使用的經濟性
  科學評價焦炭質量。焦炭熱性能測試是在特定條件下進行 的,與高爐內的條件完全不一樣(溫度、還原氣氛、停留時間等),焦炭的熱性能指標隻能是個參考值。焦炭質量優劣主要取決於煤的岩相指標,如J值、Y值、膠 質層、反射率等,而不是搗固煉焦、幹熄焦等。因此,科學配煤是焦炭質量的關鍵。從高爐風口取焦炭,化驗焦炭劣化程度(粒度組成、強度變化等),從而評判焦 炭質量、指導煉焦配煤的方法是科學的。在焦炭指標中M10是很重要的,一般希望M10指標小於7%,巨型高爐要小於6%。
  高爐煉鐵還應以精料 為基礎。科學評價鐵礦石的經濟性,不能隻看采購降低了成本,還要看高爐冶煉的效果,以及對煉鋼和軋鋼工序的影響。礦石的脈石中含SiO2、Al2O3高, 會降低其經濟性;礦石含有害雜質升高1%,冶煉要付出30元/噸~50元/噸的代價。煉鐵使用低價劣質礦石的比例應控製在20%~30%,否則高爐指標惡 化,燃料比升高,對降低成本不利。3000m3以上高爐的礦石入爐品位,應在58%以上,以求得效能較大化。
  科學使用MgO。鐵礦石含 Al2O3高,須要配加MgO,以提高爐渣的流動性和脫硫效率。大多數企業將MgO加入燒結礦中,出現燒結礦中MgO含量超過2.0%的現象。這會使燒結 礦質量下降,粉化率升高。為解決這個問題,燒結礦不應再加MgO,而將MgO加到球團礦中,或直接加入高爐中。
  科學評價搗固焦。筆者認為,搗 固焦化驗出的焦炭指標比頂裝焦的焦炭好是假象(與頂裝焦相比,應乘以0.85%係數)。其燃燒性不如頂裝焦的焦炭,造成高爐煤氣中CO含量降低,礦石間接 還原降低,出現燃料比升高、產量下降的現象。搗固焦不抗堿金屬侵蝕,易粉化。因此,建議3000m3以上的高爐慎用搗固焦。
  提倡進行經濟噴 煤。經濟噴煤量是指噴入高爐的煤粉能被高爐消化掉,不會隨高爐煤氣逸出爐外。煤粉的消化主要有兩個途徑:一是在風口前燃燒掉(高風溫、富氧、脫濕),二是 未燃燒的煤粉在上升過程中在直接還原區被消化掉(煤氣流分布合理、爐料透氣性好)。因此,要實現經濟噴煤量,除了提高風口前煤粉燃燒率以外,還要提高未燃 煤粉的消化能力,這與高爐煤氣流分布的形態密切相關。
  高爐合適的噴煤比是:提高噴煤比後,燃料比不升高,煤粉對焦炭的置換比高。提高噴煤比是高爐煉鐵的技術發展方向,也是降低煉鐵成本的有效措施之一。

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