增加高鋁礦下的1#高爐冶煉

宮文壘，朱明琦

(萊鋼集團型鋼煉鐵廠，山東 萊蕪271104)

鋼鐵行業受產能過剩等條件影響，目前市場表現低迷。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、高鋁等低價位礦種成為一個趨勢。萊鋼1#1 880m3高爐自2013年1月起，入爐燒結礦中試配加某高鋁礦種。由于高鋁礦的冶金特性，在前期出現了渣鐵黏稠、燃料比升高、爐缸堆積等問題，嚴重影響了爐況穩定順行，導致預期的降本增效的目標難以實現，增加配比工作也一度停滯。

針對高鋁礦對冶煉的影響特點，1#高爐從操作制度上入手，對原料入爐、布料、造渣、送風、出鐵等實行全過程優化調整。經過一段時間的摸索和總結，現在高爐基本保持了穩定順行，高鋁礦配加比例不斷增加，有力的提高了企業的盈利能力。

1 高鋁燒結礦對高爐冶煉的影響

1.1 燒結礦性能變化

配加高鋁礦后，燒結礦的轉鼓指數與Al2O3的質量分數基本呈線性反比關系，平均下降2%，低溫還原粉化率(RDI)則升高。在化學成分方面，Al2O3的質量分數由配加前的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。根據文獻和生產實踐，m(Al2O3)/m(SiO2)在0.35左右是有利于四元系針狀交織結構的鐵酸鈣的形成，Al2O3的質量分數過高，則有助于玻璃質的形成，使燒結礦的強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

高鋁燒結礦強度低，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］，因而干擾渣皮穩定存在，導致冷卻壁溫度大幅波動。

1.3 爐渣黏度的影響

Al2O3是高熔點酸性脈石，含量增加會使爐渣流動性變差。本文實驗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的質量分數增加爐渣黏度值增加;(2)渣系黏度值與溫度的呈強負相關，在溫度＞1 510℃時，兩種黏度均小于0.30Pa·S，說明高溫區域爐渣仍能保持正常的流動性。

圖1 不同Al2 O3下的渣黏度對比

1.4 爐缸工作影響

由于爐腹爐渣黏度增大，在爐缸中滯留時間延長，爐缸環流減弱，因此在送風制度不變的情況下，極易引起爐缸堆積。特別是1#高爐目前正處于常規護爐階段，配加鈦球本身對爐缸熱量要求較高，而Al2O3的質量分數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工作不均勻，鐵口深度普遍加深，憋瘋憋鐵加劇。

1.5 護爐及冷卻壁影響

風口小套損壞加劇，非計劃休風率比配加前平均增加20%～25%。其中絕大多數是下部熔損，這與高鋁引起的爐缸堆積相印證。頻繁的休復風嚴重擾亂了高爐冶煉進程，造成了冷卻壁溫度持續升高，爐溫波動大，熱制度失常。同時，持續上升的爐缸溫度迫使增加護爐鈦球入爐量，客觀上又造成了渣鐵排放難度加大，進而惡化了爐況，增加恢復爐況的難度，形成了惡性循環。

2 技術構想及應對措施

針對高鋁的冶煉特點，我們認為引導氣流的合理分布，保持充沛的渣鐵熱量，穩定而合理的鼓風動能吹透中心，及時出凈渣鐵等是有效的手段，因此對相應的操作制度進行如下調整。

2.1 終渣堿度的控制

根據堿度與爐渣黏度的關系，提高二元堿度，爐渣黏度升高。理論上，配加高鋁礦時適當降低二元堿度有利于改善流動性，因此在實踐中，按照Al2O3的質量分數每升高2%，降低R20.05的比例進行調整。這樣調整的依據是:(1)目前在R2=1.15，Al2O3=16%左右時，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，而爐渣的流動性大為改善;(2)在高鋁的下，MgO的作用凸顯，1#高爐曾經將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 布料制度調整

高鋁條件下的冶煉首先是改善透氣性，因而必須實現合理的煤氣流分布。在實踐中，我們總結對于大高爐發展中心氣流為先，穩定邊緣氣流為輔。為實現這個目標，需要采用大的礦角差控制合理的中心無礦區，同時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°。布料矩陣逐步調整為該料制的特點為中心氣流強勁，煤氣利用也很好，頂溫帶窄，十字測溫中心溫度達到500～600℃，透氣性指數達到25以上。

2.3 送風制度調整

送風制度調整的標準是要保證吹透中心，加快中心死料柱的置換速度，減少高鋁爐渣的滯留時間，合理增加爐缸渣鐵環流速度，活化爐缸的工作均勻狀態，1#高爐通過縮小風口直徑和替換長風口，目前風速穩定在＞265m/s，鼓風動能＞12 200kJ/s，取得了較好的效果。

2.4 合理的鈦球入爐量

因為處于爐役后期的護爐階段，為保證安全生產，鈦球的配加不可能停止。所以，為減少鈦球與Al2O3對渣鐵黏度的疊加作用，只有最大程度上減少鈦球的入爐量。根據生產中鈦球的入爐量和鐵中含鈦量的關系，1#高爐在安全性和經濟性中做出平衡，確定為200 Kg/P，這樣爐溫［Si］=0.5時，鐵中［Ti］=0.9以上，基本保證了護爐需要，同時較少的影響流動性。

2.5 熱制度管理

保證合理適宜的熱量也是應對高鋁礦的重要方面，前文指出熱量達到1 510℃可有效降低渣黏度，改善流動性;其次，充沛的熱量也保證了爐缸的活躍度，促進鈦還原，提高護爐效果。

2.6 爐前出鐵管理

配加高鋁礦后，爐況的抗波動性明顯變差，對風量、風壓的波動敏感。因此在生產中要特別關注及時排放渣鐵，杜絕憋瘋憋鐵造成的爐缸堆積等問題。所以要求爐前實現零間隔出鐵，同時監控出鐵速度，低于正常值(3.5t/min)20%以上時，立即雙場出鐵。從一個階段的實施效果看，基本杜絕了憋鐵憋風，有力的保證了爐況順行。

3 總結

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

(2)高鋁礦配加將長期作為一個攻關課題存在于今后的冶煉中，總結這段時間的冶煉實踐，證明在終渣Al2O317%以下，通過操作制度的優化，是可以實現爐況的穩定順行。另外有資料指出在18%～19%水平下也可以保證冶煉進程［4］，說明在配加量上還有進一步挖掘的潛力。

(3)一般認為在高鋁下增加MgO的質量分數，提高R3能極大改善高爐順行。1#高爐的實踐中也得到了證明，前文所述，經過實驗最理想的［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，應較多的開展增加［MgO］的研究，進一步優化爐料結構。

［1］周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊.冶金工業出版社.2003:31－35.

［2］秦學武，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.濟鋼1750m3高爐高Al2O3爐渣性能研究與冶煉實踐.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