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科学炼铁应注意哪些要点?

浏览次数: 日期:2017年10月11日 11:13

  目前,我国钢铁生产能力已达到11亿吨,过剩约3亿吨,产能利用率为76%,尚有一批待淘汰落后的炼铁生产设备。国家提出要严格控制钢铁产能的增长,还要加大化解产能过剩的力度。钢铁企业过去是有产量就有效益,现在则是进入了微利时代,有些企业甚至处于亏损状态,产量越大亏损越多。因此,炼铁企业不应再以追求产量为主,而应提倡优化生产指标、推动节能减排、实现效益最大化。

  我国炼铁业面临多重制约

  目前,我国炼铁工业发展受到资源、能源、环境的严重制约。新公布的国家环保标准已与世界水平接轨,企业要按照新环保标准进行经营,吨材成本约增加100元,而现在钢铁企业的经营已是微利。

  钢铁工业占全国总能耗的16%左右,而炼铁系统占钢铁生产总能耗的70%左右,污染物排放占90%左右,成本占75%左右。国家提出了能源总量控制目标,还提高了高炉炼铁工序的能耗准入标准。因此,炼铁系统要完成节能减排任务,降低生产成本,实现生产过程的环境友好。

  近年来,炼铁原燃料质量下降,成分波动大,有害杂质含量升高,高炉生产不稳定,技术经济指标恶化。转变经营观念,重视科学发展,优化炉料结构,努力降低生产成本,提升企业市场竞争力成为炼铁企业的当务之急。这就要求企业尊重冶金学基本原理,消除不科学炼铁,进行优化炼铁,从而获得最佳指标和效能。

  注重操作观念和操作技术的科学性

  转变操作观念,不再追求产量,要实现低成本、利润最大化。目前,一批中小高炉操作采用大风量、高冶炼强度来实现高产,使燃料比上升。

  科学的高炉操作方针是通过降低燃料比来获得高利用系数。高炉最佳冶炼强度在1.2t/m3·d左右。高于这个值,高炉产量会有所增加,但燃料比会升高,成本也会升高。一些中小高炉采用大风量、高冶炼强度来实现高利用系数,是不正确的操作方针。吨铁风耗高,燃料比必然高,也造成炼铁工序能耗高。因此,中等冶炼强度可获得炼铁最佳指标。

  优化高炉炉料结构,提高球团矿配比。提高球团矿配比,可有效提高高炉入炉料含铁品位,促进炼铁增产节焦。球团工序能耗比烧结工序低1/3,提高球团矿配比,可有效降低炼铁系统能耗。少生产烧结矿,可降低污染物排放量及环保治理费用。提高球团矿配比,是我国炼铁技术的发展方向之一。

  进口球团矿和生产球团用精矿粉贵,是我国炼铁球团配比降低的主要原因。据统计,我国生产的精矿粉约有一半是适宜生产球团的。企业应结合自身情况,研究好球团配比多少为最佳、如何生产中性球团矿、高炉操作如何适应高比例球团的调剂等问题。

  高炉是否进行中心加焦,取决于原燃料质量和高炉操作水平。高炉进行中心加焦的目的是调整煤气流分布(实现炉料中心有煤气通道,没有死料柱),促进高炉顺行、高产。宝钢不实行中心加焦,是因为宝钢的原燃料质量较好,炉料透气性好,可实现煤气流均匀分布和高煤气利用率、低燃料比。因此,是否进行中心加焦,要取决于企业自身的原燃料质量和高炉操作水平。中心加焦的操作会使燃料比升高,主要是煤气利用率下降所致。

  关注炉料有害杂质含量对高炉的副作用。目前,一些企业为降低采购成本,购买低品位劣质矿石,这种方法并不科学。特别是一些低价矿有害杂质含量高,大大超过《高炉炼铁工艺设计规范》要求的标准,对高炉生产稳定和长寿产生较大的副作用,反而使企业生产损失较大。

  每个炼铁企业应制定出允许炉料中有害杂质含量的标准,通过计算规定采购人员允许采购铁矿石的质量标准。应科学评价铁矿石,优化配矿,进行细致的技术经济计算,适度采购低品位劣质矿石(一般控制在20%~30%)。使用低于50%品位的铁矿炼铁,工序能耗达不到国家规定的能耗限额标准,污染物排放也高。提倡使用低价褐铁矿,对高炉指标影响不大,还有降低成本的效果。

  努力提高热风温度。目前,我国炼铁指标中与国际先进水平差距最大的是热风温度。热风温偏低造成燃料比偏高(扣除入炉铁品位的因素)。应高度重视高风温对节能降成本的作用,风温提高100℃,可降低燃料比15kg/t左右。高风温是廉价的能源(用45%高炉煤气获得),是提高能源利用效率的好方法。

  现在,我国已完全掌握了高风温热风炉(风温>1200℃)的设计、选材、设备制造、安装、操作、维护等技术。现有热风炉要适时进行技术改造,使送风系统能够承受高风温。为降低建设投资购买低价劣质耐火材料,损失了长期高风温,总体经济上是不合适的。

  进行科学布料,提高煤气利用率。现在,我国大多数高炉煤气利用率不高,使燃料比升高,具有一定的节能潜力。CO2含量提高1%,炼铁燃料比下降4kg/t~5kg/t。提高CO2含量的办法主要是进行科学布料,使煤气流分布均匀。使用无料钟设备要实现多环布料(大于8环),矿石和焦炭的角差在5度左右。好的布料效果是:煤气曲线呈双燕形;炉顶料面是一个大平台,中心有个小漏斗;煤气利用率较高。

  长寿技术的关键问题讨论。使用铜冷却壁后,高炉长寿问题已由软熔带转移到炉缸。我国一些高炉出现的炉缸烧穿和侧壁温度升高的现象,突出反映了高炉长寿问题的严重性。

  高炉长寿是个系统工程,要从设计、选材、施工、操作、检测、维护等多方面进行深入研究。目前我国高炉普遍采用高冶炼强度、高利用系数生产,铁水对炉缸的冲刷比较严重,各高炉炉缸用耐火材料质量参差不齐。各企业应根据自身具体情况,制定出科学实现高炉长寿的对策。

科学炼铁

  注重装备与工艺的适用性

  我国应控制4000m3以上高炉的建设。4000m3以上高炉要求的原燃料质量较高,特别是要求焦炭的热性能指标要好,使生产成本升高。如首钢京唐5500m3高炉的焦炭质量优异,要比其他企业贵100元/吨左右。我国主焦煤资源紧张,价格高,生产高质量焦炭的代价大。

  熔融还原装置的能耗和成本竞争不过高炉流程。熔融还原装置没有热风炉(高炉炼铁有19%热量是由热风炉提供的),矿石直接还原多(高炉有50%左右是间接还原,矿石间接还原是放热反应),需要高质量的原燃料(价格高),用氧气进行冶炼的设备寿命短、作业率低。笔者建议,我国不适合建设熔融还原装置,应避免不必要的经济损失。

  薄壁炉衬的设计炉型不能等于高炉的操作炉型。薄壁炉衬技术的特点是壁砖合一、加强冷却、节约耐材、节省投资、减少施工时间。就炉型设计而言,采用薄壁炉衬技术的炉型应接近高炉的操作炉型,但不能等于高炉的操作炉型,要有一定的富裕量,允许在不同炉料质量、不同操作水平的条件下,在生产过程中逐步形成合理炉型,实现高炉指标的最佳。

  注重原料使用的经济性

  科学评价焦炭质量。焦炭热性能测试是在特定条件下进行的,与高炉内的条件完全不一样(温度、还原气氛、停留时间等),焦炭的热性能指标只能是个参考值。焦炭质量优劣主要取决于煤的岩相指标,如J值、Y值、胶质层、反射率等,而不是捣固炼焦、干熄焦等。因此,科学配煤是焦炭质量的关键。从高炉风口取焦炭,化验焦炭劣化程度(粒度组成、强度变化等),从而评判焦炭质量、指导炼焦配煤的方法是科学的。在焦炭指标中M10是最重要的,一般希望M10指标小于7%,巨型高炉要小于6%。

  高炉炼铁还应以精料为基础。科学评价铁矿石的经济性,不能只看采购降低了成本,还要看高炉冶炼的效果,以及对炼钢和轧钢工序的影响。矿石的脉石中含SiO2、Al2O3高,会降低其经济性;矿石含有害杂质升高1%,冶炼要付出30元/吨~50元/吨的代价。炼铁使用低价劣质矿石的比例应控制在20%~30%,否则高炉指标恶化,燃料比升高,对降低成本不利。3000m3以上高炉的矿石入炉品位,应在58%以上,以求得效能最大化。

  科学使用MgO。铁矿石含Al2O3高,须要配加MgO,以提高炉渣的流动性和脱硫效率。大多数企业将MgO加入烧结矿中,出现烧结矿中MgO含量超过2.0%的现象。这会使烧结矿质量下降,粉化率升高。为解决这个问题,烧结矿不应再加MgO,而将MgO加到球团矿中,或直接加入高炉中。

  科学评价捣固焦。笔者认为,捣固焦化验出的焦炭指标比顶装焦的焦炭好是假象(与顶装焦相比,应乘以0.85%系数)。其燃烧性不如顶装焦的焦炭,造成高炉煤气中CO含量降低,矿石间接还原降低,出现燃料比升高、产量下降的现象。捣固焦不抗碱金属侵蚀,易粉化。因此,建议3000m3以上的高炉慎用捣固焦。

  提倡进行经济喷煤。经济喷煤量是指喷入高炉的煤粉能被高炉消化掉,不会随高炉煤气逸出炉外。煤粉的消化主要有两个途径:一是在风口前燃烧掉(高风温、富氧、脱湿),二是未燃烧的煤粉在上升过程中在直接还原区被消化掉(煤气流分布合理、炉料透气性好)。因此,要实现经济喷煤量,除了提高风口前煤粉燃烧率以外,还要提高未燃煤粉的消化能力,这与高炉煤气流分布的形态密切相关。

  高炉合适的喷煤比是:提高喷煤比后,燃料比不升高,煤粉对焦炭的置换比高。提高喷煤比是高炉炼铁的技术发展方向,也是降低炼铁成本的有效措施之一。

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