王強  田蘇東  孫萬明  田利國

(永洋特鋼集團煉鐵廠  河北  邯鄲 056000)

摘 要：永洋特鋼集團煉鐵廠研究了燒結礦在不同的MgO含量條件下對燒結性能的影響,并對高爐爐渣鎂鋁比的降低進行了實踐。實現了中大型高爐爐渣鎂鋁比在0.37—0.46理論最低條件下的高爐長期穩定順行及指標優化, 高爐爐渣鎂鋁比控制水平在行業內同級別高爐處于領先水平，通過降低鐵水成本增強了企業競爭力,創造了較大經濟效益。

關鍵詞：永洋特鋼集團煉鐵廠；低鎂鋁比； MgO ; 燒結質量 ;爐渣粘度；爐渣堿度。

1  前言

隨著國內優質鐵礦資源比例使用逐步減少和市場壓力的逐步增大，努力降低鐵水成本成為鐵前核心工作內容，通過配加高鋁的鐵礦石降低成本是降低鐵水成本的重要手段。但是高爐使用高Al₂O₃鐵礦石后高爐爐渣(Al₂O₃)逐步增加，高(Al₂O₃)爐渣給高爐操作帶來了困難，甚至個別高爐出現難行問題，因此部分高爐操作者提高爐渣(MgO)控制水平降低爐渣黏度為解決高(Al₂O₃)爐渣冶煉問題成為常態。隨著渣中(MgO)的添加，各廠的鎂鋁比控制水平也高低不一，高的0.6甚至0.7以上造成了不必要的浪費,使得探討高爐爐渣適宜鎂鋁比（MgO/Al₂O₃%）的問題日漸凸顯。很多學者對(MgO)具有改善爐渣黏度功效的歷史演變過程及鎂鋁比問題進行了非常有益的探討,永洋特鋼集團煉鐵廠在生產中不斷優化逐步實踐，實現了在0.37—0.45低鎂鋁比條件下的高爐長期穩定運行及指標優化，降低了生鐵成本。

2  永洋特鋼集團煉鐵廠對低鎂鋁比冶煉進行的工業實踐:

永洋特鋼集團煉鐵廠一期退城搬遷項目于2017年10月投產，主要生產裝備是一座1260m³高爐和一臺180m²燒結機。公司在2022年初建立了鐵前實驗室，煉鐵廠結合公司技術中心開展了一系列的研究工作。

2.1  燒結礦降低MgO 含量之后的對燒結冶金性能的影響研究：

對燒結礦不同的MgO 含量做的部分實驗數據匯總情況,具體數據見表1及表2。

表1  部分實驗燒結成分和還原性及轉鼓強度匯總表

表2  部分燒結礦燒結實驗室研究冶金性能數據匯總表：

 通過以上實驗數據可發現降低燒結礦氧化鎂之后燒結低溫還原粉化率呈現增高趨勢,在2.0%以下影響不大，但是燒結強度影響不明顯。

2.2  實現低鎂鋁比冶煉采取的主要措施：

2.2.1  對實際高爐爐渣成分的研究：

根據東北大學沈峰滿教授針對高Al₂O₃%鐵礦石高爐冶煉開展的適宜鎂鋁比理論與實踐的研究，應用相圖理論分析，并結合實驗室試驗研究和現場實踐，構建的協同優化—功效最大化的適宜鎂鋁比理論體系得到的結論：

定量給出了適宜鎂鋁比三段式精細化控制方針:①當爐渣Al₂O₃14%時,爐渣的鎂鋁比不受限,可根據原燃料條件和生產成本等條件添加MgO;②當爐渣Al₂O₃=15%～17%時,爐渣適宜的鎂鋁比為0.40～0.50,但需注意爐渣對溫度的敏感性;③當爐渣Al₂O₃18%時,爐渣適宜的鎂鋁比為0.45～0.55.

結合圖1的相圖分析對于（Al2O3）=15%~17%爐渣，也可以得到結論滿足爐渣黏度為0.3~0.4Pa•s的鎂鋁比為0.35~0.8。因此為了在確保高爐正常冶煉前提下最大限度地降低生產成本與工序能耗，適宜的鎂鋁比應為0.4~0.5。

SiO₂-CaO-Al₂O₃-MgO渣系等黏度圖（1500℃，SiO₂=35%)

圖1

永洋特鋼集團煉鐵廠爐渣成分（SiO2）、（CaO）（Al₂O₃）在此范圍內適用該相圖。從圖1上可以看出，在一定的范圍內降低（MgO），適當提升堿度R_2，可以維持粘度不變,因此理論上降低爐渣鎂鋁比是可行的。

在理論研究的基礎上煉鐵廠進行了工業實踐,具體指標見下圖:

2021年4月以來永洋特鋼煉鐵廠高爐爐渣堿度和鎂鋁比實際控制水平：

圖2、永洋特鋼煉鐵廠高爐爐渣成分圖（2021年4月到2022年8月）

圖3、2022.4.16典型日爐渣成分

圖4、2022.8.26典型日爐渣成分

從圖2上可以看出永洋特鋼集團煉鐵對于鎂鋁比控制在0.37—0.50的區域，始終處于較低水平，并且呈現逐步降低的趨勢。在2022年4月16日最低0.37，圖4是高爐爐渣成分的典型日水平控制保持在0.44-0.46水平。此期間始終保持了爐況穩定順行，未發生爐況問題。

2.2.2  原料管理方面的主要措施:堅持精料方針，確保原料條件穩定:

針對高鋁爐渣所帶來的的透氣性劣化問題，從原料入手，按照原料管理“高、穩、勻、凈、熟、小”的原則認真做好原料管理。公司層面的原料管理，結合公司制定了《鐵前用料采購標準以及讓步接收條件》從采購上確保原料穩定。煉鐵廠內部制定了《煉鐵廠原料管理辦法》，形成廠級、車間、班組，三級立體管理體系，每一級都有具體負責人和具體負責任務，而且要求下到工序對上到工序延伸管理。確保無論是原料進廠還是生產過程中出現質量問題第一時間發現，第一時間處理。避免因為原料波動問題影響高爐。

2.2.3  操作制度上的調整：

送風制度上的調整:逐步縮小風口面積，由開爐初期全部22個直徑115mm風口，逐步減少到5個115mm風口，其余均是110mm風口。標準風速260m/s以上，實際風速280m/s以上，鼓風動能在12000kg.m/s確保了爐缸活躍。為提高渣鐵物理熱風溫逐步提升穩定在1240 ℃以上。

布料矩陣的逐步優化，對于布料上堅持穩定中心照顧邊緣的原則對于布料矩陣逐步優化。目前長期使用的布料矩陣如下：

表3  高爐典型布料矩陣：

遇檢修以及因外部原因長時間慢風，直接去掉最外環礦，以疏導邊緣，利于爐況穩定以及快速恢復。

2.2.4、高爐工長操作上加強管控：

鎂鋁比降低后爐渣流動性變差，特變是低熱狀態下更加明顯，充足爐缸熱量為保證爐渣流動性保持順行第一保障。操作上適當提升二元堿度確保脫硫效果和鐵水熱量為降低成本熱量不能控制過高，否則會造成一定浪費，物理熱最佳控制范圍1485-1500 ℃，這樣使高爐操作空間變窄，因此對三班操作進行了統一要求，按照標準化操作原則制定了詳細的操作方針。典型的操作方針如下：

表4  高爐常用操作方針表

2.2.5、強化出鐵組織：

爐前出鐵質量是爐況的重要保障，爐前鐵口保持深度3.2-3.4m，鐵間隔由15分鐘縮短到10分鐘以內，鉆頭直徑由45mm改為38mm螺紋鋼,確保及時排凈渣鐵。低鎂鋁比冶煉若渣鐵熱量不足，出現爐溫波動會導致渣鐵排放困難等情況，此時爐前可適當重疊出鐵確保出凈渣鐵。

通過以上的管控措施永洋特鋼集團煉鐵廠實現了長期低鎂鋁比冶煉和技術指標的進步一年來主要指標匯總如下：

表5、高爐近一年指標匯總：

3  經濟效益計算：

燒結方面的效益：降低高爐渣鎂添加是通過燒結少加溶劑生白云粉實現的，燒結礦在堿度不變的情況下可以增加白灰配比。這樣利于使燒結產量增加，從而降低了燒結加工費用，而且減少了生溶劑降低了燒結燃耗，最終結果燒結品位提升。高爐方面：減少高爐渣鎂相當于降低了高爐渣量，按照15.5%(Al₂O₃)爐渣行業常見控制水平高爐爐渣（MgO）由9%降低到渣鎂7%對比，燒結氧化鎂可降低0.5%，品位相應提升0.5%以上，高爐綜合入爐品位相當于提升約0.35%，噸鐵約可降低3.7公斤燃料比，按照目前燃料價格核算噸鐵效益約9.6元/噸（不含稅）。一座1260m³高爐年效益約1500萬元，效益相當可觀，而且這不包括燒結的效益。而且降低高爐燃料比和燒結燃料消耗也符合目前低碳煉鐵的方向。

4  結論：

4.1  降低燒結礦氧化鎂對燒結低溫還原粉化率影響較大。

4.2  采取綜合措施高爐實現爐渣鎂鋁比在0.37-0.45的區間長期冶煉是完全可行的，綜合措施包括下部調劑、上部調劑、以及出鐵和造渣制度，而且特別需要適當提高爐渣堿度，加強原料管理以及操作把控。

4.3  高爐生產采取低鎂鋁比操作可明顯降低鐵水成本，符合低碳煉鐵方向，經濟效益非?？捎^。

5  下一步努力方向：進一步降低鎂鋁比控制水平向理論最低逐步接近。

參考文獻

[1]  沈峰滿 姜鑫 高強健 鄭海燕 高爐爐渣適宜鎂鋁比的理論基礎[J].煉鐵2019,02,:5-8