通才3#爐低硅冶煉實(shí)踐

李亞光

(山西建邦集團(tuán)通才煉鐵廠)

摘  要  通過穩(wěn)定爐況，推行標(biāo)準(zhǔn)化操作，實(shí)現(xiàn)在高冶強(qiáng)下高爐生鐵[Si]控制在0.27%的，物理熱在1490以上的鐵水溫度，并實(shí)現(xiàn)良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

關(guān)鍵詞  高爐  強(qiáng)化冶強(qiáng)  低硅  高物理熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1 前言

高爐冶煉過程中生鐵含[Si]量的降低和穩(wěn)定是高爐冶煉條件和技術(shù)指標(biāo)的標(biāo)志性指標(biāo)，高爐進(jìn)行低硅冶煉，可以降低焦比，提高產(chǎn)量，改善生鐵質(zhì)量，從而改善經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，高爐重冶強(qiáng)的下的低硅生產(chǎn)更為重要，不僅使高爐生產(chǎn)指標(biāo)得到優(yōu)化，又可以給后道工序煉鋼帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益，入爐鐵水[Si]降低1%，煉鋼所需石灰石可降低3kg-5kg，氧氣單耗可降低0.8m3，因而無論從高爐節(jié)能降耗還是從操作工藝上講冶煉低硅生鐵有一定的優(yōu)勢。

通才3#高爐（1860m3）設(shè)東西2個(gè)鐵口，風(fēng)口24個(gè)。2019年4月16日停爐中修，中修高爐本體項(xiàng)目包括更換4層以上冷卻壁及爐殼，6月8日開爐復(fù)產(chǎn)。復(fù)產(chǎn)后各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷改善，富氧率由5%提高到7.12%，冶強(qiáng)不斷提高，7月份實(shí)現(xiàn)全月生鐵Si含量全月0.27%的控制目標(biāo)（見表1）

1 高爐進(jìn)行低硅冶煉的機(jī)理

高爐冶煉過程中，高爐鐵水中的硅主要來源于焦炭的灰分，礦石脈石、煤粉中的SiO2，代高爐煉鐵普遍認(rèn)為焦炭的灰分中的SiO2是高爐鐵水硅的主要來源。

(1) 在高爐冶煉過程中，硅(分子式為“Si”)主要是以SiO2形式存在，可是SiO2是非常穩(wěn)定的化合物，分解壓力很小，用CO還原SiO2幾乎是不可能的，只能用固體碳部分地還原SiO2，且SiO2還原的還原率僅為5％～10％[1]。

大量研究表明[1]，高爐內(nèi)硅(Si)還原主要是分兩步完成的：第一步是焦炭灰分中的SiO2與碳(C)反應(yīng)形成SiO蒸氣；第二步是隨著煤氣上升的SiO蒸氣被鐵珠吸收或吸附在焦炭塊上，被鐵中[C]和焦炭的C還原成Si，基本化學(xué)反應(yīng)如下：

SiO2+C＝SiO(g)+CO     

SiO+[C]＝[Si]+CO     

SiO+C＝[Si]+CO

(2) 在高爐冶煉過程中，(Si)被還原同時(shí)，還存在著[Si]被重新氧化成為(SiO2)的耦合反應(yīng)，該反應(yīng)發(fā)生在鐵滴穿過渣層時(shí)和在爐缸貯存的渣鐵界面上，基本化學(xué)反應(yīng)如下：

[Si]+2(FeO)＝(SiO2)+2［Fe］

[Si]+2(MnO)＝(SiO2)+2[Mn]      

[Si]+2(CaO)+2［S］＝(SiO2)+2(CaS) 

通才3#爐焦炭全部外購，干熄焦和水熄焦搭配使用，且比例不穩(wěn)定，全月干熄焦和水熄焦比例為67.44%：32.56%。干熄焦為混干焦炭，由三種焦炭混合，水熄焦為兩種焦炭，下為通才3#爐7月份焦炭成分分析（見表2）：

2 通才煉鐵廠對低硅冶煉的認(rèn)識

（1）低硅不低熱，保證熱量收支基本平衡和高爐安全生產(chǎn)運(yùn)行的情況下，既要穩(wěn)定低硅的鐵水，又要滿足生產(chǎn)的鐵水物理熱；全月生鐵Si含量平均0.27%，鐵水物理熱1490℃。（見圖1）

                        圖1  7月份3#爐鐵水硅與物理熱趨勢

（2）降硅不降質(zhì)，全月生鐵[S]含量平均控制在0.024%，充足的物理熱和穩(wěn)定的鐵水質(zhì)量為煉鋼提高生產(chǎn)節(jié)奏，降低輔料消耗創(chuàng)造了的良好的條件（見圖2）。

圖2  7月份生鐵成分分析匯總

3 通才3#爐降硅措施

（1）原料質(zhì)量管理方面，在生產(chǎn)中，高爐十分注重對低硅冶煉的過程控制，在入爐原料的把控上，煉鐵廠內(nèi)部緊抓細(xì)節(jié)。針對入廠焦炭品種較多的情況，內(nèi)部克服困難，做到及時(shí)取樣，分類歸置，燒結(jié)礦堿度及時(shí)通報(bào)，盡最大限度的保證入爐料的穩(wěn)定。對于燒結(jié)粒級5-10mm控制在28%以內(nèi)（見表3），對5-10mm超過28%的燒結(jié)倉做出相應(yīng)料序的調(diào)整，不讓料碎燒結(jié)直接布到中心；

（2）穩(wěn)定操作，對工長的日常操作做出規(guī)范化規(guī)定，操作上推行標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)化，量化管理。穩(wěn)定風(fēng)溫1170℃，班中料批誤差不允許超過2批，全班調(diào)煤次數(shù)控制在3次以內(nèi)，將操作對爐溫的波動(dòng)控制在最小范圍內(nèi)。只有穩(wěn)定的操作才有可能最大限度地減少爐況波動(dòng)，才有可能實(shí)現(xiàn)低硅生鐵的冶煉，將[Si]控制在最佳范圍內(nèi)；

（3）優(yōu)化上部調(diào)劑，提高煤氣利用率。①、利用皮帶上料優(yōu)勢，做好各種物料排序，礦采用燒結(jié)+塊礦+燒結(jié)+球團(tuán)+燒結(jié)的上料順序，焦炭采用水熄焦在前干熄焦在后的料序（圖3）。槽下勤觀察燒結(jié)粒度變化，并適當(dāng)對料碎倉做出料序變化；②、加強(qiáng)對布料工的監(jiān)督管控，設(shè)立布料準(zhǔn)確率趨勢（圖4），并對上班布料準(zhǔn)確率做出記錄登記，要求布料準(zhǔn)確率誤差控制在0.3圈以內(nèi)，并將該數(shù)據(jù)指標(biāo)并入槽下工的月底考核中，此舉大大提高了布料準(zhǔn)確率。

通過不斷的優(yōu)化措施，既保證邊緣和中心區(qū)兩條煤氣流順暢，又要適當(dāng)發(fā)展中心煤氣流，抑制邊緣氣流，提高煤氣利用率，為降低人爐焦比、進(jìn)行低硅冶煉創(chuàng)造了良好條件。3#爐的煤氣利用率有了明顯的提升，7月份全月煤氣利用率基本可保持在46.8%以上。

圖3  3#爐布料順序

圖4  礦和焦炭布料準(zhǔn)確率趨勢

（4）固定風(fēng)溫、高富氧及噴吹燃料的結(jié)合，通才公司煉鋼產(chǎn)能大于煉鐵產(chǎn)能，對高爐產(chǎn)量的要求比較高，3#爐的富氧率采用低壓氧氣和高壓氧氣配合的富氧方式，富氧率最高達(dá)到7.12%，在大富氧的情況下提高煤比為降硅創(chuàng)造了條件，隨著煤比的提高，人爐焦比逐步降低，每批爐料裝人的焦炭量相應(yīng)減少，隨之焦炭帶人爐內(nèi)的灰分也相應(yīng)減少；其次由于提高噴煤量可以降低風(fēng)口前理論燃燒溫度，從而抑制SiO2的還原和SiO氣體的產(chǎn)生。3#爐盡量發(fā)揮噴煤最大能力，可保持小時(shí)噴煤量在36t。制定合理的燒爐制度，保證合理風(fēng)溫使用水平，風(fēng)溫穩(wěn)定在1170℃。

（5）量化爐外管理，及時(shí)排凈爐內(nèi)渣鐵，減少渣鐵在爐內(nèi)的積存時(shí)間是進(jìn)行低硅冶煉的有利保證。3#爐對爐前的打泥量，開口的方式和出鐵間隔時(shí)間都做出明確的要求，爐前的鐵口合格率提升明顯，中修后3#爐爐前爐次由中修前的18次/天降到14次/天，為爐內(nèi)操作提供了穩(wěn)定的基礎(chǔ)，為降硅打下了基礎(chǔ)。

（6）大礦批的使用，大礦批能夠使?fàn)t腰的焦窗加厚，有利于減少界面效應(yīng)，提高負(fù)荷及穩(wěn)定煤氣流，3#爐通過技術(shù)攻關(guān)礦批由中修前的40t擴(kuò)至50t，大礦批提高煤氣利用率，為降硅提供了基礎(chǔ)。

（7）提高頂壓，提高頂壓一可以降低高爐內(nèi)煤氣流速，增加煤氣在爐內(nèi)停留時(shí)間，改善煤氣流分布，提高煤氣利用率，降低焦比，減少焦炭灰分的人爐量。二是提高爐頂壓力可以抑制SiO2的氣化反映，減少SiO氣體的產(chǎn)生，降低硅(Si)的還原率。三是提高爐頂壓力可以抑制爐內(nèi)的焦炭的直接還原，減少高爐高溫區(qū)域焦炭的反應(yīng)消耗，鞏固焦炭對其灰分中SiO2的束縛，降低SiO2被還原的概率。四是提高爐頂壓力可以加快冶煉進(jìn)程，減少SiO2在爐內(nèi)的滯留時(shí)間。3#爐頂壓穩(wěn)定使用在240kpa，高頂壓為低硅冶煉創(chuàng)造了良好的條件

（8）造渣制度的控制，低硅冶煉必須適當(dāng)提高爐渣堿度。提高爐渣堿度后，可以提高高爐內(nèi)軟熔帶的熔化溫度，適當(dāng)降低軟熔帶的位置，縮小滴落帶的空間范圍，縮短液體渣鐵在滴落帶的滯留時(shí)間，減少硅(Si)的還原；二是可以促進(jìn)[Si]被重新氧化成為(SiO2)的耦合反應(yīng)；三是有利于提高爐渣的脫硫能力和爐缸的熱量貯備等。在保證順行的前提下，適當(dāng)提高爐渣堿度。全月3#爐爐渣堿度控制在1.27倍，鎂鋁比控制在0.69（見表4），為低硅冶煉創(chuàng)造了條件。

（9）送風(fēng)制度的控制，3#爐風(fēng)機(jī)型號AV63-15，風(fēng)機(jī)能力已用盡。送風(fēng)面積由原來的0.2343㎡縮小到0.2316㎡，鼓風(fēng)動(dòng)能達(dá)到14500kj/s以上，充足的動(dòng)能為打開中心創(chuàng)造了條件。

4 結(jié)語

通才3#爐通過改善焦炭質(zhì)量、優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)、調(diào)整操作制度等多種措施進(jìn)行低硅冶煉，保證人爐焦比穩(wěn)步降低，極大地推進(jìn)了高爐整體技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的雙贏目標(biāo)。

（1）降硅是一個(gè)系統(tǒng)工程，精料是關(guān)鍵，只有保證精料入爐，提高焦炭質(zhì)量是高爐實(shí)現(xiàn)低硅冶煉的物質(zhì)基礎(chǔ)；

（2）穩(wěn)定高爐的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，盡可能的減少人為因素對爐況的波動(dòng)，也是降硅的保障；

（3）固定煤量操作，對穩(wěn)定煤氣流減少渣皮脫落，是冶煉低硅生鐵的有效措施；

（4）提高爐頂壓力，有利于降低焦比、提高煤氣利用率，是實(shí)現(xiàn)低硅冶煉的有效途徑。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 王筱留編.高爐煉鐵知識問答.北京.冶金工業(yè)出版社.2004.(51.440).