２０１０年第３期 钢铁 总１１５期 八钢２号高炉使用高锌负荷原料冶炼生产实践 李维浩，李涛 （宝钢集团八钢公司炼铁分公司） 摘要：对八钢２号高炉在低成本战略下，使用高锌负荷人炉原料冶炼进行总结分析。为控制炉内还原气氛 及温度分布，高炉操作兼顾两道气流排锌及活跃炉缸为中心，强化精细化管理，确保高炉稳定顺行。 关键词： 高炉；高锌原料；生产实践 中图分类号：ＴＦ５４２￣．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—４２２４（２０１０）０３—加２５—０５ Ｓｍｅｌｔｉｎｇ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｌｏａｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｚｎ－ｃｏｎｔｅｎｔ ｆｏｒ Ｎｏ．２ ＢＦ ｉｎ Ｂａｙｉ Ｓｔｅｅｌ ＬＩ Ｗｅｉ—ｈａｏ．ＬＩ Ｔａｏ （Ｉｒｏｎｍａｋｉｎｇ Ｂｒａｎｃｈ，Ｂａｙｉ Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｂａｏｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｗ－ｃｏｓｔ ｓｔｒａｔｅｇｙ，ｓｍｅｌｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ Ｚｎ－ｃｏｎｔｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａ１．Ｎｏ．２，ＢＦ．ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｈｉ ｇｈ Ｚｎ ｌｏａｄｉｎｇ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｆｕｒｎａｃｅ ｓｍｅｌｔｉｎｇ ｏｆ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｓｔｉｂｕｔｒｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｒｎａｃｅ，ｚｉｎｃ ａｉｒ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｗｉｈ ｔｔｗｏ ｓｔｒｅａｍｓ ａｎｄ ａｃｔｉｖｅ ｈｅａｒｔｈ ａｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｉｎ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｉｔｓ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｈｅ ｓｔａｂｉｔｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ＢＦ．ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒ￣：ＢＦ；ｈｉｇｈ Ｚｎ－ｃｏｎｔｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ；ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ １ 概况 为降低钢铁生产成本，八钢炼铁生产通过烧结 配加高炉煤气布袋除尘灰降低原料成本，以达到降 低生铁成本的目的。在降低原料成本的同时，原料 质量也受到影响，人炉原料锌含量明显上升。文章 介绍了在高锌原料入炉条件下，２号３８０ｍ 高炉操 作制度及参数在保证高炉顺行的前提下，以控制炉 内还原气氛及温度分布，高炉操作兼顾两道气流排 锌及活跃炉缸为中心，强化精细化管理，改善高 炉经济技术指标，实现了最大限度降低生铁成 本目的。 ３ 高炉操作制度选择及确定 高炉操作思路：根据有害元素人２号高炉的状 况，及时调整高炉操作思路，工作中心围绕高炉稳定 顺行进行。根据有害元素人炉负荷增加对高炉冶炼 的影响，重点预防炉腹结厚、炉身结瘤、煤气上升管 ２ 高炉有害元素入炉情况 自２００９年４～５月因烧结配加高炉煤气布袋除 尘灰，高炉烧结系统造成锌元素循环富集，高炉入炉 锌负荷较前期上升一倍，具体数据见图１。 堵塞及炉缸堆积，最大限度改善高炉生产技术经济 指，降低生铁成本。 ３．１ 根据锌在炉内行为，确定煤气流及温度分布 锌是一种银白色金属，２０￣（２时的比重为 联系人：李维浩，男，４７岁，炼铁主任工程师，乌鲁木齐（８３００２２）宝钢集团八钢公司炼铁分公司高炉分厂 Ｅ－ｍａｉｈ Ｌｉｗｈ＠ｂｙｇｔ．ｔｏｍ．ｃａ ２０１０年第３期 钢铁 总１１５期 ７．１３３ｇ／ｃｍ ，Ｚｎ的熔点为４１９．５￣Ｃ，Ｚｎ的沸点为 ９０６￣Ｃ。锌常以ＺｎＳ形式存在于矿石中，有时也呈碳 酸盐或硅酸盐形式。人炉后分解成为氧化物ＺｎＯ，随 炉料下降，在ＣＯ／ＣＯ２＝ｌ～５的条件下，于ＩＯ００￣Ｃ以 上的高温区还原成ｚｎ，蒸发进人煤气，升至高炉中、 上部又被氧化成ＺｎＯ，一部分随煤气逸出，另一部分 粘附在炉料上，又下降而被还原、气化，形成循环。锌 在高炉内循环富集，可达锌负荷的２０—３０倍。锌及 其氧化物沉积于高炉上部内衬中起破坏作用，使炉 壳胀裂或形成炉瘤。随煤气逸出的锌可在管道中沉 积酿成堵塞。 ｚｎ凝集的温度随煤气中ｚｎ的浓度、环境气氛 及压力不同而异，约５００℃时，ＣＯ 浓度高容易凝 集。在高炉内ｚｎ主要进行以下化学反应影响高炉 生产： ＺｎＱ固）＋ＣＱ气）＝ＺＨ气）＋ＣＯ 气） （１） △Ｇｏ：１７８０２０—１１１．６７Ｔ． Ｋ＝（ ・Ｐｃｏ２）／（Ｏｒ．ＺｎＯ・Ｐｃ０） Ｃ（固）＋ＣＯ｛气）＝２ＣＱ气） （２） △ＧＯ：１７０４６０－１７４．４３Ｔ，Ｋ＝Ｐ２ｃｏ／（Ｏ／． ・Ｐ 根据ｚｎ在高炉内的还原、氧化、循环。首先，在 配矿时选择矿石混合炉料在炉内软化开始温度大于 ９５０ｃｃ的炉料结构，防止ＺｎＯ还原后产生大量的ｚｎ 蒸汽冷凝后影响焦窗煤气通道，造成高炉透气性下 降；第二，控制高炉炉墙边沿煤气流强度，以粉尘不 沉积为原则，防止炉墙结厚，保持合理工作炉型；第 三，控制炉顶煤气温度不大于２５０￣Ｃ，防止液态Ｚｎ 元素随煤气大量逸出，冷凝后造成炉顶上升管堵塞； 第四，定期提硅洗炉，使沉积在风口带的金属ｚｎ，以 液态或气态排除炉外。 ３．２上部操作制度的调整 ３．２．１矿批选择 高炉以往采用矿批基本控制在１ １．５～１２．５ｔ，高 炉煤气利用较好，炉况基本保持稳定。但当ｚｎ负荷 增加后，高炉需力保边沿和中心两道气流，以利于 Ｚｎ元素随煤气排出和防止炉墙结厚；同时根据高炉 产能需求，结合炉料厚度及每小时下料批数，初步确 定矿批重为１Ｏ．５ｔ。 ３．２．２ 布料模式的选择 布料模式是高炉上部调节的关键，也是稳定高 炉煤气流分布的主要措施，当人炉原料ｚｎ负荷增 加后，不仅影响高炉上部料柱透气性，也影响高炉炉 腰、炉腹软熔带及以下滴落带透气性，同时炉内煤气 还原气氛分布变化，造成高炉间接还原下降、直接还 原增加，炉缸渣铁温度下降，造成高炉炉缸堆积，炉 墙结厚和炉身上部结瘤等现象发生，使高炉合理工 作炉型遭到破坏，进而影响高炉炉况。 ２号高炉前期在追求煤气利用及高炉煤气流相 对稳定，采用两环或三环布料，想利用构建焦炭平台 来改善煤气利用和高炉顺行，但效果不好，上部气流 反而不易稳定。主要因为焦炭粒度变化范围大，炉顶 布料无称重，只通过控制炉料体积流量来实现布料， 一旦焦炭粒度发生变化，布料圈数随之变化，必然导 致气流变化。 多环布料虽有很多优点，但在焦炭粒度变化较 大时，反而造成气流不稳定。通过对炉顶布料分析及 实践，双环单堆尖布料模式能确保布料堆尖稳定，在 改善高炉中心透气性的同时，降低高炉边缘煤气流 阻力，防止高炉上部炉墙、炉身、炉腰及炉腹结厚，增 大抗原料风险能力。这次当人炉ｚｎ负荷上升，布料 模式选择矿、焦档位均为双环单堆尖布料，即： ２Ｐ２４６ ３２ ２Ｋ２４ ３０ ｉ（矿平均布料圈数为６～７圈，焦平均布 料圈数为７～８圈）。其中：矿焦角差一２。，矿和焦炭 内外两环角差为６。，内环布料量控制在总炉料量 的５０％ ６０％，并保证外环布料堆尖量覆盖内环布料 堆尖。高炉中心气流明显并强劲，边缘气流窄而均 匀，高炉管道气流大幅减少，边沿和中心两道气流稳 定并明显；下部炉身、炉腰热流强度稳定并适中，并 一直延续使用至今。 ３．３下部送风制度调整 ３．３．１风口鼓风动能及风口直径选择 ２号炉因直径 １００ｒａｍ小直径风口小套无备 件，则利用短时休风堵２个风口进行操作，即ｌ２个 直径 １０５ｒｎｍ的风口，风口面积为Ｏ．１０３９ｍ２，鼓风 动能在５００００Ｊ／ｓ以上。经过一周冶炼时间观察发 现，高炉炉缸圆周冶炼均匀性变差，高炉有炉缸堆积 现象，从炉顶成像观察煤气流分布，边缘煤气分布均 匀性较差。为此，２号炉进行短期休风，对风口进行 重新调整，以直径 １０５ｒａｍ风口为主，其中７个风 口加 １００ｒａｍ钢套，风口面积为０．１１５５ｍ２，风口风 速１４５ｍ／ｓ，鼓风动能为４７０００ Ｊ／ｓ，高炉鼓风动能偏 小，炉顶温度基本维持在２５０～３００￣Ｃ，略显偏高，基 本能满足高炉炉缸工作需要。从后期提高冶炼强度 看，高炉炉况能保持稳定顺行。 ３．３．２ 富氧量及风口理论燃烧温度选择 富氧、喷煤是高炉强化冶炼的主要手段，能很好 改善炉缸工作环境，考虑到高炉鼓风动能偏低，高炉 富氧率由前期的３．Ｏ％降低到１．５％，以提高风口鼓 ２０１０年第３期 钢铁 表１。 总１１５期 风动能。高炉吨铁煤比选择在１２０ｋｇ，高炉风口理论 燃烧温度经校核为２２３０￣Ｃ，满足高炉冶炼需求。见 表１ ２号高炉２００９年１－６月送风参数情况 注：２号高炉风量仪表显示值较实际入炉风量值偏小，风速因仪表显示较实际值偏小。 ３．４热制度、造渣制度的选择 性改善的前提下，增加高炉排碱能力。炉温由以前的 ［ｓｉ］＝０．３５％一０．５５％，放宽到［ｓｉ］＝０．４０％～０．７０％，炉渣 碱度由以前的Ｒ。＝１．１０～１．２０（倍），降低为 Ｒ：＝１．０５～１．１５（倍）。确保高炉炉缸温度的充沛，提 高高炉抗风险能力（见表２）。 高炉热制度、造渣制度是高炉操作的关键，当入 炉ｚｎ负荷增加后，造成高炉间接还原下降、直接还 原增加，炉缸渣铁温度下降，致使高炉炉缸透液性下 降，易发生炉缸堆积现象。考虑到高炉脱硫需要，适 当的提高生铁含硅，降低炉渣碱度，在保证渣铁流动 表２ ２号高炉２００９年生铁及炉渣成分 表３ ２拌高炉２００９年１ ６月炉料结构 ４ 高炉入炉炉料结构 高炉炉料结构只能根据高炉前道烧结工序能力 及矿石资源确定。从高炉入炉炉料结构（见表３）可 ５ 高炉外围管理 ５．１ 炉前管理 炉前工作质量是炉况顺行的关键及重要保证， 以看出，高炉人炉熟料率１００％，入炉球团矿比例相 是高炉操作和安全生产的基础，它不仅仅是每班出 ６炉铁，还必须保证合格的铁口深度，恒风堵口率， ２７ 对较高，基本能满足现阶段高炉冶炼的顺行需求。 ２０１０年第３期 钢铁 总ＩＩ５期 正点出铁率，炉外事故为零，保证出尽渣铁，同时炉 管理极为重要，必须在确保高炉本体安全的前提下， 完成产量和指标任务。每天对高炉热负荷参数进行 收集、整理、分析，对高炉操作提供参考；高炉操作将 控制相对合理的工作炉型在第一位，关注高炉冷却 壁及炉底温度变化，及时调整高炉操作参数，防止炉 墙结厚和炉缸堆积，保证产量及指标完成，见表５。 前制作能在规定时间完成。因炉前事故休慢风为零， ２号高炉炉前工作取的较好成绩，有利保证了高炉 顺行（见表４）。 ５．２ 看水及热负荷管理工作 ２号高炉已生产１０个年头，高炉长寿及热负荷 表４ ２００９年４～６月２号高炉炉前指标 表５ ２００９年４～６月２号高炉看水指标 ５．３原燃料入炉管理 外排管理工作。 ５．４值班室管理 （１）完善原料信息管理制度，做好信息沟通工 作，及时了解高炉人炉焦炭理化指标，做好混焦入炉 管理工作。及时了解高炉人炉原料变化情况，做好原 料搭配使用管理； （２）做好高炉半仓卸焦管理工作，减少焦炭破碎 量，减弱高炉人炉焦炭粒度偏析带来的影响； （１）统一高炉操作思想，每周一下午组织高炉值 班工长进行炉况分析，对上周高炉炉况进行分析总 结，操作按分析会制定的内容执行； （２）对值班室的基础管理工作加强，通过定期集 中培训、以老带新，提高工长对炉况判断及控制能 （３）做好焦炭人炉前筛分管理工作，既筛净焦 沫，又保证可用焦炭全部人炉； （４）对焦炭堆尖增加目测频次，由每班不小于４ 次，增加为每班不小于８次（即每小时一次）； （５）对高炉有害元素建立跟踪机制，每周分析富 集量，根据富集量制定定期洗炉周期和煤气除尘灰 力，减少炉况人为波动； （３）严格实行标准化作业，对四班工长实行绩效 考核，考核结果与奖金挂钩； （４）禁止低料线作业，出现低料线要果断减风， 甚至休风。 表６ ２＃高炉２００９年１—６月技术经济指标 ２８ ２０１０年第３期 钢铁 总１１５期 ６效果 （２）控制炉内还原气氛及温度分布，可有效防止 八钢２号高炉在使用高ｚｎ负荷原料的条件 炉腰结厚和炉身结瘤，防止液态ｚｎ元素随煤气大 下，经过详细周密的分析总结，合理地进行上、下部 量逸出，冷凝后造成的炉顶上升管堵塞。 调节，制定符合原料变化后的操作思路，控制炉内还 （３）当人炉ｚｎ负荷增加后，因ｚｎ元素在高炉 原气氛及温度分布，高炉炉况基本保持稳定，高炉部 内还原、氧化、循环富集过程，造成高炉间接还原下 分技术经济指标有所好转，吨铁成本降低，但对高炉 降、直接还原增加，致使炉缸渣铁温度下降，高炉炉 顺行和长寿有一定影响，见表６。 缸透液性下降，易发生炉缸堆积现象和炉凉事故。需 适当提高生铁含硅，降低炉渣碱度，改善炉缸渣铁流 ７结束语 动性。 （１）在高炉上部调节中，适当缩小矿批、使用双 （４）对有害元素的有效管理应从源头抓起，做好 环单堆尖布料，发展边沿和中心两道气流，是防止炉 高炉日常管理跟踪管理工作，控制好高炉有害元素 墙结厚的主要方法，可以有效降低炉内ｚｎ元素循 人炉量，以达到高炉长期稳定顺行和高炉长寿 目的。 环富集量。 参 考 文 献 【１】成兰伯主编高炉炼铁工艺及计算．北京：冶金工业出版社出版发行，１９９１ 【２】陈国发主编重金属冶金学．北京：冶金工业出版社，１９９２ “十一五”期间，八钢公司在节能减排方面，坚持资金不减、项目不减、力度不减、目标不 变。今年以来，十多个节能减排项目在八钢先后投入应用。例如，投资６０００万元的焦化老区煤 气脱硫项目每年可减少二氧化硫排放２６００吨至４４００吨。同时，可回收１０００吨左右的副产 品——硫膏。 五年间，随着一大批节能减排先进技术的应用，八钢的污染排放指标逐年下降。今年上半 年，八钢干熄焦装置已累计发电近２亿千瓦时，吨钢二氧化硫排放量同比下降０．１５千克、ＣＯＤ 排放同比下降Ｏ．０４千克、烟尘排放同比下降０．７２千克。近三年来，八钢回收利用废气约６．８６ 万吨标煤，累计发电超过２亿千瓦时，区域空气质量全年有２００天以上达到二级，为乌鲁木齐 市环境质量的改善作出了积极贡献。 吨钢耗新水指标是反映钢铁企业能耗水平的标志性指标。近年来，八钢通过逐步淘汰高 耗能、高耗水的落后生产系统，实行循环水系统集中管理和专业化管理，吨钢耗新水指标不断 内先进水平。
