转变观念科学炼铁提高效益

 中国金属学会

　　多年来我国炼铁企业是依靠高炉实现高冶炼强度、高产，实现好的效益，为组织生产的目标。这是企业粗放式经营的典型表现，也是钢铁行业高利润条件下出现的结果。现在，钢铁行业发展阶段出现了新的变化：我国钢铁产能严重过剩，企业利润微薄，市场竞争激烈，企业的生存和发展遇到前所未有的挑战。为了企业的生存和发展，走可持续发展的道路，要求炼铁企业必须转变观念，用科学发展观去组织生产。由原来的增量发展阶段向减量发展阶段过渡，由原来的规模扩张阶段向集约高效发展阶段过渡，注重降低成本，提高经济效益。

　　为了实现炼铁企业的可持续发展，必须要转变原有不科学的炼铁方针、转变企业只注重产量，忽视消耗和成本的现象。现在，要尊重冶金学基本原理，进行科学炼铁，实现企业的现代化管理，加大技术创新工作，才能进入良性循环的经营生产。

　　1. 过去炼铁企业粗放式经营的表现：

　　1) 为追求高产，高炉设计采用矮胖型炉型(高径比在2.0)，降低炉料对煤气的阻力，有利于高炉进行高强度冶炼;但燃料比和工序能耗要必然高。

　　2) 高炉使用大风机(风量与炉容比值在2.0~2.5)，大风量(吨铁风耗为1200~1500m3/t)，进行高冶炼强度冶炼(强度在1.8~2.0td)，创出高产的记录。

　　3) 高炉采用发展边缘煤气流的布料方式，可实现大风量、高产。但煤气流对炉墙冲刷严重，使高炉寿命降低(一些中小高炉寿命仅在2.5~3.0年)。

　　4) 忽略高炉炼铁精料方针，炉料质量达不到《高炉炼铁工艺设计规范》的要求(包括烧结矿、球团矿、焦炭、煤粉和块矿)。使用低品位劣质(有害杂质含量高)的铁矿石，给高炉生产带来较大的负面影响。

　　5) 不重视环境保护治理，对社会产生大量污染物排放，没有满足国家和钢铁行业的环境保护标准，污染了环境，对人类健康产生威胁。

　　6) 生产设备简陋，容量偏小，自动化程度低，劳动生产率低。

　　7) 生产管理和经营粗放，企业规章制度不健全;是以人质管理为主，缺乏现代化管理理念

　　2尊重冶金学基本原理，进行科学炼铁

　　2.1科学设计高炉炉型：我们建议高炉的高径比在2.2~2.5，要使.炉料得到充分加热，煤气流合理分布，努力提高煤气利用率(在50%以上)，求得最低燃料比、低成本。

　　2.2采用降低燃料比的操作实现高系数

　　1)炼铁学基本原理：利用系数=冶炼强度÷燃料比

　　小高炉采用大风机、大风量、高冶炼强度，追求高产，造成吨铁风耗高，出现大马拉小车的现象，是浪费能源的，不经济的。

　　实现高产的科学高炉操作方针是：用低燃料比来实现高利用系数。

　　我们认为高炉冶炼强度控制在1.2/m3d为宜。

　　炼铁学的说法：

　　高炉冶炼强度低于1.2t/m3d时，再提高冶炼强度，有增加产量、降低燃料比的效果;高炉冶炼强度大于1.2t/m3d时，再提高冶炼强度时，有增产的效果(幅度越来越小)，但燃料比要升高。图1是中冶赛迪项仲庸大师回归几个企业冶炼强度与燃料比的关系。可以看出：不同条件下，燃料比升高的拐点是不一样的，但冶炼强度均是在1.2t/m3d以下;原燃料质量好的高炉，允许冶炼强度高一些。
 

 
图1 冶炼强度与燃料比的关系

　　2)工业发达国家高炉利用系数控制在2.0~2.2t/m3d左右，以低燃料比和底成本为目标,不追求高系数，是科学炼铁。

　　.近年来日本高炉指标

　　韩国2015年高炉指标

        下图2为冶炼强度与产量和燃料比的关系
 

　　A B

　　冶炼强度。t/(m3·d)-1

　　图中1是-产量;2是-燃料比;A-燃料比最低时的冶炼强度，是经济的操作;B-产量最高时的冶炼强度 ，再提高冶炼强度产量会下降。
 

　　2.3科学配备风机，降低炼铁工序能耗

　　一些中小高炉配大风机，风量与炉容比2.5~3.0,我们建议

　　浦项5600m3高炉吨铁风耗716m3/t,沙钢5800m3高炉吨铁风耗905m3/t，京唐1号高炉吨铁风耗962m3/t。

　　宝钢、太钢、迁钢大高炉的高炉顿铁风量低于1000M3/t,而大多数中小高炉在1300 M3/t,左右，个别的在1500 M3/t。鼓风能耗一般占炼铁能耗的8%~10%，风耗高，肯定能耗要高，炼铁生产成本也会高。

　　我国高炉实际风量使用情况
 

 表3 2015年部分高炉风量使用情况见表6

　　从上表可看出，我国高炉配备风机是：大高炉使用的风机风量是高炉容积的1.3~1.8倍，中型高炉在1.8~2.0倍，小高炉在2.3倍以上。

　　大高炉燃料比在500左右，吨铁风耗在1000m3/t以下，而中型高炉在1100m3/t以上,小高炉要大于1300m3/t。韩国高炉的风机风量是高炉容积的1.2倍，吨铁风量716~749m3/t，燃料比在490kg/t左右，渣量在300左右。说明我国高炉配备的风机普遍比较大，特别是中小高炉。从节能的角度出发，我们应立即扭转这种看法，实现节能减排，降低炼铁成本。

　　《高炉炼铁工程涉及规范》提出的吨铁风耗见表4

 　表4 冶炼每吨生铁消耗的风量值(不富氧)

　　不同容积的高炉配备鼓风机出口压力、料柱阻力损失及炉顶压力等情况建议数据见表5 

　　表5 高炉鼓风机出口压力、炉内料柱阻力损失及送风系统阻力损失值

　　案例：1985年宝钢建设的高炉采用8800m3/min风量的鼓风机,之后进行多次技术改造，高炉炉容从4063m3扩大为4350m3、4747m3、4966m3，但仍使用原有的风机，而单位炉容使用的风量不断降低，降低了鼓风能耗，风机得到科学合理的使用。

　　2.4.进行科学布料，实现高煤气利用率

　　采用大矿批，多环布料，抑制边缘煤气流发展，布料矩阵合理，实现炉顶煤气流中心和边缘均有通路;炉顶料面呈一个大平台，中心有个小漏斗;大高炉煤气利用率在22%以上中小高炉在20%以上。不采用发展边缘煤气流的高炉操作，还可提高高炉寿命。

　　建议不同容积高炉使用的矿批重见表6

 　表6 高炉矿石料批重量

 

　　2.5不使用低于60%品位的铁矿石，低于50%品位的铁矿石白给也不要;努力降低铁矿石有害杂质含量。

　　精炼技术的核心是努力提高高炉入炉矿石铁品位。在矿石铁品位57% 条件下，铁品位提高1%，燃料比下降1.5%，产量提高2.5%。如矿石品位在50%条件下，铁品位提高1%，燃料比下降2.0~2.2%。说明品位低的矿石对燃料比的影响大。当前，进口铁矿石降价有利于采购高品位矿，希望高炉入炉铁品位大于57%，大高炉应大于58%，有利于提高高炉效能，节能减排。

　　炉料中含有害杂质应<3kg/t,铅和锌的含量应各<0.15kg/;有利于促进高炉生产稳定顺行，提高寿命。目前，一些高炉出现炉缸水温差高，大对数是炉料中有害杂质含量超过标准，对耐火材料破坏作用大(有害杂质氧化后，膨胀严重)，碳砖被侵蚀，风口上翘，使炉身部位耐火材料破损、脱落，严重破坏了合理炉型，生产指标恶化，威胁安全生产。

　　一些企业烧结除尘灰和高炉布袋灰含有害杂质高。我们建议，这部分灰不要再回烧结生产中。可将这些灰加石灰，造球、干燥，给转炉炼钢使用(加量要小于5%)。这样切断有害杂质循环链，对高炉生产稳定顺行有利。