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安鋼高爐提高塊礦使用比例的實驗研究及應(yīng)用

　　摘 要 通過對塊礦高溫性能進行試驗研究和化學成分分析，在實際生產(chǎn)中，選擇使用膨脹率低、對焦炭熱性能負面影響較小、有效品位較高、塊礦成分有利于爐料成分體系合理控制和高溫性能的改善的塊礦品種，如紐曼塊、PB 塊或羅伊山塊等低硅塊礦，通過對爐料結(jié)構(gòu)塊礦品種的優(yōu)化和配加比例的合理控制，實現(xiàn)了在保持高爐長期穩(wěn)定條件下結(jié)構(gòu)成本和加工成本的聯(lián)動降低，產(chǎn)量效益亦較為顯著。

　　關(guān)鍵詞塊礦 試驗研究 應(yīng)用 產(chǎn)量

　　對鐵前降本來說，通過優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)降本是最易實現(xiàn)的，也是效果最為顯著的方法。對高爐爐料(燒結(jié)礦、球團礦和塊礦)進行冶金價效評價分析，發(fā)現(xiàn)絕大部分時期塊礦的價效最好，其次是燒結(jié)礦，球團礦的價效最差[1-4]，而在高爐爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，安鋼進行過多次嘗試，效果均不太理想，價效好的塊礦的配加比例處于中低水平，而價效差的球團礦的使用比例過高，從而造成高爐結(jié)構(gòu)成本難以降低，制約了鐵前降本效果的發(fā)揮。因此，保證高爐順行，提高價效較好塊礦比例的使用成為安鋼鐵前降本亟待解決的問題。通過研究塊礦的還原度、低溫還原粉化、高溫自由膨脹率以及不同塊礦對焦炭熱性能影響，結(jié)合塊礦的化學成分，選擇合適的塊礦種類，促進爐料成分體系優(yōu)化，改善了爐況，取得了較好的效果。
 

　　1、塊礦使用現(xiàn)狀分析

　　1.1 國內(nèi)外的現(xiàn)狀、水平及發(fā)展趨勢

　　當前國內(nèi)外高爐均大力提高塊礦入爐比例，并取得了較好的效果，寶鋼4 號高爐塊礦比例提至20%以上，爐況順行穩(wěn)定，指標較好[5]，韶鋼6 號高爐塊礦比例配加至22.1% [6]。日本及亞洲其他國家大多數(shù)鋼廠的塊礦用量在15% 以上，有的甚至超過20%。這可以給我們兩個啟示：一是20%左右的優(yōu)質(zhì)塊礦加入量不會對高爐指標造成太大影響;二是高爐爐料結(jié)構(gòu)應(yīng)該講究使用成本，控制使用昂貴的球團礦。通過優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)，適當?shù)卦黾訅K礦的比例不會對高爐順行產(chǎn)生不利的影響。

　　1.2 安鋼塊礦使用現(xiàn)狀

　　安鋼高爐在塊礦使用方面以南非塊為主，尤其是雨季，形成了對南非塊的過度依賴。但從近幾年3# 高爐的生產(chǎn)實踐來看，當南非塊配加比例超過約15% 時，高爐順行受到影響，尤其是當配加比例達到18% ～ 19% 時，高爐爐況難行頻發(fā)，分析認為這與南非塊配加比例過大的影響是分不開的。南非塊的價效雖好，但其配加比例難以提高，極大限制了高爐結(jié)構(gòu)降本空間;另外，由于南非塊的SiO2 含量較高，加比例較高時，容易導致燒結(jié)礦的堿度偏高，嚴重影響燒結(jié)礦的高溫性能，從而影響高爐順行。同時，南非塊的堿金屬含量過高，大量使用時，會造成高爐內(nèi)堿金屬含量富集，惡化高爐的運行。
 

　　2、試驗研究

　　2.1 不同塊礦理化性能及中低溫冶金性能

　　安鋼高爐常用塊礦的化學性能及還原度、低溫還原性能分別見表1、表2。

　　從表1、表2 可以看出，老撾塊、羅伊山塊、紐曼塊均屬于高鐵、低硅塊，有害雜質(zhì)較少，成分較理想;通過燒損測定判斷，老撾塊、羅伊山塊、紐曼塊應(yīng)屬于褐赤鐵塊。羅伊山塊、紐曼塊還原性較好，這與其屬于褐赤鐵礦有關(guān)，隨著結(jié)晶水的排出，結(jié)構(gòu)變得較為疏松，易于還原，配加時有利于高爐生產(chǎn);南非塊的特點是質(zhì)地致密，還原困難，配加較高時影響高爐生產(chǎn)。表中所有塊礦的低溫還原粉化指數(shù)基本均達到85%，該項指標較好。

　　2.2 不同塊礦的高溫自由膨脹率

　　本試驗?zāi)M的是塊礦在受熱狀態(tài)下的體積膨脹情況，在高溫爐進行加熱試驗。由于沒有相關(guān)的國家或行業(yè)標準，所以試驗需要在相同條件下進行比對;另外，由于試樣的入爐溫度均為1 000 ℃，升溫速率也相同，但是設(shè)備無法通入還原氣體，所以不能模擬高爐氣氛。試驗選取幾種具有代表性的樣品進行，南非塊屬于赤鐵塊，結(jié)構(gòu)非常致密，其中堿金屬含量較高;PB 塊為赤鐵塊，相對南非塊而言，在結(jié)構(gòu)上較為疏松;羅伊山塊為褐鐵塊，結(jié)晶水含量較高，一般在300 ～ 500 ℃分解，結(jié)構(gòu)疏松。不同塊礦的高溫自由膨脹率如圖1 所示。

　　從圖1 可以看出，當溫度達到1 400℃以上時，南非塊呈現(xiàn)急劇膨脹，膨脹率非常高，達到67%，這主要與其結(jié)構(gòu)致密、堿金屬含量高等有關(guān)，因為該塊的主要成分為Fe2O3，所以其膨脹現(xiàn)象不受還原氣氛的影響，也就是說，在高爐內(nèi)該塊礦的實際膨脹率較高。PB 塊、羅伊山塊在加熱過程中未出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，隨著溫度的升高，一直呈現(xiàn)收縮趨勢。這主要與其結(jié)構(gòu)疏松及成分構(gòu)成有關(guān)。分析認為：基于塊礦膨脹對高爐冶煉過程中料柱透氣性的影響，建議合理控制南非塊的配加比例。