唐钢2号高炉高比例球团矿强化冶炼实践

Strengthening Smelting Practice of High Ratio Pellet Ore in Tangshan Iron and Steel No. 2 Blast Furnace

摘要: 本文制定了逐步增加球团配比的预定模型后，开始在2号高炉上实践，通过对原燃料入炉管理、上下部料制调整，维护合理操作炉型，球团比例增加到40%后，高炉稳定顺行取得了较好的经济技术指标。

Abstract: This paper developed gradually increase the proportion of predetermined model, began to practice on no. 2 blast furnace, through the original fuel furnace management, material adjustment maintenance and reasonable operation furnace, pellet proportion increased to 40%, blast furnace stability has achieved good economic and technical indicators.

1. 引言

唐钢2号高炉容积2922 m³，高炉炉底共砌筑5层大块碳砖，总厚度约2000 mm，配备3座旋切顶燃式热风炉，采用串罐式无料钟炉顶，4个铁口，32个风口，水渣系统采用循环底滤冲渣技术。炼铁事业部建有2台360 m²的烧结车间和2台日产6500 t酸球、12,000 t碱球的带式焙烧球团车间，生产的酸性球团矿和碱性球团矿质量良好，完全可以满足2号高炉配加高比例球团的需求。2号高炉于2020年11月17日19:16开炉，开炉达产后原料配比为76%烧结矿 + 16%球团矿 + 8%纽混矿。有研究表明，钢铁行业中75.97%的SO₂、73.09%的NO_X、55.38%的烟粉尘均来自于烧结工序 [1] ，降低高炉中烧结矿配比，提高球团配比可以有效地降低排放污染物水平，而且鉴于目前唐山地区的环保形势，烧结工艺是现在环保重点监督控制目标，烧结矿的生产受限，减少高炉中烧结矿的入炉比例、增加高炉炉料中球团矿的入炉比例，被认为是有效的方法，本文通过对现状跟国内同行业安钢 [2] 首钢京唐进行比对，研究高炉高比例球团生产的技术特点和经济性及本厂现有的物料条件，唐钢2号高炉于2021年3月开始逐步试配加提高球团矿比例。

2. 制定方案、实践及调整措施

球团矿相比于烧结矿球团矿具有以下优点 [3] ：

1) 使用高品位的精粉矿(浮选的赤铁矿精粉或磁选的磁铁矿精粉)生产，球团矿品位可达65%。

2) FeO含量低，因此高温(1200℃)还原性更优于烧结矿和天然矿。

3) 冷强度好，粒度均匀，运输性能好。

4) 自然堆角小，在24˚~27˚，在高炉内布料易滚向炉子中心，有利于高炉中心布料。

5) 含硫量低。

在提高高炉球团矿比例时，首先对现有炉料条件和生产技术进行分析评估，做出行之有效的实践方案，再对高炉操作进行相应的调整，以达到预期目标。

2.1. 设计方案

1) 物料平衡计算

2号高炉产量按照8750 t/d测算：考虑精粉管道输送未投入运行前，地方粉运输压力较大，酸性、碱性球团产量按照高炉需求考虑(分别为6500 t/d和12,000 t/d) (见表1)。

Table 1. Daily material balance

表1. 物料日平衡

按照烧结单机日产12,500吨、返粉11%测算，3座高炉生产，入炉烧结比例可以达到52% (提高球团比例后整体入炉料碱度偏低，为达到碱度平衡，渣铁排放顺畅，因而烧结矿碱度需提至2.08倍，碱性球团碱度需提至1.10倍)。

2) 以2号高炉为例，设计炉料结构：25%碱球 + 15%酸球 + 10%块矿 + 50%烧结矿，目前2号高炉炉料结构为：76%烧结矿 + 16%自产球 + 8%块矿。因此，我们第一步先按照碱性球10%配加，防止炉料结构大的变化引起炉况波动，提球比过程应控制节奏，10%比例稳定5天，15%比例稳定10天，再配加到20%比例。以设计方案1)中的表1物料日平衡测算为基准，烧结矿碱度需提至2.08倍，碱性球团碱度需提至1.10倍校料。

① 碱性球10%配加校料：

得出球团矿(酸性 + 碱性)配比31.1%，烧结矿配比58.9%。

② 稳定5天周期后，第二步按照碱性球15%配加，校料：

得出球团矿(酸性 + 碱性)配比33.9%，烧结矿配比56.1%。

③ 再稳定10天周期后，第三步按照碱性球20%配加，校料：

得出球团矿(酸性 + 碱性)配比36.8%，烧结矿配比53.2%。

④ 设计炉料结构：25%碱球 + 15%酸球 + 10%块矿 + 50%烧结矿，校料：

得出球团矿(酸性 + 碱性)配比39.6%，烧结矿配比50.4%

2.2. 第一阶段实践过程

第一阶段：2021年3月10日炉料结构由16%青龙球 + 8%块矿 + 76%烧结矿逐步增加碱球配比，到3月24日炉料结构为25%碱球 + 5%酸球 + 10%块矿 + 60%烧结矿。降低烧结矿配比，球团比例增加到30%后，风量由6000 m³/min，逐步萎缩到5900 m³/min，为适应炉况入炉焦比由370 kg/t提高到390 kg/t，随之高炉燃料比由505 kg/t上升519 kg/t，指标有所下降，但高炉整体稳定顺行，从高炉整体状态上看，球团比例加到30%，炉况变化在预期范围内，第一阶段按照制定方案基本达到预期目标。

2.3. 第二阶段调整措施

第二阶段：2021年4~10月炉料结构逐步由25%碱球 + 5%酸球 + 10%块矿 + 60%烧结矿调整到28%碱球 + 12%酸球 + 10%块矿 + 50%烧结矿。球团比例增加到40%后，未形成较为合理的基本制度与操作炉型，高炉对外围原燃料条件依赖性强、适应能力差，高炉炉墙出现不同程度结厚，处理结厚导致产量下降，影响了高炉经济技术指标。针对炉料结构调整后较差的高炉顺行状态，通过入炉原燃料质量控制；同时高炉以下部，高风速、动能，确保高炉吹透中心，活跃炉缸，保持充沛热量；上部稳定边缘，打开中心的装料制度。

1) 保持充沛的炉缸热度

保持充沛的炉缸热度，提升炉况抵抗能力、夯实高炉顺行基础。提高[Si]水平，前期保持0.3%~0.5%，随着球团含Ti增加，密切关注Ti元素平衡，配加过高的含钛物料后，视[Ti]的含量采取适当降低[Si]的措施，[Si] + [Ti]不大于0.55%，避免炉温过高造成渣铁排放不畅引起的炉况波动。

2) 加强仓下筛分管控

高炉加强仓下筛分管控，进一步改善入炉原燃料质量，区分块矿筛、球筛筛网孔径 [4] 。

增加球团比例后，高炉增加球团的仓数及调整筛网，保证上料速度及筛分效果。

3) 适当控制矿边缘与增加中心焦的比例

针对球团堆角小、易滚动的特征，适当控制矿边缘与增加中心焦的比例(见表2)。炉内煤气流控制原则：通过调整中心加焦量稳定中心煤气，控制边缘煤气，确保大球比生产期间煤气分布稳定，保证炉况平稳运行。大比例球团增加后，采取“压边开中心”的料制，疏导中心气流，防止因为中心气流受抑制造成的炉况波动。

Table 2. Material adjustment

表2. 料制调整

4) 优化上料料序

通过调节料仓排料顺序，以“烧结矿–球团–块矿–球团–烧结矿”的顺序，防止球团在布料过程中向中心滚动，块矿置于球团中后部；为改善料柱透气性，焦丁均匀分布在“球团–块矿–球团”。

5) 入炉品位提高

试验初期随着球团比例增加，高炉入炉品位由58.5%提高到59%以上。

6) 控制碱度平衡

按照计划逐步提高碱性球团比例，注意碱度平衡，避免配加石灰石，必要时可适当调整烧结矿碱度。

7) 风口调整

为加高比例球团配后保证中心气流，提高实际风速，提高鼓风动能，下部送风制度采取缩风口调整，目前风口面积0.3893 m²满足要求。

通过上述措施，降低了对球团比例增加后高炉顺行的影响，保证了40%球团炉料结构下高炉的稳定顺行，日产达到8300 t/d。

3. 验证

通过槽下筛分管理，改善入炉原燃料条件，下部调整风口面积，上部调整气流完成了增加球团比例后对气流的重新分布，实现了球团比例40%的高炉入炉炉料结构的转换，对高炉技术经济指标进行统计验证，表明在40%球团入炉炉料结构下，可以达到高炉的长稳高效。经过半年的调整，高炉在40%球团比例的炉料结构下，炉况保持长时间稳定顺行，日产达到8300 t/d以上，取得了不错的经济技术指标(见表3)。

Table 3. Economic and technical indicators of each stage

表3. 各阶段经济技术指标表

4. 结语

1) 通过事先分析制定方案措施及后期出现问题后的及时调整，唐钢2号高炉成功完成了炉料结构的高比例球团调整，证明在保持40%球团比例的同时，保证高炉稳定顺行是可行的。

2) 高比例球团矿冶炼会导致中心气流变差，会给生产操作造成一定的困难，但研究其冶金性能及特点后，采取与之对应的措施，及时进行分析与调整，仍然可使高炉达到稳定顺行和高产的目的。

3) 虽然达到了40%球团比例，但距离国内其它使用高比例球团矿先进经验，仍存在差距，因此在以后的工作中，还需要继续摸索提高。