1、中學高爐低硅冶煉生產實踐高爐低硅冶煉生產實踐黃少磊摘 要 從高爐低硅冶煉原理進行研究，通過對生產指標的對比分析，改善焦 炭質量、合理爐料結構、調整操作制度等措施，實現高爐低硅冶煉的生產實踐。關鍵詞高爐 低硅冶煉操作制度成本1刖呂高爐冶煉過程中，鐵水含硅量的控制是評價高爐冶煉技術水平和高爐鐵水質量 的重要指標。高爐進行低硅冶煉，可以降低焦比，提高產量，改善生鐵的質量，從 而改善技術經濟指標;鐵水硅含量的降低還可以改善鐵水流動性，減輕爐前丄人勞 動強度;轉爐使用低硅鐵水進行煉鋼生產可以減少熔劑和氧氣的消耗、減少渣量、 縮短吹煉時間，同時還可以改善脫磷的效果。可見，采用低硅冶煉會給煉鐵和煉鋼 帶來很

2、好的經濟效益，是企業實現低成本戰略的有效途徑。對于不同生產條件和操作爐型的高爐，進行低硅冶煉需要結合實際情況研究分 析，最33終用于指導生產實踐。二鐵高爐有效容積480m,高爐設計年平均利用系數 3.0 t, (m d),其采用PW串罐無鐘爐頂、TRT爐頂煤氣余壓發電、高溫頂燃式熱風 爐、大噴煤等一系列先進、成熟、可黑的煉鐵技術與設備。2高爐進行低硅冶煉 的機理分析在高爐冶煉過程中，高爐鐵水中的硅主要來源于焦炭灰分、礦石脈石、煤粉中 的二氧化硅，現在高爐煉鐵者普遍認為焦炭灰分中的二氧化硅是高爐鐵水硅的最主 要的來源。(1) 在高爐冶煉過程中，硅(分子式為“Si”)主要是以SiO形式存在，可是S

3、iO 是非常22穩定的化合物，分解壓力很小，用CO還原SiO兒乎是不可能的，只能用 固體碳部分地還21原SiO,且SiO還原的還原率僅為5, ,10,。22大量研究表明，高爐內硅(Si)還原主要是分兩步完成的：第一步是焦炭灰分中 的SiO, ,12與碳(C)反應形成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。基本化學反應如下：SiO+C, SiO(g)+CO 2SiO+C, Si+COSiO+C, Si+CO(2) 在高爐冶煉過程中，硅(Si)被還原同時，還存在著Si被重新氧化成為 (SiO)的耦合反2應，該反應發生在鐵滴穿過渣層時和

4、在爐缸貯存的渣鐵界面上。 基本化學反應如下：Si+2(FeO), (SiO)+2,Fe, 2Si+2(Mn0), (Si0)+2Mn 2Si +2 (CaO) +2, S, (SiO) +2 (CaS) 23高爐低硅冶煉相關因素分析通過對高爐低硅冶煉的機理分析，可以從控制鐵水中硅的來源和鐵水中硅的反 應生成條件著手考慮，最終達到低硅冶煉LI的。3(1焦炭對低硅冶煉的影響在高爐冶煉過程中，焦炭灰分中的二氧化硅是高爐鐵水硅的最主要的來源，所 以對焦炭性能的研究分析有助指導高爐進行低硅冶煉。在高爐環境中，焦炭灰分 中SiO的活度可以認為是1,即SiO以自由態存在;爐渣中Si0222, 1,的活度只有

5、焦 炭中的1,10,1,20。所以在生產實踐中，高爐鐵水中硅主要來源于焦炭灰分，焦炭 灰分的高低和人爐焦炭數量的多少將直接影響高爐鐵水含硅量。在高爐冶煉條件下，減少焦炭的高溫溶損反應、提高焦炭的熱強度，有利于加 強焦炭本身對灰分中二氧化硅束縛能力，降低灰分中二氧化硅的自由度，同樣有利 于高爐進行低硅冶煉。3(2高噴煤比對低硅冶煉的影響高煤比是當今高爐煉鐵技術進步的充分體現。在噴煤量較大的情況下，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減少，隨之焦炭帶人爐 內的灰分也相應減少;其次山于提高噴煤量可以降低風口前理論燃燒溫度，從而抑 制SiO的還原和SiO氣體的產2生;三是雖然煤

6、粉中也帶人爐內一定數量的灰分，但是通過生產實踐分析認為 其灰分中的大部分SiO首先與渣液中堿性氧化物反應，生成較為穩定的爐渣。23(3煤氣利用率對低硅冶煉的影響提高煤氣利用率、降低綜合燃料比，是低硅冶煉的有效途徑。煤氣利用率提高 之后，必然可以降低高爐綜合燃料比，因燃料灰分帶人爐內的SiO會雖之減少；由 于煤氣利用率提2高后，有利于保證充足鐵水溫度，為生鐵及有關元素的還原提供足夠的溫度條 件;在高爐進行低硅冶煉過程中，充足鐵水溫度是高爐安全運行生產有利保證。3 (4爐渣二元堿度(CaO, SiO)對低硅冶煉的影響2在保證高爐穩定順行的基礎上，低硅冶煉必須適當提高爐渣堿度。提高爐渣堿 度后，可以

7、提高高爐內軟熔帶的熔化溫度，適當降低軟熔帶的位置，縮小滴落帶的 空間范圍，縮短液體渣鐵在滴落帶的滯留時間，減少硅(Si)的還原；二是可以促進 Si被重新氧化成為(SiO)的2耦合反應;三是有利于提高爐渣的脫硫能力和爐缸的 熱量貯備等。所以，在生產實踐中有一句“降爐溫，提堿度”的俗語說法。3(5 爐頂壓力對低硅冶煉的影響提高頂壓操作對低硅冶煉的影響可以從以下方面討論:一是提高爐頂壓力可以 降低高爐內煤氣流速，增加煤氣在爐內停留時間，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SiO, C,SiO 氣？，CO反應的發展，2減少SiO氣體的產生，降低硅(

8、Si)的還原率。三是提高爐頂壓力可以抑制爐內 的焦炭的直接還原，減少高爐高溫區域焦炭的反應消耗，鞏固焦炭對其灰分中SiO 的束縛,降低SiO被22還原的概率。四是提高爐頂壓力可以加快冶煉進程，減少SiO在爐內的滯留時 間。24高爐低硅冶煉的生產過程控制在生產實踐中，高爐十分注重對低硅冶煉的過程控制，其口的在于將Si控制 在最佳范圍內，最大限度地減少爐況波動，同時保證鐵水質量，確保高爐安全生產 運行。4(1提高精料水平(1) 通過優化煉焦配煤技術，逐步擴大煉焦用煤資源，保證焦炭質量穩步提 升，為高爐2提供了優質焦炭。(2)進行配礦研究，優化爐料結構。高爐經過開爐后的主產實踐和對人爐原料 性能分析

9、認為：自產高堿度燒結礦強度高，還原性好;酸性球團礦形狀均勻規則，粉 末少，品位高，FeO含量適中，還原性好;進口塊礦品位高，人爐后形成渣量少。 因此，從技術和經濟角度考慮，高堿度燒結礦，酸性球團礦，塊礦互相搭配的爐料 結構屬于最優爐料結構。4(2調整操作制度4(2(1調整裝料制度以穩定焦炭平臺為基礎，合理確定礦角環位和布料圈數，將礦批維持在17t左 右，根據爐內壓量關系確定焦炭負荷，保證邊緣和中心區兩條煤氣流順暢，適當發 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、進行低硅冶煉 創造了良好條件。高爐LI詢基本布料矩陣如下：布料順序角度35 34 33 32 31 30 29礦3

10、 3 2 2焦3 2 2 3 4(2(2調整送風制度 根據高爐的爐型發展狀況，利用定修、年修機會適當調整風口面積和風口布 局，穩定下部氣流，保證上、下部制度的優化匹配。并通過穩定風溫、實現富氧 等，保證噴煤比穩定提高。(1) 合理富氧。根據其他單位高爐富氧噴煤實踐，當鼓風中氧過剩時，煤粉在 風口前的燃燒率可達70,以上。根據實踐悄況，高爐的富氧率控制在2.0,左右。(2) 制定合理的燒爐制度，保證合理風溫使用水平，風溫達到1150?以上，基本 能夠滿足煤粉在爐內的預熱、脫氣、熱分解等需要的熱量補償。4(2(3調整造渣制度根據原燃料情況及爐前渣鐵樣分析，合理確定R計。由于人爐原料中，TiO和 A

11、10223含量相對偏高，適當控制渣中的TiO、A10和MgO含量，保證渣鐵流動性和 爐況穩定順223行，為高爐進行低硅冶煉創造條件。4(2(4調整熱制度在保證爐況穩順的前提下，根據爐況及時調整煤量、風溫、富氧等，必要時調 整焦碳負荷，確保爐缸熱量充沛，控制合理的Si,控制好鐵水溫度在1430?以 上，保證熱量收支基本平衡和高爐安全生產運行。高爐2010年鐵水溫度情況見表：4(3適應氣流變化的壓差控制及頂壓調整高爐建成投產以后，高爐壓差長期控制在130 kpao對于的煉鐵工作者來講， 山于受原料質量限制，一直對立地看待壓差與順行的關系，通過提高頂壓至 130kpa,加強原燃料篩分管理等措施等降低

12、壓差，為保證爐況順行、進行低硅冶煉 創造了條件。鐵水溫度時間1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月2010年 1440 1453 1447 1459 1439 1450 1454 1451 1452 1455 1542 1446在高爐的實際操作中，當爐內氣流發生較大變化或爐內的壓量關系緊張且不匹 配時，可以在減風的同時適當短時間調整頂壓，控制合理壓差，確保盡快消除山于 氣流變化對爐況帶來的不良影響，當爐內氣流穩定、壓量關系正常后，必須維持 130kpa的正常頂壓操作，壓差控制在130kpa以下。由于高爐是高壓密閉容器，在高爐進行低硅冶煉過程中，煤比提高后爐內煤氣 發生量增多，所

13、以在實際調整高爐頂壓和壓差的過程中，必然會產生“活塞效 應”，極易造成爐內氣流變化、爐體渣皮的不穩定、其至大面積的渣皮脫落等，給 高爐安全生產帶來一定的隱患。4(4在高爐當前生產情況下-加強爐前出鐵組織，及時排凈爐內渣鐵，減少渣 鐵在爐內的積存時間是進行低硅冶煉的有利保證。在保證鐵口安全的前提下，每天按照出鐵不少于18爐次進行爐前出鐵組織。 爐前對每日出鐵情況做全面總結，對連續虧鐵、鐵口淺、燒鐵口等要有詳細的原因 分析，找出癥結所在，進行有針對性的指導工作，杜絕因確認不到位造成丟爐事 故。5結語高爐通過改善焦炭質量、優化爐料結構、調整操作制度等多種措施進行低硅冶 煉，保證人爐焦比穩步降低，極大地推進了高爐整體技術進步，實現了技術與經濟 的雙贏II標。(1) 提高焦炭質量、降低人爐焦比、降低焦炭灰分和反應性能、增加焦炭強度 是高爐實現低硅冶煉的物質基礎。(2) 優化爐料結構、調整操作制度、實現富氧噴煤是進行低硅冶煉的技術保 證。(3