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炼铁技术发展中几个热点问题探讨

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-08-14  来源:世界金属导报  作者:王维兴  浏览次数:126
 
关键词: 炼铁技术
核心提示:大多数企业是将有害杂质高的尘泥给烧结厂使用,这样导致有害杂质的富集,不利于高炉生产。建设转底炉可以脱除炉料中的有害杂质,但是,其产品(直接还原铁)铁的还原度低于 90%,FeO 含量高,因此,只能供高炉炼铁,不能作为电炉的原料。建设转底炉的成本比较高,已经建设的 7 条转底炉生产线,均没有达到理想状态,国外已经不再新建转底炉。
 炼铁技术发展中几个热点问题探讨

王维兴

1 钢铁企业内产生的有害杂质高的尘泥的处理

大多数企业是将有害杂质高的尘泥给烧结厂使用,这样导致有害杂质的富集,不利于高炉生产。建设转底炉可以脱除炉料中的有害杂质,但是,其产品(直接还原铁)铁的还原度低于 90%,FeO 含量高,因此,只能供高炉炼铁,不能作为电炉的原料。建设转底炉的成本比较高,已经建设的 7 条转底炉生产线,均没有达到理想状态,国外已经不再新建转底炉。

对于有害杂质高的尘泥,例如高炉布袋除尘灰、烧结机头灰,建议将它们添加石灰,混合、造球、干燥,再给转炉使用;这样可以切断有害杂质富集循环链。

2 高炉喷吹焦炉煤气的技术分析

高炉喷吹焦炉煤气,可以降低焦比,但是效果不理想。焦炉煤气含甲烷高(进行铁矿石直接还原,需要煤气重整,实现 CO+H2含量大于 90%),是铁矿石进行间接还原的好气源;但是从高炉风口喷进的焦炉煤气,只能起到燃烧作用,不能进行铁矿石的间接还原(铁矿石进行间接还原是个放热反应)。如果煤气是从炉身喷进去,煤气不能与氧气燃烧,就可以进行铁矿石的间接还原。这样做,经济效益高。

3 高 Al2O3 含量铁矿石冶炼技术

高炉炼铁使用的铁矿石 Al2O3 含量高时,需要配加 MgO,以提高炉渣的流动性和脱硫效率。一般将 Al2O3 含量高的铁矿石,配加 MgO,实现镁铝比 0.5 的炉渣是科学的。但使用低 MgO后,炉渣相图的冶炼区间很窄,如炉料质量很稳定,尚可以冶炼顺行;但如果炉料质量波动大,很容易出现短渣,造成炉渣黏度加大,流动性变差,炉缸冻结。建议炉料质量波动大的企业,采用镁铝比大于 0.5 的炉渣操作制度。

大多数企业将 MgO 加入到烧结矿中,出现烧结矿中 MgO 含量超过 2.0%的现象。这会使烧结矿质量下降,粉化率升高。为解决这个问题,建议不要将 MgO 加入到烧结矿中,而是要加到球团矿中,或直接加入到高炉中。

炉渣 MgO 含量低,有利于降低渣量,有利于提高炉料透气性和降低燃料比,也会使生产成本降低。烧结矿中 MgO 含量增加 1%,铁品位要下降 1%,高炉渣量要增加 10%。因此,要根据具体生产条件,科学使用 MgO。

4 转变操作观念,科学操作高炉

目前,一批中小高炉操作采用大风量,高冶炼强度,牺牲了燃料比,实现高产。通常,利用系数等于冶炼强度除以燃料比。科学的高炉操作方针是:通过降低燃料比,来获得高的利用系数。高炉最佳冶炼强度是在 1.2t/(m3·d)左右。高于这个值,高炉产量会有所增加,但燃料比要升高、成本要升高。一些中小高炉采用大风量、高冶炼强度,来实现高利用系数,是不正确的操作方法。吨铁风耗高,燃料比必然高(燃烧 1kg 碳需要 0.93m3 的氧气,约 4.42 m3的空气),也造成炼铁工序能耗高(鼓风能耗占炼铁总能耗的 4.5%左右)。所以说,中等冶炼强度,可获得炼铁最佳指标。工业发达国家的高炉就是进行中等冶炼强度、中等利用系数操作,这样以获得低燃料比,同时实现高炉长寿。

5 科学评价捣固焦

捣固焦的气孔呈扁圆形,且多盲肠气孔,密度大,但化验得出的焦炭指标比顶装焦的焦炭要好是假象(与顶装焦相比,要乘以 0.85%系数);捣固焦的燃烧性不如顶装的焦炭,造成高炉煤气中 CO 含量降低,矿石间接还原降低,出现燃料比升高,产量下降的现象。捣固焦不抗碱金属侵蚀,易粉化。使用含有害杂质高的炉料,高炉操作会受较大负面影响。1000m3 以下高炉使用捣固焦,对高炉操作无大影响。但 3000m3 以上高炉使用捣固焦,操作会出现一些问题,技术经济指标不好。

捣固焦是以降低主焦煤配比来降低成本的生产,捣固焦炭密度大,盲肠气孔多,燃烧性差。

国外大型先进高炉基本不使用捣固焦。涟源 3200m3 高炉使用捣固焦,该捣固焦是公司内部焦化厂生产的,炼焦配煤的主焦煤与顶装焦一样,所以捣固焦的质量得到了改善。另外,在高炉开炉、停炉时,建议不要使用捣固焦,以便快速恢复生产。

6 提高高炉炉料中球团矿配比是炼铁技术的发展方向

提高高炉炉料中球团矿的配比具有以下的优点,是炼铁技术的发展方向。

1)提高炼铁炉料球团矿配比,可有效地促进炼铁入炉矿含铁品位的提高。

一般情况下,球团矿铁品位比烧结矿高 7-8 个百分点,所以高炉多用球团矿,可以有效地提高入炉矿含铁品位。

2)炼铁入炉料铁品位提高,可以降低燃料比、增加产量。

通常,入炉矿含铁品位提高 1%,高炉燃料比下降 1.5%,生铁产量增长 2.5%,渣量减少 1.5%。如果炼铁 100%使用球团矿,要比使用烧结矿,燃料比下降 11.52%,生铁产量增长 19.2%,这个效益十分可观。

3)提高炼铁炉料球团矿配比,可以降低炼铁系统能源。

据统计,2018 年重点钢铁企业球团工序能耗为 25.36kgce/t,烧结工序能耗为 48.60kgce/t;球团工序能耗比烧结工序低 23.24kgce/t。如果用一吨球团矿代替一吨烧结矿炼铁,就会使炼铁系统能耗降低 23.24kgce。

4)提高炼铁炉料球团矿配比,可以降低污染物排放。

烧结生产产生大量的 SO2、NOX、二噁英、粉尘等有害物质。2012 年国家公布了对烧结烟气综合治理的标准(GB28662-2012《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》),指标基本上与国际先进水平接轨。这加大了钢铁企业环保治理的成本,企业环保投资和运行费增加。目前,每吨烧结矿的环保治理成本约为 50 元,如用球团代替烧结,可以大大减少污染物治理费用。球团生产使用天然气,不用煤炭,球团废气排放量比烧结低一半,球团废气中二噁英、、SO2、NOX等含量比烧结少,环保治理简单容易,工厂清洁。

 

 
 
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