陈开泉，陈生利，柏德春，胡春晖

（广东中南钢铁股份有限公司，广东韶关 512123）

摘 要：为应对两台烧结机轮流大修造成铁烧平衡的矛盾，韶钢 3200m3 高炉被迫进行大比例球团矿冶炼，通过提前策划，加强炉顶布料矩阵的调整与优化，缩小风口面积与提髙鼓风动能，优化炉渣组成与保持适宜镁铝比等措施，取得了较好的生产效果，确保高炉的稳定顺行。

关键词：球团矿，炉料结构，布料制度，送风制度

1 前言

2022 年以来，韶钢两台烧结机轮流大修改造，一台烧结机供1050m³和3200m³两座高炉生产（一机对两炉），高炉被迫进行大比例球团矿冶炼，3200m3高炉 9 月底开始球矿比例逐步从 12%逐步提高到 25%左右，炉料结构模式为 61%烧结+25% 球矿+14%生矿。大比例使用球团矿在韶钢 3200m³高炉是首次，球团矿大幅度提升后对炉况影响较大，期间 8 号炉烧结矿由 6#烧结机切换到 5#烧结机（同等的配料状态下 6#烧结机的烧结矿性能优于 5#烧结机）以后，加大了对炉况的冲击。为避免因大幅调整炉料结构造成对高炉生产大幅波动，通过提前策划，探索合理的操业模式，以及借鉴行业大比例球矿生产经验^［1］，厂部多次召开针对大比例使用球团矿的讨论会、实时修正操业方针，根据球矿容易滚动的特性，明确要保持两道气流，中心温度基本原则。确保了两台烧结机轮流大修期间，大比例球团矿冶炼 3200m³高炉炉况平稳过渡。

2 高炉大比例球比的影响

2.1 对高炉布料的影响

由于球团矿滚动性好，安息角小，因此使用高比例球团矿的炉料在布料过程中表现为料面趋于平坦，堆尖低，矿石平台有扩宽的趋势，进而对边沿和中心气流都有抑制作用，特别是中心气流的抑制作用更为明显。

2.2 对料面形状的影响

随着球团矿比例的增加，料面形状更加难以稳定，影响炉料的层状分布状态，从而影响高炉整体煤气流的稳定性;结合矿石平台趋于扩宽，会造成高炉两股气流减弱，导致气流两头堵，更易形成局部气流或管道气流。

2.3 球团矿高温冶金性能的影响

酸性球团矿软熔性能较差，软化开始温度低，软熔温度区间趋宽，从而造成软熔带上移，进而影响料柱的透气性。相对于酸性球团矿，碱性球团矿高温冶金性能有所改善。

2.4 球团矿还原膨胀性能的影响

球团矿在还原过程中会发生体积膨胀，使得物理强度降低。若体积膨胀超过一定程度后，将导致粉末量急剧增加，炉内料柱透气性显著变差，甚至产生悬料或崩料，造成炉况失常。相对于酸性球团矿，碱性球团矿还原膨胀性能有所增加。

3 大比例球团矿炉况调整情况

韶钢 3200m³ 高炉在大比例球团矿生产过程中，球团矿比例最高 25.5%，这么高比例的球团矿是首次尝试，2023 年 8 月份开始球团矿比例趋势如图 1 所示。

由图 1 可知，韶钢 3200m3高炉原来球团矿比例基本在 10-12%，2023 年 9 月份开始逐步提升， 10 月份最高达到 25.5%。随球团比提升、烧结比降低，矿石软化开始温度降低、软融区间扩大，整个软融带位置抬升；块状带矿石平均粒度下降，矿石布料时滚动程度增加，将导致边缘和中心均受抑，导致透气性变差。

应对措施方面，通过维持合适的风速和鼓风动能，利用定修机会调整风口面积，适当降低炉顶压力，降低鼓风量、提升富氧等措施。

4 大比例球团矿炉况调整措施

球团矿大幅提升后炉况变化，因气流分布变化和高炉热负荷波动，炉况顺行变化及炉温稳定性变差。

1）矿石落料点变化，体积密度变大、布料初始速度增加；焦炭落点不变。

2）软融带位置及厚度变化，球团比例提高，矿石软化区间扩大，软融带厚度增加。

通过维持合适的风速和鼓风动能，风速 210-230m/min，保证回旋区占炉缸截面积不小于50%；利用定修机会调整风口面积，风口面积由0.4415m²下调至 0.4287m²，操业参数方面，风量由 5750m³ /min 调整至 5600m³ /min，适当降低炉顶压力，顶压由 240kPa 调整至 235kPa，富氧量由23000m³提高到 26000m³ /h。2021 年 9 月份开始高炉操业参数趋势如图 2、图 3 所示。

由于球团矿的软熔性能与烧结矿存在差异，造成软熔带位置发生变化，气流分布可能会因此受到影响，高炉热负荷有升高趋势，煤气利用率略有下降。

通过把球团排出在矿批中段，调整矿槽品种、调整排料方式。球矿比例提升后，球矿使用提升称量斗料流调整满足炉顶上料要求，烧矿比例下降后，称量斗排料调整，槽下烧矿仓的 TH 调整。球团矿滚动性好安息角小使用比例提升后，槽下烧矿、球矿、生矿及中焦排料顺序优化。高炉热负荷趋势及煤气利用趋势见图 4。

由于球团矿平均粒度远低于烧结矿，提高球团比例、降低烧结比例后，矿石料层安息角降低，局部炉料过多或过厚，容易滑动导致崩滑料，影响气流分布和高炉顺行；同时，球团矿增加后，矿石布料过程中水平速度增加，更易布向炉墙，中心气流充沛，边缘气流整体走弱。高炉中心及边缘气流指数趋势见图 5。

同时，为确保中心气流为前提，保持合适的边缘气流，稳定料面形状；考虑矿石落点变化，兼顾焦炭落点。具体措施：用焦炭搭宽平台，矿石适当铺平；适当调整料线，避免矿石过分布向炉墙；逐步疏松边缘气流，溜槽档位角度整体向里减 0.5°，溜槽倾角、档位调整情况见表 2。

球团比提升后，中心气流开始走弱，CCT1、CCT2 趋势往下，中心档加一圈，角度整体内缩0.5°改善边缘气流。

在大比例使用球团矿前风量 5750m³ /min，使用后 5580m³ /min，使用前平均日产 8513t/d,使用后 8351t/d,相差-162t/d;使用前燃料比 498kg/t,使用后 502-505kg/t，使用前热负荷为 6962，使用后8020，上升 1000以上；期间氧量基本维持25000-26000m³ /h。

4 生产效果

韶钢 3200m³高炉在大比例使用球团矿期间，通过维持合适的风速和鼓风动能、调整装料制度、调整矿槽品种排料方式等措施，较好的解决了球团矿大幅提升后向中心滚动，导致煤气流不稳定的影响，炉况基本保持了稳定顺行，2023 年下半年主要技术经济指标见表 3。

6 结语

（1）在高比例球团矿生产模式下，高炉要加强炉顶布料矩阵的调整与优化，缩小风口面积与提高鼓风动能，做好上、下部调剂相结合，确保高炉长期的稳定顺行。

（2）高球团比时矿石体积密度变化大，料层安息角降低，布料落点及料层稳定性变化，而焦炭没有变化，应考虑矿、焦布料时二者不同步设定角度。

（3）高球团比料面形状稳定性降低，不同炉顶装备工艺、冷却系统配置高炉的高炉适应性会有较大差异，对并罐偏析、铜冷却壁高炉，操作难度会更高，有条件时应差异配料。

（4）为确保炉况、操作炉型稳定，降低燃料消耗，必须要优先确保焦炭质量，建议 CRI≤25%，CSR≥68%；同时，由于烧结比降低，其强度、粒度、成分稳定性应尽可能到标准的上限；在渣比较低情况下，必须要控制三氧化二铝含量。

（5）高球团比情况下，排料方式对气流影响较大，应结合最优化的排料顺序，合理安排矿槽品种分布及次序。

参考文献

［1］唐顺兵，李夯为，梁建华，等．太钢 5 号高炉髙比例球团矿生产实践 ［J］．炼铁，2014，33 （5）：30－33．