我国大高炉炼铁技术发展

我国大高炉炼铁技术发展

近年来，我国炼铁工业处于高速发展阶段，2007年全国生铁产量达到4,6944亿吨，比上年度增长15.19%，占世界总产量的49.74%。2008年上半年生铁产量达到2，63亿吨，比上年度增长9.61%，产量的增速有所下降。预计今年全国生铁产量会超过5.2亿吨，炼铁生产能力超过6亿吨，但有6000万吨/年的生产能力居于淘汰之列（主要是300m³以下容积小高炉）。

我国现有高炉1300多座，大于1000 m³以上容积的高炉有150多座。近年来，高炉大型化的步伐加快，建设了三座4000 m³级的高炉，五座3200 m³级的高炉，拟建7座4000 m³高炉。大型高炉均采用了先进的技术装备，促进了高炉炼铁技术进步。

进入2008年我国炼铁生产出现了滑坡现象，炼铁燃料比、入炉焦比、休风率，工序能耗升高，喷煤比、入炉矿品位下降。主要原因是炼铁原燃料供应紧张，质量下降，精料水平下降所致。

1．我国高炉炼铁技术不断进步，但2008年上半年炼铁技术指标出现下滑我国高炉炼铁技术水平已居国际水平，宝钢、武钢、首钢、鞍钢等一批企业的大型高炉部分技术经济指标已达到或接近国际先进水平。表1为全国重点钢铁企业高炉炼铁指标。表2表3为2007年部分高炉的技术经济指标。

表1 全国重点钢铁企业高炉技术经济指标

表2

2007年3000m3高炉技指标

表3

1.1 高炉燃料比有所上升

近年来，世界性的原燃料供应紧张，价位攀升，成份波动大，给高炉炼铁带来了较大的负面影响。突出表现在入炉品位下降和成分不稳定，加大了高炉操作技术的难度，呈现出炼铁燃料比在上升的态势。2008年上半年全国重点钢铁企业炼铁燃料比为532Kg/t，比上年同期上升3Kg/t。燃料比较好的企业有：首钢506Kg/t，宝钢481Kg/t，太钢475Kg/t，武钢494Kg/t，鞍钢493Kg/t，马钢487Kg/t，冶钢506Kg/t，天铁509Kg/t。

国际领先水平的炼铁燃料比为440~460Kg/t。2006年全世界高炉炼铁平均燃料比为543Kg/t，德国为496Kg/t，中国台湾为488Kg/t，欧盟15国为494Kg/t，南美为496Kg/t，日本为498Kg/t，南韩为503Kg/t，北美为510Kg/t。

燃料比=焦比+喷煤比+小块焦比。喷煤比是不考虑置换比。这样比较科学，企业之间有可比性。我国有些企业的小块焦比不做统计。南韩燃料比之中的喷煤比最高，在160Kg/t以上，日本、南美、欧盟、中国台湾及德国的喷煤比也是比较高的，在130Kg/t以上。

2008年我国重点

1.2 入炉焦比在升高

企业燃料比的升高主要原因是入炉焦比在升高，喷煤比在下降。炼焦煤供应紧张，导致焦炭质量下降，特别是焦炭的热性能劣化，对大型高炉的影响是比较大的。2008年上半年全国重点钢铁企业入炉焦比为398Kg/t，比上年同期升高8Kg/t。入炉焦比低的企业有：宝钢

集团313Kg/t，太钢295Kg/t，武钢331Kg/t，鞍钢341Kg/t，首钢335Kg/t，邢台361Kg/t，莱芜366Kg/t，马钢357Kg/t，天铁361Kg/t，长治350Kg/t，新兴铸管364Kg/t，鄂钢374Kg/t。

宝钢高炉入炉焦比在266~288Kg/t，太钢高炉入炉焦比为295 Kg/t，已属国际领先水平。国际水平的入炉焦比是在400Kg/t以下。2008年上半年我国有28个企业入炉焦比低于400Kg/t。炼铁燃料比是在一定范围内波动，要想降低焦比，只有采取提高精料水平，喷煤比，提高热风温度和提高高炉操作水平等措施。当前影响我国高炉生产的最大因素是原燃料成分不稳定。

1.3 喷煤比呈下降态势

2007年我国重点钢铁企业喷煤比为137Kg/t，但2008年上半年下降4 Kg/t。这是近年来少有的态势。说明炼铁企业是不得已而为之的。我们应当认真研究提高喷煤比的技术措施。当前，炼铁企业因原燃料涨价，成本上升的压力已经很大。提高喷煤是降低成本的重大措施，喷一吨煤粉，代替焦炭，约有1000元的利润。提高喷煤粉的重要技术措施有：提高入炉品位，降低渣量，提高风温，进行脱湿和富氧鼓风，提高高炉燃料透气性（原燃料转鼓强度高，煤气分布均匀），进行均匀喷吹和混合煤喷吹，优选喷吹煤种（可磨性好，燃烧性好，流动性好，含碳量高，灰分低）等。高风温已成为提高喷煤比的关键因素，应当引起高度的重视。

2008年上半年，喷煤比高的企业有：太钢180、宝钢集团168、石钢164、江阴兴澄164、酒钢164、新兴铸管163、邢台159、武钢163、长治177、莱钢156、济源155、德龙151、鞍钢152，天铁148，济钢147，湘钢147，永钢147。

1.4 热风温度在波动之中

2008年首季全国重点钢铁企业热风温度为1085℃，比上年度下降40℃。2008年上半年全国重点钢铁企业热风温度为1127℃，风温较高的企业有：河北德龙1188℃、太钢1186℃、首钢1177℃、攀钢1175℃、宝钢集团1155℃、邢台1150℃、莱芜1147℃、沙钢怀特1149℃、武钢1141℃、鞍钢1166℃，三明1169，天铁1156，邢钢1150。

热风温度波动有两个原因。其一为热风炉供不上高风温。其二为高炉生产用不了高风温。这里有多方面的因素，就总体上讲，我国热风温度偏低，已经成为我国高炉炼铁技经指标中与国际先进水平差距最大的地方。相差在100~150℃。国外已有热风温度在1300℃水平的实例（芬兰）。我国宝钢3号高炉年平均风温在1244℃已属于世界先进水平。

热风温度是廉价的能源（使用高炉煤气45%而转换来的），对企业节能减排，提高能源利用效率是有着重大的作用（企业生产用煤的能值有34%会转换为副煤气，煤气去烧热风炉比发电的能源转换率要高）。所以炼铁企业要高度重视高风温的作用。风湿升高100℃可降低炼铁焦比15~20Kg/t，允许多喷吹30~40Kg/t煤粉，使风口区理论燃烧温度升高60℃。

我国已全面掌握了实现高风温热风炉的设计，原材料高质量、施工、操作和维修的方面的先进技术。企业没实现高风温完全是在管理和技术上有不到之处。实现高风温的技术措施是：热风炉拱顶采用耐高温的硅砖，在拱顶钢板内铺设一层铝箔，防止产生晶界腐蚀。采用蓄热面积大的小孔格子砖（19~30孔），拱顶砖不要坐落在热风炉的大墙上，要有膨胀节。热风炉操作上，送风和燃炉时，拱顶温度温差要控制在100~150℃，送风时间最好小于1小时。送风管道系统要能满足高风温要求，选用优质热风阀和热风炉与送风管之间的短管要有膨胀节等。

高炉正常生产要求时风口区理论燃料燃烧温度在2200±50℃，而喷吹10Kg/t煤粉会使理论燃烧温度下降20~35℃。这样大喷吹煤量会使风口理论燃烧温度下降200~400℃。为此，大喷煤量必须要有高风温作保证。一般来讲，低于1000℃风温的高炉，不适于喷煤，而热风温度低于1050℃是不适于高炉喷煤比作业。如果热风炉能提供高风温，而高炉用不上去，可以崭时进行加湿鼓风，将高风温用上去。其结果会使高炉增产节焦。

热风炉的寿命一般是在20年左右，大修一次需要上千万元。所以，要求热风炉使用的

耐火砖质量一定要好，决不能购买价低的劣质砖，也不能降低耐火砖的质量标准要求。不少企业实现不了高风温，热风炉寿命低，均是耐火材质不好，或砌筑质量不高等原因。1．高炉炼铁要以精料为基础

炼铁精料对高炉生产技术指标的影响率在70%，工长操作水平占10%，企业管理水平占10%，设备影响率占5%，外界因素（供应、动力、上下道工序等）影响占5%。所以我们要高度重视精料技术水平的提高。

2.1 精料技术的内涵

“高”入炉矿品位要高，是精料技术的核心。矿品位提高1%，焦比下降1.5%，产量提高2.5%，吨铁渣量减少30Kg/t，允许多喷吹15Kg/t煤粉。但是，目前全世界高炉入炉品位呈下降态势，成本的原因不能过分追求高品位。一些吃百家矿的企业，将购来矿粉进行再选，提高品位，对高炉生产有利。近年来，进口矿也是供给混均矿，不再卖给单一高品位矿，且有参假现象。

烧结、球团、焦炭的转鼓强度要高。

烧结矿碱度要高。

“熟”是孰料比要高。近年不少炼铁企业已不追求高孰料比。宝钢熟料比在83.12%，首钢为84.74%，广钢为81.99%，武钢为88.53%，海鑫为82.54%。减少了造块过程的污染和能耗。

“均”燃料粒度要求均匀，5~15mm粒级占总量要小于30%。

“净”小于5mm粒度占总比例要小于5%。

“稳”成分和质量要稳定。

“少”含有害杂志Pb,Zn,S,P,Cu,F等要少，焦炭灰份中K+Na总含量要小于3%。

“好”铁矿石冶金性能要好。软熔温度高，软熔区间窄，还原性要大于60%，低温还原粉化率低。

大高炉比小高炉对于原燃料质量要求高，这是普遍的规律。特别是对焦炭质量要求要引起重视。大高炉要求焦炭热性能要好，详见表4。

表4 大高炉对焦炭热性能要求

单位：%

焦炭的热性能指标，主要取决于煤的胶质层Y值和g值。所以炼焦配煤不能只看煤种，而要用煤岩学的理论来进行配煤，要研究煤的岩相组成，成煤年代和成煤条件，决定煤的物理性能和化学性能，最终影响焦炭质量。

焦炭在高炉内是起五个作用：焦炉的骨架支撑作用，与氧气燃烧提供冶炼热量作用，供生铁掺碳来源作用，提供矿石还原剂和炉缸的填充作用。在大高炉高喷煤比条件下，对焦炭质量要求要更高。焦炭在大高炉中受到压缩比小高炉大，容易破碎。高喷煤比条件下，焦炭的骨架作用更加突出，而且对煤气流会起到透气窗的作用（要求焦炭的层厚大于0.5m,宝钢在0.8m以上）。为提高炉料的透气性，采用无料钟炉顶进行中心加入小块焦。近年开发出要在烧结矿中加入小块焦。一方面提高炉料透气性，增加烧结矿的还原率，同时也充分利用了企业产生的小块焦，有节焦增产的作用。焦炭在炉缸的填充作用，要求焦炭在炉缸的空隙要在40%左右。这就要求焦炭的抗破碎性要好，而且粒度组成均匀、粉末少。部分企业焦炭

质量见表5

表5

20087年部分企业焦炭量

单位：%

提高焦炭质量的7个技术措施，优化配煤，硬煤细破，脱湿和风选，捣固，延长结焦时间，闷炉，干媳焦和少水媳焦，喷CACL2.…

2.1 优化炼铁炉料结构，提高球团矿配比

球团工序能耗为30Kgce/t左右，烧结工序能耗在56Kgce/t。高炉炼铁多用球团矿就会有炼铁系统节能的效果。这叫钢铁工业的结构节能。球团矿的含铁品位一般要比烧结矿高5%。高炉炼铁多用球团矿，少用烧结矿会有增产节焦的效果，有效的提高炼铁入炉品位。

近年来我国球团矿增产较快，2007年全国重点钢铁企业生产球团矿9367万吨，进口2555万吨，球团矿在炉料结构中的比例以升到19.37%。全国球团矿在炉料中比例为14.2%。详细情况见表6

2000年首钢改造链蓖机—回转窑成功以后，使我国球团生产技术有了较大进步，促进了我国球团产量快速发展。至2006年链蓖机—回转窑生产工艺设备生产的球团矿总产量占全国总产量的50%以上，是我国球团生产技术的一个大转折。实践表明，链蓖机—回转窑工艺生产的球团要比竖炉工艺质量要好，工序能耗低，是技术发展的大方向。

目前武钢、鞍钢等企业要大幅度提高球团矿在高炉炼铁炉料中的比例，可以有效的提高高炉的高效化，促进炼铁技术进步。目前我国生产的球团矿含铁品位低，SiO2和FeO含量高，膨润土消耗高，这是与国外先进水平的差距。

我国有1/3的精矿粉用于生产球团，比例太低，应进一步大力发展球团。球团工序能耗比烧结低，含铁品位高，同时还可以促进烧结矿质量的提高。建议拥有精矿粉的企业还应大力发展球团，并建议将球团厂建在矿山上，减少运输损失和对环境的污染。

2.2 积极采用先进工艺、技术、装备，促进烧结质量的提高

2008年上半年全国重点企业烧结矿质量呈下降趋势。烧结转鼓76.45%，比上年下降0.03%；碱度为1.868，比上年降低0.10；含铁品位为55.47%，比上年下降0.10%；烧结机利用系数为1.372t/m²·d，比上年下降0.062 t/m²·d；工序能耗为56.16Kgce/t，比上年度上升0.9Kgce/t。大多数企业烧结矿的含铁品位和碱度波动的范围都超过了国家规定的标准。标准要求是含铁品位波动±0.5%，碱度波动小于0.05。

新修订的《烧结厂设计规范》中对原料、熔剂、燃料及其准备有了明确的说明。如原料的粒度要小于8mm。铁粉波动偏差在±0.5%，SiO2波动在±0.2%。精矿粉含水小于10%等。对烧结工业与设备也有许多明确的说明，采用直立式自动重量配料设备，添加剂是有提高产量和降燃耗的作用。采用燃料分加，小球烧结，厚料层，铺底料，偏析布料等均有增产节能，提高质量的效果。进行优化配矿，强力混均，延长混合时间等有提高烧结矿质量的作用。取消热矿筛，可节省投资，提高作业率，降低能耗的作用。我国高铁低硅烧结，高配褐铁矿烧结技术已成功，促进我国烧结技术进步。2008年上半年部分企业烧结矿指标见表7

表7 2008年上半年部分企业烧结矿指标

巴西南部矿为镜铁矿，配比不能超过25%，否则烧结和高炉都有不良影响。

妥善处理含钾、钠、铅、锌的含铁尘泥物质，烧结不是垃圾场，要科学利用资源。3．高炉操作要精细化

张寿荣院士在2008年全国炼铁生产技术会议上指出，目前我国高炉炼铁行业属于粗放型。《钢铁工业发展政策》中提出，钢铁工业要从粗放型经营转变为集约型方向发展，要用科学发展观来指导企业的生产经营。要扭转炼铁行业粗放型发展，首先要认真贯彻精料方针，用科学的态度来对待精料，结合企业实际情况，用技术经济的分析方法来确定本阶段的精料方针的具体内容。一些企业的领导在表扬采购部门买来劣质矿石，为企业降低成本做出贡献。实际上对高炉生产焦比升高，产量下降，高炉生产不稳定顺行所付出的代价远大于买矿石所节省的钱。因缺铁，对炼钢和轧钢的影响也应计算在内。每个时期，每个企业均有一个合理的经济品位值，也不是矿石品位越高越好。因为成本因素是起一定作用。

3.1 对原燃料要进行科学管理

目前一些钢铁企业购买的资源、能源从采购、检验、化验、到生产用户存在着一些管理上的缺失。所采购物资在数量上没有真实反应企业的亏损情况。在化验质量上尚有不准确和不科学的地方。化验结果也不能及时报给高炉工长。出现原燃料都用到高炉内，化验结果还未报送到高炉上的现象。原燃料质量变化是高炉工长操作的重要基础和依据。所以，企业要实现标准化、规范化的化验、报送制度。其数据要做到及时、准确、可靠、稳定。按标准偏差去管理好原燃料质量。要注意原燃料质量变化对高炉软熔带，烧结低温还原粉化率，矿石软熔温度和软熔区间等方面的影响。炼焦要按煤岩学去配煤，要分析煤的物理和化学成分，g值和y值等。切实做好惯徹精料方针工作。

3.2 提高工长业务素质，减少盲目性

要定期对高炉炉长、工长开展继续教育工作，使其知识得到不断补充和提高。可以在企业内部定期组织技术交流，工作经验交流，年终撰写技术报告；也可以组织相关人员参加国内外学术交流会，去某些技术先进的企业考察、学习。对本企业的生产要及时进行总结，一些重大事故不允许有重复出现的现象。科技人员要认真研究技术，善于总结，探索科学操作高炉的规律。

炼铁企业应有本企业的操作规程，规定一些重要参数调整的权限。高炉操作要从定性化向定量化发展。高炉操作要早动、少动，尽量保持生产的稳定顺行。我们不提倡高炉工长的个人英雄。哪个工长出铁多、上料多，就得到表扬的工作方法不对。要强调高炉整体在高水平上稳定运行。每个工长的操作指数要在较窄的范围内，如料批、炉温等。以保证生产不出现大的波动。

3.3 高炉操作要采取以预防为主的方针

一些高炉的重大事故是有前兆的。如炉墙结厚、结瘤，在相应部位的煤气流和冷却壁水温差是会有所反映。如果观察、分析得不够，对出现的变化不及时调整，就会出现大问题。也就是说，在高炉结厚、结瘤之前就要能预知，及时采取措施。这就要求高炉工长的技术水平要高，能有预知感。另一方面检测的手段也应齐全、准确。一些原始记录应要妥善保管，以备分析用。每座高炉的工长，炉长要做到心中有数。本高炉正常的操作参数是什么水平、仪器仪表所反映的数据正常值是在什么范围是在哪儿，出现误差所调整的手段和调整量是多少等技术参数等应有一个科学的数字。减少高炉操作的盲目性，就要求工长、炉长的技术水平高。其主要表现就是能有预见性，把要出现的问题解决在萌芽之中，杜绝重大事故的发生。

3.4 炼铁企业主要领导要抓大事、把握大方向

钢铁企业主要领导的管理水平高低主要表现在出主意和用人两个方面，而不是领导亲临第一线去指挥生产。主要领导要抓战略问题，下面领导是抓战术问题。炼铁主管领导的战略内容是：抓好精料，积极采用先进的科技装备，抓好企业的技术创新和发展规划。炼铁企业的领导要从生产技术的明白人向专家型转变。用生产条件论的观点去组织生产。在一定的条件下，会出现炼铁的一定指标。这里有管理的因素和技术的因素。炼铁企业的领导，就是要给一线工作创造出有利于技术进步的条件；要组织企业专业人员，对每项技术经济指标所需条件进行分析，并找出各条件对指标影响的权重是多少，以便抓住主要工作的方向。

3.5 对设备要实行定检定修制度

宝钢对设备实行定检定修制度。不是等设备出现问题时再去进行检修或更换。这样会造成高炉休风率高。某企业的休风原因有80%是因设备故障原因造成的。这是对设备管理上的失误。按照设备使用说明中规定的时间进行定期维护、定期更换。而且希望在高炉定期休风中进行定检定修设备。确保在高炉正常生产中，设备不出现任何故障。

购买设备时不能只以价格多少来确定采购方针。而应当进行设备的性能与价格对比，特别是使用寿命，要求的工作条件等因素也要统筹考虑。不能出现买着便宜用着贵的现象。现在一些企业在千方百计的压低采购价，在承包工程中突出反映出这方面的问题。低价的劣质设备进入冶金企业的危害实例很多。所以，建议炼铁企业的技术人员要提前进入承包工程的技术监督，不能等交钥匙时只是验收。那时不合格设备已进入生产领域很难改变。

要杜绝一些领导的短期行为，只顾本届内的工作，搞形象工程，失去企业的长远利益。高炉寿命在15年以上，热风炉在20~30年寿命。新建或大修改造中，一定要把握住采购物品的质量关。