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高炉采用大比例球团的因素分析

高炉大比例球团冶炼的优势

大比例球团冶炼在节能减排和减低成本等方面具有明显优势。

环保优势

高炉炼铁是能耗大户,也是节能减排的重要环节。既能减排必须考虑以源头治理、源头减量为主,过程治理和末端治理相结合的综合治理策略。

在球团生产过程中,二噁英、氮氧化物、颗粒物等污染物的排放都低于烧结工艺。

高炉采用大比例球团的因素分析

高炉能否采用大比例球团冶炼,收到客观条件制约。

国内外球团矿的资源禀赋分析

高炉炼铁的原料有三种:烧结矿、球团矿和块矿。三种炉料品味不同,价格各异。高炉炉料结构由各个钢铁公司能够获得的铁矿资源情况和铁矿石价格等客观条件决定。世界各国的高炉炉料结构中球团比例差别较大。

日本和韩国的铁矿粉主要以澳矿和印度矿为主,粒度相对较粗,适合生产烧结矿,因此高炉炉料结构以烧结矿为主。日韩高炉炉料结构的特点是烧结矿比例高且稳定,块矿比在上升,球团比在下降,目前球团矿比一般不超过10%。

欧洲的铁矿石供应主要来自于巴西、加拿大和非洲,铁矿石生产主要在瑞典完成。北美地区本地铁矿石资源以铁燧岩为主,硬度高且品位低,需要细磨磁选,铁精粉粒度相对较细,适合造球。因此,欧美国家普遍采用高比例球团或全球团冶炼,尤其是瑞典和芬兰的钢铁企业,取消了烧结矿,采用100%球团冶炼,这些高炉的共同特点是入炉料品味高、渣比低。

中国国产铁矿石品位低,采用成本明显高于进口矿,中国铁矿石对外依存度80%。由于中国铁矿石特点是贫、杂、细,必须细磨,所以约一半适合生产球团矿。我国高炉炉料结构一直以高碱度烧结矿为主,搭配酸性球团矿和块矿。球团矿比例一直不高,延续至今。

前景展望

高炉采用大比例球团冶炼的优势明显:工序能耗偏低,污染物排放少,节能减排效果好,高炉渣比低,煤气利用率高,燃料比低,综合经济效益好。大比例球团冶炼是实现整个钢铁生产流程绿色化的重要手段,是高炉炉料结构优化的发展方向,是钢铁工业节能减排实现源头减量的重要保障。

采用大比例球团冶炼必须统筹考虑的因素

资源和成本

球团粉资源问题和球团成本是大比例球团冶炼的限制性因素。与烧结矿和块矿相比,球团矿价格相对较高,高炉的综合冶炼成本决定了球团矿比例的高低。

球团质量

球团矿质量是高炉大比例球团冶炼能否成功的第一大限制性环节。碱性球团和酸性球团生产的热工参数控制差别较大,碱性球团生产控制难度更大,可控区间更窄。实验发现,球团矿还原膨胀率升高到25%以上后,在球团矿的比例为50%的情况下,高炉出现大的波动,表明球团矿的比例越高,高炉接受的还原膨胀率指数越低,在大比例球团冶炼时,严格控制还原膨胀率是关键。

原燃料质量管控

原燃料质量是高炉顺稳运行的基本保障,入炉原料质量管控是第二大限制性环节。加强对入炉原燃料的管理和控制,可有效把控入炉原料质量对炉况的影响。通过定期取样检化验原料冶金性能、高炉料仓下看料掌握实物质量信息, 检查筛网及时清理提高筛分效率等方式,将入炉原燃料质量管控制度化,为炉况判断及操作调整提供依据。

可预见性的高炉操作技术问题

大比例球团冶炼时,要未雨绸缪高炉生产操作过程管控可能面临的技术性难题,提前做好应对策略。比如熔剂性球团的敏感性、球团矿易滚动性会引起中心煤气流减弱和压差升高等问题。大比例球团队炉料分布及炉料冶金性能影响较大,通过烧结和球团混装、多次小幅度提高球团矿比例、减小中心负荷、稳定中心和边缘煤气等措施,实现大比例球团冶炼下的炉况稳定,保持合适的风速及动能,控制合理的炉温和铁水温度范围,提高炉缸的活跃度,改善大比例球团冶炼过程下部透气、透液性。实验表明,酸碱球团搭配的炉料结构的综合性能好,二者好的配比需要在实践中不断探索。

统筹大比例球团带来的相对矛盾

大比例球团冶炼带来的两对矛盾是:低渣量和脱硫排碱的矛盾,烧结矿配比降低和固废处理的矛盾。球团矿比例由30%提高到50%,渣比下降大约55kg/t,对于脱硫和排碱是严峻的考验,要严格控制入炉碱金属,大比例球团时,烧结矿配比降低,导致烧结矿产量减少,由烧结处理的钢铁流程含铁固废无法由球团工艺处理,固废难以实现产销平衡。

高炉的基本功能是把铁矿石冶炼成铁水,因此高炉吃不吃球团矿,吃多少球团矿是由诸多可观条件决定的,需要根据自身具体情况,因地制宜。

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