新钢高熟料比冶炼高炉锰铁的效果分析

新钢高熟料比冶炼高炉锰铁的效果分析侯兴蒋海冰摘要介绍了对新钢1号锰铁高炉进行高熟料比冶炼的试验，将熟料比从60%提高至100%，获得了增产节焦降低成本的好效果。近年来熟料比基本≥85%，达到国内同行业先进水平。关键词高熟料比冶炼高炉锰铁ANALYSISONEFFECTSOFHIGHRATIOOFSINTERONPRODUCTIONOFMnCONTAININGHOTMETALATXINYUIRON&STEELCORP.HouXingJiangHaibingXinyuIron&SteelCo.Ltd.SynopsisThepresentpaperintroducedtheexperimentaltestsonsmeltingofMncontaininghotmetalatNo.1BFofXinyuIron&SteelCorp,inwhichtheratioofsinterrisedto100%from60%andbetterresultshavealreadybeenachievedinthefieldsofincreaseinproductivity,decreaseofcokeconsumption,andreductionofproductioncost.Intherecentyearsthesinterratiohascomeupto≥85%,anadvancedlevelofthesimilarplantsinChina.KeywordshighsinterratiosmeltblastfurnaceMncontainingpigiron1前言提高高炉熟料比由于其能改善铁矿石的冶金性能，从而改善高炉冶炼指标，以及能去除某些有害杂质、回收有益元素、扩大炼铁矿石原料资源的利用等原因，已成为各企业改善高炉技术经济指标的有效措施。我国锰铁高炉规模小，投资少，理论研究和技术骨干力量薄弱，加上“重冶炼、轻原料”等诸多原因，造成原料处理设施简陋，高炉熟料化进程远远落后于生铁高炉，致使技术经济指标进步缓慢，企业生产经营步履艰难。生铁高炉与锰铁高炉熟料比对照见表1。表1我国生铁高炉、锰铁高炉熟料比对比%年度重点钢铁企业地方骨干企业锰铁高炉综合199590.5885.8243.35199690.0786.2748.88199788.2584.3440.69我厂是国内最早使用烧结机生产烧结锰矿冶炼高炉锰铁的厂家之一。烧结锰矿的生产和熟料比的提高，曾经极大地改善了我厂高炉锰铁冶炼指标，为企业带来了勃勃生机，创造了显著的经济效益。但进入80年代后，我厂在高炉锰铁生产线的技术改造上没有大的投入，在生产工艺和操作控制上也无突破性进展，又受思想观念的束缚和烧结机能力的限制，致使高炉熟料比长期在60%左右徘徊(1980～1989年平均62.55%，1990～1995年平均57.88%)。而国内锰矿资源日益贫乏，甚至进口锰矿质量也出现了下降趋势，导致高炉技术经济指标滑坡。目前锰铁高炉要求提高熟料比的呼声日益高涨,这是由于以下原因。(1)我国锰矿资源特点是“贫、细、杂”，平均含Mn仅23.67%，含Mn＞30%富矿仅占总贮量的6.14%。矿物颗粒细而难选，矿物质成分杂。锰矿S、P、K、Na等有害杂质含量普遍较高，SiO2高，而提高熟料比是解决贫杂锰矿入炉的主要措施。(2)锰矿强度差、粉矿多，在采、选和运输装卸过程中都会生产大量粉矿。因此，锰矿入炉前须经筛分，筛下粉矿须经造块后方可入炉。锰矿还含有大量泥粉状物质，整粒时需加水冲洗，冲洗下的粉矿也须经造块后才能入炉。(3)锰矿烧结使用＜8mm锰矿粉为原料。我厂进厂的国内或进口块锰矿经水洗过筛后，产生的＜8mm粉矿一般高达70%。锰矿粉多块少，块矿供不应求已成为制约高炉锰铁生产的重要因素，客观上要求利用粉矿造块提高熟料比，以弥补块矿的不足。(4)市场竞争呼唤降低成本。提高熟料比能改善炉料冶金性能，优化炉料结构，从而改善冶炼指标。同时，粉矿造块能利用廉价原燃料和工业废弃物，除去部分有害杂质，既提高了产品质量，保护了冶炼设备，还能综合利用矿产资源。另外,锰矿块、粉有一定差价，粉锰矿烧结可降低炼铁生产成本，有利于提高产品市场竞争能力。(5)锰铁高炉提高熟料比，以烧结矿取代生锰矿入炉，烧结可利用高价锰氧化物在烧结过程还原放热和熔剂成渣热来减少配碳量，降低固体燃耗。同时高炉因上部富余热量减少，上部高温区缩小，可降低炉顶温度，使间接还原发展，煤气利用改善，缓和“上热下凉”矛盾，减少煤气带走的热量损失。基于上述理由，我厂锰铁高炉继续提高熟料比，采用≥80%烧结锰矿+≤20%国内(进口)块锰矿的炉料结构，其炉料冶金性能是先进的，经济上是适合国情、厂情、合理、合算的，现有条件下也已具备生产手段，技术上可靠、可行。因此，提高熟料比是当务之急，势在必行。2高熟料比冶炼高炉锰铁试验1996年初，铁合金厂组织制定了“锰铁高炉高熟料率冶炼”试验方案。要点是：(1)试验拟在1996年5月以前或9月以后进行，以避开高温季节；(2)烧结锰矿由锰烧车间2×24m2烧结机生产，高炉冶炼在1号255m3高炉上进行；(3)以熟料率60%为基准，逐步提高熟料率，每次递增10%，共分4个阶段，每阶段维持10～15天，直至熟料率100%，配矿为国内块锰矿，每个阶段交替过程中设置一至数天过渡期，以便生产准备和效果统计；(4)试验期按GB4007—1983标准组织生产GFeMn64牌号高炉锰铁；(5)高炉造渣制度选择(MgO)8%～11%，(Al2O3)≯13%,(MgO)4%～6%，碱度R21.4±0.05,R31.7±0.1,锰铁含硅量1.0±0.15%。高熟料率冶炼试验结果见表2。表2高熟料率试验主要技术经济指标(1996年)技术经济指标基准期01-03～17试验一阶段04-06～20试验二阶段11-01～15试验三阶段11-17～12-01试验四阶段12-05～19熟料比/%60708090100利用系数/t.m-3.d-10.4650.4920.5090.5140.537入炉焦比/kg.t-121962145208320752064冶炼强度/t.m-3.d-11.0211.0551.0601.0671.108锰回收率/%79.2179.4380.0580.5181.37入炉品位/%26.7325.1624.3624.1423.92焦炭负荷1.3981.5171.6001.6121.618熔剂比/kg.t-11158978604526355渣铁比/kg.t-126842631246424732465试验结果表明，随着熟料比提高，尽管入炉品位下降，主要技术指标仍相应改善，这正是炉料冶金性能改善的效果。3高熟料比冶炼的经济效益分析3.1焦比分析影响焦比的因素是入炉品位、焦炭负荷和锰回收率，三者均与焦比呈非线性关系。试验结果表明，提高熟料比后，入炉品位下降，焦炭负荷和锰回收率提高，此消彼长的综合效果是焦比降低。和基准期相比，各试验阶段的节焦效果分析见表3，节焦作用比重分析见表4。表3各试验阶段节焦效果分析影响因素一阶段二阶段三阶段四阶段因素±焦比±因素±焦比±因素±焦比±因素±焦比±入炉品位/%-1.57+126-2.37+186-2.59+205-2.81+223焦碳负荷+0.119-172+0.202-277+0.214-292+0.220-299锰回收率/%+0.22-5+0.84-22+1.30-34+2.16-56综合效果/kg.t-1-51-113-121-132表4各试验阶段节焦作用比重分析%试验阶段一二三四平均焦炭负荷作用97.1892.6489.5784.2390.90锰回收率作用2.827.3610.4315.779.10显然，提高熟料比节焦的主要原因是改善了高炉能量利用效果，焦炭负荷提高使单位焦炭熔炼的炉料增加，其次是提高了锰回收率。随着熟料比提高，入炉品位降低，提高锰回收率的节焦作用比重增大，这再次证明了贫锰矿冶炼条件下提高锰回收率的重要意义。3.2产量分析在炉容一定的条件下，影响高炉产量的因素是冶炼强度、焦炭负荷、入炉品位和锰回收率。试验过程中，冶炼强度、焦炭负荷、锰回收率提高，入炉品位降低，综合效果表现为利用系数上升，产量增加。和基准期相比，各试验阶段增产效果分析见表5，增产作用比重分析见表6。表5各试验阶段增产效果分析影响因素一阶段二阶段三阶段四阶段因素±焦比±因素±焦比±因素±焦比±因素±焦比±冶炼强度/t.m-3.d-1+0.034+0.015+0.039+0.018+0.046+0.021+0.087+0.040入炉品位/%-1.57-0.031-2.37-0.049-2.59-0.056-2.81-0.063焦碳负荷+0.119+0.041+0.202+0.070+0.214+0.074+0.220+0.079锰回收率/%+0.22+0.002+0.84+0.005+1.30+0.010+2.16+0.016综合效果/t.m-3.d-1+0.027+0.044+0.049+0.072表6各试验阶段增产作用比重分析%试验阶段一二三四平均冶炼强度作用25.8619.3520.0029.6323.71焦炭负荷作用70.6975.2770.4858.5268.74锰回收率作用3.455.389.5211.857.55因此，提高熟料比增产的主要原因是提高了焦炭负荷，其次是提高了冶炼强度和锰回收率。换言之，节焦作用占76.29%，高炉强化作用占23.71%。3.3成本分析以熟料比65%为基准，平均熟料比提高20%，冶炼GFeMn64牌号锰铁为条件，测算高熟料比冶炼对锰铁成本的影响。主要有：(1)单位锰铁含锰炉料费用降低62.1元/t；(2)焦比下降，节约焦炭费用65.4元/t；(3)熔剂比下降，节约熔剂费用31.34元/t；(4)锰回收率提高，减少锰料损失约48元/t；(5)产量提高，降低固定费用约18元/t；粗略估算，熟料比提高20%，单位成本可降低224.84元/t。按单炉生产锰铁5万t计，年获效益约1100万元。4结语和生铁高炉类似，锰铁高炉熟料比上限可达100%。我厂锰铁高炉熟料比1996年为78.16%；1997年为81.74%；1998年1～8月为85.23%，提高熟料比还有潜力。在适当的时机，我们还将继续组织提高锰铁高炉熟料比的试验，为今后锰铁高炉技术进步和技术改造，优化炉料结构提供必要的资料和依据。