陳開泉，陳生利，柏德春，胡春暉

（廣東中南鋼鐵股份有限公司，廣東韶關(guān) 512123）

摘 要：為應(yīng)對兩臺燒結(jié)機輪流大修造成鐵燒平衡的矛盾，韶鋼 3200m3 高爐被迫進行大比例球團礦冶煉，通過提前策劃，加強爐頂布料矩陣的調(diào)整與優(yōu)化，縮小風(fēng)口面積與提髙鼓風(fēng)動能，優(yōu)化爐渣組成與保持適宜鎂鋁比等措施，取得了較好的生產(chǎn)效果，確保高爐的穩(wěn)定順行。

關(guān)鍵詞：球團礦，爐料結(jié)構(gòu)，布料制度，送風(fēng)制度

1 前言

2022 年以來，韶鋼兩臺燒結(jié)機輪流大修改造，一臺燒結(jié)機供1050m³和3200m³兩座高爐生產(chǎn)（一機對兩爐），高爐被迫進行大比例球團礦冶煉，3200m3高爐 9 月底開始球礦比例逐步從 12%逐步提高到 25%左右，爐料結(jié)構(gòu)模式為 61%燒結(jié)+25% 球礦+14%生礦。大比例使用球團礦在韶鋼 3200m³高爐是首次，球團礦大幅度提升后對爐況影響較大，期間 8 號爐燒結(jié)礦由 6#燒結(jié)機切換到 5#燒結(jié)機（同等的配料狀態(tài)下 6#燒結(jié)機的燒結(jié)礦性能優(yōu)于 5#燒結(jié)機）以后，加大了對爐況的沖擊。為避免因大幅調(diào)整爐料結(jié)構(gòu)造成對高爐生產(chǎn)大幅波動，通過提前策劃，探索合理的操業(yè)模式，以及借鑒行業(yè)大比例球礦生產(chǎn)經(jīng)驗^［1］，廠部多次召開針對大比例使用球團礦的討論會、實時修正操業(yè)方針，根據(jù)球礦容易滾動的特性，明確要保持兩道氣流，中心溫度基本原則。確保了兩臺燒結(jié)機輪流大修期間，大比例球團礦冶煉 3200m³高爐爐況平穩(wěn)過渡。

2 高爐大比例球比的影響

2.1 對高爐布料的影響

由于球團礦滾動性好，安息角小，因此使用高比例球團礦的爐料在布料過程中表現(xiàn)為料面趨于平坦，堆尖低，礦石平臺有擴寬的趨勢，進而對邊沿和中心氣流都有抑制作用，特別是中心氣流的抑制作用更為明顯。

2.2 對料面形狀的影響

隨著球團礦比例的增加，料面形狀更加難以穩(wěn)定，影響爐料的層狀分布狀態(tài)，從而影響高爐整體煤氣流的穩(wěn)定性;結(jié)合礦石平臺趨于擴寬，會造成高爐兩股氣流減弱，導(dǎo)致氣流兩頭堵，更易形成局部氣流或管道氣流。

2.3 球團礦高溫冶金性能的影響

酸性球團礦軟熔性能較差，軟化開始溫度低，軟熔溫度區(qū)間趨寬，從而造成軟熔帶上移，進而影響料柱的透氣性。相對于酸性球團礦，堿性球團礦高溫冶金性能有所改善。

2.4 球團礦還原膨脹性能的影響

球團礦在還原過程中會發(fā)生體積膨脹，使得物理強度降低。若體積膨脹超過一定程度后，將導(dǎo)致粉末量急劇增加，爐內(nèi)料柱透氣性顯著變差，甚至產(chǎn)生懸料或崩料，造成爐況失常。相對于酸性球團礦，堿性球團礦還原膨脹性能有所增加。

3 大比例球團礦爐況調(diào)整情況

韶鋼 3200m³ 高爐在大比例球團礦生產(chǎn)過程中，球團礦比例最高 25.5%，這么高比例的球團礦是首次嘗試，2023 年 8 月份開始球團礦比例趨勢如圖 1 所示。

由圖 1 可知，韶鋼 3200m3高爐原來球團礦比例基本在 10-12%，2023 年 9 月份開始逐步提升， 10 月份最高達到 25.5%。隨球團比提升、燒結(jié)比降低，礦石軟化開始溫度降低、軟融區(qū)間擴大，整個軟融帶位置抬升；塊狀帶礦石平均粒度下降，礦石布料時滾動程度增加，將導(dǎo)致邊緣和中心均受抑，導(dǎo)致透氣性變差。

應(yīng)對措施方面，通過維持合適的風(fēng)速和鼓風(fēng)動能，利用定修機會調(diào)整風(fēng)口面積，適當(dāng)降低爐頂壓力，降低鼓風(fēng)量、提升富氧等措施。

4 大比例球團礦爐況調(diào)整措施

球團礦大幅提升后爐況變化，因氣流分布變化和高爐熱負荷波動，爐況順行變化及爐溫穩(wěn)定性變差。

1）礦石落料點變化，體積密度變大、布料初始速度增加；焦炭落點不變。

2）軟融帶位置及厚度變化，球團比例提高，礦石軟化區(qū)間擴大，軟融帶厚度增加。

通過維持合適的風(fēng)速和鼓風(fēng)動能，風(fēng)速 210-230m/min，保證回旋區(qū)占爐缸截面積不小于50%；利用定修機會調(diào)整風(fēng)口面積，風(fēng)口面積由0.4415m²下調(diào)至 0.4287m²，操業(yè)參數(shù)方面，風(fēng)量由 5750m³ /min 調(diào)整至 5600m³ /min，適當(dāng)降低爐頂壓力，頂壓由 240kPa 調(diào)整至 235kPa，富氧量由23000m³提高到 26000m³ /h。2021 年 9 月份開始高爐操業(yè)參數(shù)趨勢如圖 2、圖 3 所示。

由于球團礦的軟熔性能與燒結(jié)礦存在差異，造成軟熔帶位置發(fā)生變化，氣流分布可能會因此受到影響，高爐熱負荷有升高趨勢，煤氣利用率略有下降。

通過把球團排出在礦批中段，調(diào)整礦槽品種、調(diào)整排料方式。球礦比例提升后，球礦使用提升稱量斗料流調(diào)整滿足爐頂上料要求，燒礦比例下降后，稱量斗排料調(diào)整，槽下燒礦倉的 TH 調(diào)整。球團礦滾動性好安息角小使用比例提升后，槽下燒礦、球礦、生礦及中焦排料順序優(yōu)化。高爐熱負荷趨勢及煤氣利用趨勢見圖 4。

由于球團礦平均粒度遠低于燒結(jié)礦，提高球團比例、降低燒結(jié)比例后，礦石料層安息角降低，局部爐料過多或過厚，容易滑動導(dǎo)致崩滑料，影響氣流分布和高爐順行；同時，球團礦增加后，礦石布料過程中水平速度增加，更易布向爐墻，中心氣流充沛，邊緣氣流整體走弱。高爐中心及邊緣氣流指數(shù)趨勢見圖 5。

同時，為確保中心氣流為前提，保持合適的邊緣氣流，穩(wěn)定料面形狀；考慮礦石落點變化，兼顧焦炭落點。具體措施：用焦炭搭寬平臺，礦石適當(dāng)鋪平；適當(dāng)調(diào)整料線，避免礦石過分布向爐墻；逐步疏松邊緣氣流，溜槽檔位角度整體向里減 0.5°，溜槽傾角、檔位調(diào)整情況見表 2。

球團比提升后，中心氣流開始走弱，CCT1、CCT2 趨勢往下，中心檔加一圈，角度整體內(nèi)縮0.5°改善邊緣氣流。

在大比例使用球團礦前風(fēng)量 5750m³ /min，使用后 5580m³ /min，使用前平均日產(chǎn) 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，使用前熱負荷為 6962，使用后8020，上升 1000以上；期間氧量基本維持25000-26000m³ /h。

4 生產(chǎn)效果

韶鋼 3200m³高爐在大比例使用球團礦期間，通過維持合適的風(fēng)速和鼓風(fēng)動能、調(diào)整裝料制度、調(diào)整礦槽品種排料方式等措施，較好的解決了球團礦大幅提升后向中心滾動，導(dǎo)致煤氣流不穩(wěn)定的影響，爐況基本保持了穩(wěn)定順行，2023 年下半年主要技術(shù)經(jīng)濟指標見表 3。

6 結(jié)語

（1）在高比例球團礦生產(chǎn)模式下，高爐要加強爐頂布料矩陣的調(diào)整與優(yōu)化，縮小風(fēng)口面積與提高鼓風(fēng)動能，做好上、下部調(diào)劑相結(jié)合，確保高爐長期的穩(wěn)定順行。

（2）高球團比時礦石體積密度變化大，料層安息角降低，布料落點及料層穩(wěn)定性變化，而焦炭沒有變化，應(yīng)考慮礦、焦布料時二者不同步設(shè)定角度。

（3）高球團比料面形狀穩(wěn)定性降低，不同爐頂裝備工藝、冷卻系統(tǒng)配置高爐的高爐適應(yīng)性會有較大差異，對并罐偏析、銅冷卻壁高爐，操作難度會更高，有條件時應(yīng)差異配料。

（4）為確保爐況、操作爐型穩(wěn)定，降低燃料消耗，必須要優(yōu)先確保焦炭質(zhì)量，建議 CRI≤25%，CSR≥68%；同時，由于燒結(jié)比降低，其強度、粒度、成分穩(wěn)定性應(yīng)盡可能到標準的上限；在渣比較低情況下，必須要控制三氧化二鋁含量。

（5）高球團比情況下，排料方式對氣流影響較大，應(yīng)結(jié)合最優(yōu)化的排料順序，合理安排礦槽品種分布及次序。

參考文獻

［1］唐順兵，李夯為，梁建華，等．太鋼 5 號高爐髙比例球團礦生產(chǎn)實踐 ［J］．煉鐵，2014，33 （5）：30－33．