大型高爐配加搗固焦的生產實踐

左國紅，廉京習，解洪超，李鵬超

（臨沂鋼鐵投資集團特鋼有限公司，山東 臨沂 276616）

1 前 言

臨沂鋼投特鋼特鋼有限公司1#高爐有效容積2 770 m3，于2020年9月開始籌建，2022年8月24日開爐投產。因為沒有配套焦化生產線，高爐所用焦炭全部采用外購方式供應。臨沂鋼投特鋼有限公司當前只有1座高爐運行，高爐在投產后始終肩負著鐵鋼系統生產平衡的任務，一旦高爐因搗固焦影響出現波動，整個鐵鋼系統均會受到不同程度的影響。煉鐵廠克服了一些難題，最初全頂裝焦，通過對爐況的觀察，搗固焦逐步加至50%，并取得良好的經濟技術指標，降低了高爐生產成本。

2 搗固焦和頂裝焦的分析比較

（1）堆密度不同，頂裝焦焦煤密度一般在0.74～0.77 t/m3，而搗固焦其煤餅密度可達到1.1 t/m3。煤餅堆比重增加，煤料顆粒間距減小，有利于多配入高揮發性煤和弱黏結性煤。

（2）搗固焦灰分增高，灰分中堿性氧化物含量增高。由于搗固焦配入了較多的氣煤、貧瘦煤等煤種，增加了焦炭灰分波動的因素，當灰分較高的煤種配比較高時，使焦炭灰分升高，而且，其焦炭灰分中的堿性氧化物含量也相應升高，在采用搗固焦時應更加關注其灰分含量對高爐爐渣堿度的影響。

（3）焦炭的氣孔率不同，由于搗固特性使焦炭堆密度增加，焦炭氣孔率減少，有利于降低其反應性，但是不利于爐缸中心焦柱的置換。

（4）裂紋較多，搗固焦各向同性組分增加，使焦炭內部細小裂紋增加，反應后的焦炭存在大的貫穿氣孔和細小裂紋，且氣孔不均勻度要大于頂裝焦。

（5）指標對比。高爐所用搗固焦的與頂裝焦的質量指標對比如表1所示。

表1 搗固焦與頂裝焦的質量指標對比

從表1數據對比看出，搗固焦的焦沫率平均值2.87%，比頂裝焦焦沫率平均值低1.36%。搗固焦M10平均值5.25%，比頂裝焦M10平均值高0.82%。搗固焦熱反應性CRI 平均值23.17%比頂裝焦高1.23%，反應后強度CSR平均值63.52%比頂裝焦低3.36%，差距略微偏大。

在GB 50427—2015《高爐煉鐵工程設計規范》中對于不同級別高爐使用焦炭的標準，只對頂裝焦炭的質量要求做了標準規定。由于搗固焦配煤種類差異較大，搗固焦密度差異也較大，熱工制度不完善，生產出搗固焦的指標不能完全適應高爐生產的需要，暫時未列入搗固焦的質量要求。

根據原冶金部《用生產條件論去科學分析高爐能耗》的數據分析，焦炭指標中M10數據的變化對高爐指標影響最大，M10控制在6%左右，上表中搗固焦的M10雖然較頂裝焦高0.82%，其平均值均在6%以下，完全符合大型高爐的使用標準。高爐開始逐步配加搗固焦，降低頂裝焦炭的使用比例。

3 高爐使用情況

3.1 高爐爐料結構

臨沂鋼投特鋼1#高爐爐料結構從燒結礦80%、球團礦10%、塊礦10%，調整為燒結礦77%、球團礦8%、塊礦15%。燒結礦的主要理化指標如表2 所示。高爐所用燒結礦的化學成分見表3。

表2 燒結礦的主要理化指標 %

表3 1#高爐所用燒結礦的化學成分

3.2 送風制度

鋼投特鋼高爐設有30 個風口，總進風面積為0.333 9 m2，其中27 個直徑120 mm，3 個110 mm，風口長度590 mm，角度為5°。

3.3 裝料制度

開爐時根據測量料面情況及生產過程中實際氣流情況和搗固焦的冶金性能采用的布料矩陣為，爐況較為穩定，壓量關系適中，邊緣和中心兩道氣流相當穩定。隨著高爐冶煉的強化，高爐裝料制度亦進行了不斷地調整，目前采用的礦批75～82 t，焦批15.5 t左右，焦丁每批料2.1 t左右。

3.4 造渣制度

鋼投特鋼1#高爐近期月份的爐渣成分可以看出高爐的爐渣平均堿度為1.22，平均三元堿度為1.43，四元堿度為1.0，Al2O3的平均含量為14.38%，MgO 的平均含量為7.20%，爐渣含S 量平均為0.91%，MgO/Al2O3為0.50。

3.5 熱制度

鋼投特鋼1#高爐投產后，一期工程只有1 座高爐，兩座120 t轉爐與其配套，為確保特鋼公司鐵鋼全線系統的穩定及避免單爐生產的短板，要求鐵水含硅量0.3%～0.6%，物理溫度＞1 500 ℃，鐵水硅含量多控制在0.35%左右。

3.6 搗固焦的配加過程

第一階段，搗固焦配比分步增加到20%，布料于高爐爐喉的中間環帶，高爐的各項參數均未出現明顯的變化，高爐沿用此前的裝料制度未進行調整，試驗期間燒結礦質量與入爐品位較試驗前有所改善，試驗期間的產量與消耗指標稍優于試驗之前，但鐵口出鐵的過程中偶有卡焦現象發生。第二階段，搗固焦比例逐步提高到50%，布料于高爐爐喉的邊緣，確保中心加焦為頂裝焦。提高搗固焦配比的過程中，高爐的上部差異升高，壓量關系變緊，受風狀況變差，高爐的布料矩陣為，煤氣利用較試驗前下降約1%，噸鐵燃料比上升月8 kg，產量每天下降越100～200 t，高爐爐芯溫度呈下降趨勢，爐前出鐵卡焦次數增多，爐前操作控制進行優化后能滿足高爐生產的需要。

第三階段，搗固焦比例穩定在20%，由于公司生產經營的需要，高爐需進一步提高產量和降低消耗。將搗固焦比例調整到20%以加風、加氧進一步強化冶煉，配比降低后，高爐迅速將風量加至5 300 m3/min，富氧4%以上，恢復高爐產量至7 500 t以上。

3.7 高爐主要操作指標

2023年4月份以后，隨原燃料條件及后道工序的改善，高爐各項主要經濟技術指標得到了大幅的提升。高爐利用系數從開爐初期的2.20 t/（m3·d）逐步提高到目前的2.75 t/（m3·d）。高爐入爐焦比從最初的358 kg左右降到330 kg左右，綜合燃料比從最初的545 kg左右逐步降至520 kg左右。高爐噸鐵噴煤比從最初的125 kg逐步提高到當前150 kg以上。

4 結 語

（1）在基本各項焦炭指標基本一致的條件下，2 500 m3以上大型高爐大比例使用搗固焦是可行的，并且取得良好的經濟技術指標。

（2）搗固焦配加比例增加到一定程度后會對高爐的受風狀況造成負面的影響，如需要維持原有的產量，需要適當的疏松兩道氣流改善料柱透氣性，從而會使得煤氣利用下降，燃料比升高，但噸鐵燃料成本仍會降低。

（3）從爐底中心溫度的變化趨勢來看，大比例配加搗固焦后，其爐缸的透氣、透液性受到一定的影響，需要重點監控爐缸的活躍狀態，爐前的渣鐵排放也要加強操作的管理。