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低成本炼铁的主要技术措施

来源:未知 佚名 2018-08-30 浏览
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  一、引言

  随着我国钢铁工业的迅速发展,2012年我国生铁年产量已达6.6亿吨,占世界年产量的近60%。这导致一方面矿产资源供应日趋紧张,原燃料价格持续攀升;另一方面,产能过剩的矛盾日益突出,市场竞争日趋激烈。钢铁企业利润空间逐步缩小,经营与发展形势日趋严峻。钢铁企业依靠科学管理手段和科学技术手段进行内部挖潜、优化产品结构、降低系统成本、提高企业效益,而科学技术手段必须由技术进步、技术创新来体现,先进的技术是低成本炼铁的保障。

  二、原燃料结构的优化

  原燃料质量是高炉炼铁生产的前提,是精料技术的实质内涵;而原燃料成本占炼铁成本的2/3。因此,需要依靠技术进步、技术创新,采用先进的技术手段,对原燃料结构组成和工艺技术进行优化,通过相关实验和实践对于不同原燃料结构组成的物化性能、冶金性能、高炉操作影响等因素综合分析其性价比,从而在保障和改善精料水平的前提下,实现低成本炼铁,获得最大经济效益。

  1.焦炭配煤结构优化

  焦炭在高炉冶炼中的作用是炉料骨架、还原剂、发热剂和渗碳,而在当今高炉大型化、高喷煤比的冶炼条件下,焦炭的骨架作用显得尤为重要,不仅要满足冷态机械强度的要求,还要满足高炉对焦炭热态性能的要求。焦炭质量是由主焦煤的配入量来保证的,而焦炭的成本又主要体现在配煤上。因此,依靠先进技术手段,优化备煤、配煤、炼焦工艺技术,在保证高炉焦炭质量的前提下,通过采购劣质煤或减少配煤中的焦煤比例来降低焦炭成本是有效的技术措施。

  2.喷吹煤结构优化

  高炉喷煤技术已成为现代高炉炼铁生产节焦增铁、降本增效、改善冶炼进程和促进高炉顺行而广泛采用的技术措施。随着传统喷吹用无烟煤资源的匮乏、价格的高攀,高挥发性、强爆炸性的烟煤喷吹技术迅速发展,越来越多的高炉开始喷吹烟煤、褐煤等煤种。拓宽低价而丰富的喷煤煤源,通过对烟煤、褐煤、贫瘦煤、无烟煤、兰炭等各煤种的混合搭配,科学评价各种配比混合煤的性价比,优化喷吹配煤结构,改善高炉冶炼进程,降低焦比,从而达到降低成本、提高技术经济指标的目的。

  3.烧结配矿结构优化

  随着我国钢铁工业的发展,国内铁矿资源日益紧缺,进口矿、国内矿种类繁多,价格质量各异。针对各种铁矿石进行烧结性能和经济价值的科学、综合评价,合理利用国内外各种铁矿资源,优化烧结配矿结构,提高劣质低价矿种的用量比例,在降低烧结矿成本的同时改善烧结矿性能是我们面临的重要技术课题。

  此外,为了在低价矿配比的情况下生产出优质低渣比烧结矿,国外钢铁企业提出了MEBIOS(镶嵌式铁矿烧结)技术,并进行了大量实验室基础性研究,取得了一定的成果,目前国内外已有工业性生产实例。

  三、高炉操作指标参数优化

  在高炉炼铁工艺技术和装备水平日益发达的今天,高炉操作者以精料技术为基础,充分运用富氧、高压、喷煤和高风温等先进工艺技术,调节稳定合理的操作制度,优化高炉操作指标参数,维护高炉合理操作炉型,维护高炉稳定顺行,改善高炉技术经济指标,以实现现代高炉“高效、优质、低耗、长寿、环保”的技术方针。要全面实现现代高炉技术方针,高炉操作必须由粗放型转变为精细型,树立科学的冶炼观,转变操作观念,优化评价指标,实现低燃料比、低成本冶炼,获得经济利益和社会效益双丰收。

  1.冶炼强度指标的优化

  冶炼强度是高炉冶炼强化程度的评价指标,实践表明,其与焦比(或燃料比)呈U型曲线关系,曲线最低点对应的是最低焦比下的适宜冶炼强度,增大或减小冶炼强度都将使焦比上升。但随着精料、富氧、高压、喷煤和高风温等先进技术应用水平的提高、冶炼条件的改善,曲线将向右下方不同程度地移动,最低焦比逐渐下降的同时允许适宜冶炼强度逐步增大(见图1),高炉利用系数进一步得到提高。这就是长期以来业界多数人主张采用中等冶炼强度并且与冶炼条件相适应的缘由。

  冶炼强度是建立在容积利用系数基础上的强化指标,是我国50年代从前苏联引入的,是以容积燃烧强度来衡量高炉的强化程度,在一定程度上误导人们采用粗放型的操作方式,单纯以多鼓风、多烧焦炭、多出铁做为衡量高炉生产率的指标;同时,由于历史原因,在钢铁需求旺盛、产能不足、钢铁产品有较大利润空间的时期,片面追求高冶炼强度以达到高的容积利用系数,大多是重产量、轻能耗,重系数、轻焦比,导致燃料比长期居高不下。随着我国经济转型发展对钢铁工业提出了更高的要求,相应的评价标准也需随之发生变化。

  因此,项钟庸院士倡导的建立在炉缸面积利用系数基础上的以炉腹煤气量指数来衡量高炉强化程度的方法,更科学、更符合高炉冶炼的本质。宝钢高炉以减少吨铁炉腹煤气量来达到强化的实践表明,降低燃料是最能有效降本增效。提高富氧率和炉顶压力是强化高炉的合适选择。

  2.喷煤比指标优化

  喷煤是高炉炼铁节能降耗和降低成本的重大技术措施,对高炉炼铁的意义在于以煤代焦、降低焦比,节约焦炭生产的投资和能耗,缓解主焦煤匮乏的矛盾;同时,能改善高炉冶炼操作,促进高炉稳定顺行。因此,一些企业不顾及自身的风温和精料水平,盲目追求高喷煤比,造成过量喷吹、置换比下降、燃料比升高,以致炉尘中的含碳量甚至超过了50%。

  许满兴教授提出的经济喷煤比理论指出,在高炉不同时期阶段寻求统计出最低焦比、最低燃料比和最高利用系数相对应的喷煤比,即为该高炉某时期阶段的经济喷煤比。经济喷煤比的前提是喷煤比的提高不造成燃料比和高炉炉尘含碳量(正常情况下≤20%)的上升。

  四、结束语

  在原燃料资源日益紧张、产能明显过剩、节能减排要求严峻的形势下,低成本炼铁是钢铁企业生存和发展的必然途径。具体做法是:依靠先进技术,优化原燃料结构,改善精料水平,降低原燃料成本;优化高炉操作指标参数,树立科学的冶炼强化观,克服片面追求高生产指标(高冶炼强度、高利用系数、高喷煤比等),维持与冶炼条件相适应的炉腹煤气量,达到高炉的高效率,维持与冶炼条件相适应的经济喷煤比,达到提高置换比、降低燃料比的目的。

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