当前高炉生产中若干降本减排 问题讨论 汤清华 二零－四年三月.

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1 当前高炉生产中若干降本减排 问题讨论 汤清华 二零－四年三月

2 钢铁产能的严重过剩，带来资源、市场、环保上的巨大压力，为了在市场上不被淘汰，降低炼铁成本、减少污染是当前高炉工作者最紧迫的任务。笔者在下面提出一些问题与同仁们共同讨论，想起到引玉的作用.

3 1 继续完善提升精料水平 . 用低品位矿经济上环保上能否最优 2 高炉操作上的问题 3 降汚的问题 做好原燃料均匀稳定入炉才是最大的挖潜增效
1 继续完善提升精料水平 . 用低品位矿经济上环保上能否最优 做好原燃料均匀稳定入炉才是最大的挖潜增效 降低入炉块矿的粉未入炉 高Al2O3低MgO渣和高Al2O3高MgO渣冶炼 努力降低入炉矿石的有害成份 2 高炉操作上的问题 某一冶炼条件下的最佳冶炼强度 关于捣固焦与顶装焦 压浆护炉问题 3 降汚的问题 点火开炉快速煤气回收 炉顶装料过程中均压放散的煤气回 利用热风炉烟道废气代替N2气进行喷煤

4 低品位矿经济上环保上能否最优 继续完善提升精料水平--1 近几年低低品位低价格非主流矿入炉经济与否只有使用者自己最清楚
遇到顺行变坏炉况失常,炉缸烧穿和炭砖温度过高或被迫提前修炉 低品位入炉,其然料比必定升高,应不用置凝，低质量矿带来矿价降低使成本降低幅度大于燃料比升高所造成的成本升高值，其总成本降低时,则有利可得,但燃料比升高,带来CO2排放升高,加重环境污染,资源能源都是全社会的. 应对社会负责任。也就是说用低品矿石生产是赢利了，但单位获利的燃耗要高，是不可取的。 另外我国综合燃料价格低于国外,我国吨铁燃料消耗比国外约高出50kg/t.Fe,而吨铁燃料成本低于国外约10个百分点,这样分析以降燃料比来降低生铁成本才是真正的降本 例：a.宝钢等先进的大企业都不这么作,而其利润最高 b.鞍钢上世纪几十年里是48-54%品位入炉,但日子好过吗,鞍钢人对低品 位入炉是身受其害的,体会甚深。 1949年--1999年燃料比从1229kg/t—570kg/t,其后从1995年平均精矿品 63.8%发展到2000年以后选矿的提铁降硅技术成功,精矿品位达 67%以上,加上部分富矿粉进口,才逐渐翻身。炼铁工序能耗1999年到2007 年降低了100多kg/t.Fe

5 做好原燃料均匀稳定入炉才是最大的挖潜增效 a. 国家2007年标准: 混匀料波动要求为: σTFe ≤±0.5%, σSiO2 ≤±0.2％
继续完善提升精料水平--2 做好原燃料均匀稳定入炉才是最大的挖潜增效 a. 国家2007年标准: 混匀料波动要求为: σTFe ≤±0.5%, σSiO2 ≤±0.2％ b.国内外水平 c. 有多少能达到标准 d.鞍钢每年的损失 e.认真向宝钢学习

6 向宝钢学习

7 直接入炉天然块矿在增加,有的生矿入炉比例增加到20%以上。甚者又恢复了熔剂直接入炉的现象
继续完善提升精料水平--3 降低入炉块矿的粉未入炉 当前全国酸性球团生产能力约 亿吨,而2013年实际球团产量为1.5亿吨左右,而全年进口球团3258万吨,也就是说有近7000万吨产能在闲置,说明价格在扭曲 直接入炉天然块矿在增加,有的生矿入炉比例增加到20%以上。甚者又恢复了熔剂直接入炉的现象 酸性球团生产工序能耗比烧结矿低25-30kg/t,比烧结矿仅多耗100kg/t左右的铁料, 且不加熔剂，但酸球比高碱度烧结要高出 元/吨,为什么,精矿价格的扭曲带来的恶果 同样比例球团矿入炉冶炼的生铁成本高于同比例的天然块矿冶炼成本才出现当前大量闲置球团生产设施,当初忽悠建那么球团生产线是怎么考虑的 天然矿冶炼比人造富矿冶炼燃料比低？ 似乎往回走了 作好块矿的筛分工作，南方企业自建干燥装置,再利用热风炉烟道废气或烧结环冷机的热废气来干燥块矿后,再筛分,达到入炉块矿含粉率在5%以下,取得好效果

8 国外某5500高炉30个月【Si】和渣中R、Al2O3、MgO推移图
继续完善提升精料水平-4 高Al2O3低MgO渣和高Al2O3高MgO渣冶炼 戏称新一版的“白蛇”传,己演出了近30年。 宝钢2013年全年4座高炉渣中Al2O3含量在14.1%-15.1%之间，而MgO在6.1%-7.8%之间 祁成林博士等:高Al2O3低MgO,高Al2O3高MgO两种渣进行了系统试验研究,认为这两种渣都是稳定的渣系,同样满足高炉生产和炉渣脱S的需要。 国外某5500高炉30个月【Si】和渣中R、Al2O3、MgO推移图

9 继续完善提升精料水平--5 努力降低入炉矿石的有害成份 入炉原燃料有害杂质控制值(GB-50427-2008) 危害:
k、Na、Zn杂质在炉内循环富聚到一定的程度, 破坏高炉顺行甚至出现失常炉况, 当采取措施排碱,排Zn后,炉况好转,隔一段时间后炉况又会出现反复 加速损坏炉缸内衬材料,使炉缸寿命大幅度缩短,频繁出现炉缸烧穿事故(图2),和炉缸砖衬温度提前超高,被迫停炉提前大修,达不到予期寿命。是高炉生产维护中一大薄弱点 问题是尚有很多单位对有害杂质的认识不足, 不加以控制, 有的甚至连化捡验都没有, 等到高炉失常, Zn害事故出现了才开始着急, 但晚了. 有的甚至炉缸炭砖温度升高了到1000 多0C还没觉察到, 直到烧到炉缸烧穿了, 但为时太晚了。另一问题是, 认识到其危害也有一定的控制, 含Zn高的粉尘, 或富积杂质的粉尘虽不入炉了, 但自已企业没找到处理方法, 就将这些含杂质粉尘卖给社会上了。社会商人转转手、混点铁矿粉又卖回给企业了, 造成了社会--企业上的大循环富积, 或杨尘对环境的二次、三次污染。 杂质名称 单位 kg/t.Fe k2O+Na2O ≦3.0 Zn ≦0.15 pb As ≦0.1 s ≦4.0 CI-- ≦0.6

10 继续完善提升精料水平--5

11 继续完善提升精料水平--5 举两例来介绍Zn危害和处理
例 年5月，开炉生产了4.5年的某厂1250m3高炉因Zn害，造成炉底板上翘炉缸环炭局部温度达10800C，被迫停炉大修炉缸。远没达到设计寿命 （1）高炉入炉Zn含量甚高，高出国家规范10多倍。有部分Zn进入了生铁与炉渣，从该厂分析约有50%，过去的资料中很少有高炉生铁和炉渣中检验含锌的，大部分锌是随炉尘带出炉外，或在炉内循环富积或上部区域结瘤，更换风口时流出大量Zn液。从有色冶金相图看，铁与Zn是相溶的。 （2）破损调查炉缸炉底从满辅炭砖最下第一层砖往上所有砖缝全占有Zn，并形成含Zn 94%以上的锌片，照片1, 照片2,砖内也渗有大量Zn，靠冷却壁的小块炭砖、靠炉内的微孔、满補半石墨砖几乎全有，砖内含Zn量在6.7%~65.5%之间，在国内是罕见的。大量的锌占入砖衬造成炉底上抬，炉底板平均上抬120mm以上，见表4。炉缸炭砖温度高处,园周几米炭砖只剩下280mm厚 （3）生产中曾出现因Zn害造成炉况失常，2009年一次年修时锌积存过多,造成风口及中套大量破损、上翘，炉况失常处理一个多月。生产中风口中套不断烧坏或上翘，4.5年间更换了52个中套，是风口数的2.5倍以上。锌大量渗入炭砖加速炉缸内衬的破坏。 表 高炉炉底煤气封板上翘高度 对应风口　 16# 14# 13# 11# 8# 炉基煤气封板上翘高度mm 133 122 123

12 (4). 锌进入炭砖初步分析:还原气化的Zn，有一部分渗入砖衬的裂缝和气孔中，砖衬的温度从内到外逐渐降低，降到419℃，就凝固成Zn金属，砖缝中的Zn片，就是这样形成的。
渗入砖衬的Zn蒸汽，温度下降到大约 ℃范围如果遇到CO2、CO和水汽，就会被氧化生成ZnO，反应为Zn+ CO2=ZnO+CO。温度超过1030℃， ZnO又可以与炭砖的C发生反应ZnO+C=Zn+CO，形成对炭砖的侵蚀，使炭砖变成疏松状，逐渐消耗炭砖 1250高炉Zn平衡表 年份 排锌率 锌负荷 铁水含锌 瓦斯灰量 瓦斯灰含锌 干法灰含锌 炉渣含锌 炉顶温度 利用系数 焦比 煤比 综合焦比 % kg/tFe ℃ t/d.m3 2008 77 1.73 7.97 2.02 22.36 ~120 2.509 350 141 478 2009 88 1.93 11.29 2.33 23.00 ~100 2.562 357 138 486 2010 92 1.04 0.012 8.82 1.61 11.80 0.002 177 2.71 370 134 491 2011 105 0.76 0.015 9.32 1.08 7.73 166 2.733 359 158 494 2012年一季度 108 0.016 7.1 1.25 16.07 146 2.281 367 148

13 从上至下 中间： a.钒钛聚积物 b.陶瓷垫 c.满辅炭砖 两边上部： 内微孔炭砖, 外小块炭砖 下部： 微孔炭砖, 半石墨砖
Fe% Pb% Zn% 1# 0.89 0.47 96.02 2# 0.78 0.19 94.68 3# 1.67 0.29 96.68 4# 8.01 44.18 2.67 从上至下 中间： a.钒钛聚积物 b.陶瓷垫 c.满辅炭砖 两边上部： 内微孔炭砖, 外小块炭砖 下部： 微孔炭砖, 半石墨砖 照片 高炉炉缸破损调查的断面图 照片2 砖缝中锌片及成份

14 例2. 某1780高炉（ 开炉, 仅2.5年）, 因近期烧坏风口多, 日下午5点休风换风口, 休下风来后出现,26个风口直吹管内都积有Zn液, 打开视孔大盖有Zn液流出, 照片3, 说明炉缸内煤气中含Zn蒸气浓度甚高。 炉缸铁口中心线1.0m以下,标高9.5m处环炭温度不断升高, 到2月11日上午温度继续樊升到870多度, 又被迫休风凉炉,堵风口复风, 并采取多项措施, 使温度遂渐降下来, 见照片4。停用含Zn粉尘, 入炉料中Zn负荷仍在600g/t以上, 而其后数日高炉排Zn量在900—1400g/t, 见表4, 从排Zn量返推出该高炉之前入炉锌是国家标准的10倍以上。炉内锌蒸气富积并钻入炭砖, 造成炭砖受侵蚀, 同时使环炭导热能力增强进而温度升高, 如不及时果断采取措施，炉缸寿命很危险, 可能连大修准备都来不及。如果措施得当, 该高炉有可能达到长寿水平, 因此也说明Zn害是可控的。该高炉1-2年用了一些地方杂矿, 成本完任务了, 但这一次就赔掉了 某1780高炉9.59m标高环炭温度突然变化截图

15 某1780m3高炉2014年17/2—3/3日高炉Zn收支捡验情况（kg/t.Fe）
月。日 2．17 2.18. 2.19. 2.20. 2.21. 2.24. 2.26. 2.28. 3.3. 收入 收入合计 0.6755 0.6687 0.661 0.6656 0.6506 0.642 0.6677 0.6640 0.6378 支 出 铁水 0.0643 炉渣（湿） 0.1447 0.0293 0.0197 0.0576 0.0290 0.0587 0.0595 0.0196 0.0279 布袋除尘灰 0.3501 0.4986 0.4811 0.4922 0.5146 1.005 0.9377 0.6502 0.8817 旋风除尘灰 0.2299 0.3042 0.2978 0.2799 0.2510 0.2362 0.2306 0.2704 0.2061 铁口除尘灰 0.0718 0.0809 0.0781 0.0585 0.0510 0.0419 0.0485 0.0274 0.0222 支出合计 0.8610 0.9776 0.9413 0.9526 0.9101 1.4066 1.3407 1.0321 1.2023

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17 某一冶炼条件下的最佳冶炼强度 高炉操作上的问题-1
A 燃料比升高,当前还有一现象是实际炉容与对标外报炉容不一致, 造成数字上的利用系数和冶强的虚高, 这属冶炼条件的不同。 B 高炉侵蚀速度加快, 寿命缩短, 造成高炉提前大修, 个别高炉甚至发生炉缸烧穿事故尤甚者认为”高冶强干，寿命两年就够本”, 笔者实难理解降本的意义。例如, 出现炉炭砖温度高、水温差、高热流强度高等, 笫一个采取的措施是降冶强。

18 (1). 3200m3以下高炉100%用捣固焦生产是可行的, 同样可获得同类高炉的最好指标。
高炉操作上的问题-2 关于捣固焦与顶装焦 (1). 3200m3以下高炉100%用捣固焦生产是可行的, 同样可获得同类高炉的最好指标。 (2). 捣固焦平均粒度要比顶装焦小10mm以上, 给高炉生产带来透气性变差的现象, 高炉压差高出10-15kpa, 对应高炉边沿和两股气不易打开。 (3). 捣固焦冷强度因粒度小, 只能做出M25。由于焦炉装煤密度大焦炭致密反应性差, 则其反应后强度不具备代表性。 （4）. 以往的资料介绍, 达到同等质量的焦炭,捣固焦炉比顶装焦炉可少配10-15%的主焦煤, 但两座3200m3炉子和一座1780m3高炉对应4.3m和5.5m捣固焦炉长期生产实践表明, 这个比例值得继探讨， 至于炉容较小的高炉是什么情况, 有的大幅减焦煤配比，带来的是高炉顺行保证不了，甚者炉冼失常。 (5). 捣固焦不能看捡验指标, 要看配煤比。

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20 b. 近年有的高炉采取压浆起到一定的作用，解决了一些矛盾,但不是都能采用的。
高炉操作上的问题-3 压浆护炉问题 反对采取这种方法来护炉 a. 引起炉缸炭砖温度升高是多原因的，如设计上、耐材质量上、施工质量上等天生带来的，生产操作不当,如强度过高、长期铁口过浅、炉温低【S】高、有害杂质超标等后天不足。一但温度升高是不易解决的,应具体分清原因,采取相应措施,压浆不是好办法。 b. 近年有的高炉采取压浆起到一定的作用，解决了一些矛盾,但不是都能采用的。 c. 因压浆而诱发烧穿、爆炸等安全事故甚多，可举很多例子,劝同仁慎重,切不可盲搬。 建议,如达到死马当活马医的情况下应注意: (1) 不用挥发份高的无水泥浆，应用低挥发含炭且导热性能好的无水泥浆。 （2）压浆时压入点处的压力应严格控制在0.1—0.15Mpa(10kg/cm2—15kg/cm2)。 (3) 开炉3年以上的高炉应禁止往冷却壁热面压入。

21 降汚的问题-1 点火开炉快速煤气回收 炉顶温度在100—2500C时才能回收煤气。规程也有不正确时 认识问题 例： 月鞍钢新4高炉(2580m3)开炉，且冬季,采用干熄焦和全人造富矿开炉，含大气湿度在内计算的的煤气含湿是在16g/m3，对应的结露温度是190C，此时炉顶温度达30 0C即可回收煤气，实际当时600C回收了煤气，结果很好。 2011年8月16日江南一座1780m3高炉新建开炉，采用布袋除尘回收煤气系统，同样用废旧枕木填充炉缸，16个风口送风点火，风口着火到煤气回收完不刭30分钟，当时炉顶温度37—38 0C，几乎是盛夏的大气温度，予计要堵塞2—3个布袋筒体，但结果一个布袋都没挂粉和堵塞,安全顺利开炉。

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23 降汚的问题-2 炉顶装料过程中均压放散的煤气回 根据装料工艺、顶压、料罐大小等,计算结果表明,装料均压放散过程,排入大气的煤气量为8-12m3/t.Fe,年产200万吨的2500m3高炉年放散量约2000万m3,2013年全国产铁7亿多吨, 仅此项排放量是70亿m3,能源损耗也十分惊人，有毒的高炉煤气是毒害人类的重武器

24 炉顶装料过程中均压放散煤气回收工艺图

25 降汚的问题-3 利用热风炉烟道废气代替N2气进行喷煤

26 謝 謝 ！ 2014年3月苏州