全精料全熟料炼铁生产工艺

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一、概况

济钢炼铁及铁前生产系统由原料、烧结、球团、焦化、高炉工序组成。

1．烧结工艺

烧结是炼铁原料准备的中间工序。主要工艺过程是将选矿厂来的精矿粉和回收的含铁尘泥，混以燃料和溶剂，在高温下烧结成块，经破碎、筛分后的烧结矿送入高炉炼铁，筛下的粉末返回烧结燃料系统中心配矿。

2．烧结的原料

含铁矿粉、焦粉、无烟煤、石灰石及其他冶金废物（如钢渣、含铁尘泥、瓦斯灰、轧钢铁皮等）。

3．烧结污染源及特征

①废气来源：

烧结矿是炼铁的主要原料。烧结工艺流程产生的废气有以下四种：

a．各种原料在卸落、破碎、筛分和贮存转运过程中产生的常温含尘废气；

b．混合料系统中产生的具有一定温度的水气——粉尘共生的气体；

C．混合料在烧结机上燃烧时，产生含有烟尘、SO2和NOx的高温烟气；

d．烧结矿在破碎、筛分、贮存和运转过程中产生具有一定温度的含尘废气。

②污染物特征：

a．烧结厂产生的废气和粉尘量大，含尘浓度高，污染严重。生产一吨烧结矿，大约产生6000－15000立方米废气和20－40千克粉尘；

b．废气中SO2含量高。烧结厂使用的铁矿粉、燃料、溶剂等都含有硫分，在烧结过程中，随烟尘排入大气。

精料是高炉冶炼实现高产优质低耗的基础，烧结和球团工艺是原料在冶炼前进行准备和处理精料的重要措施。

矿石经过烧结或球团成块以后的“熟料”，不仅可以满足冶炼对原料粒度的要求，而且在造块过程中加入溶剂可以使原料达到自熔，这样高炉冶炼就可以少加或不加石灰石。另外，在造块的焙烧过程中可以除去原料中的有害杂质硫等，对原料中的其他有益元素也可进行综合回收。

   二、优化原料配置和生产工艺

为了改变落后局面，济钢通过优化原料和生产工艺结构，采取了铺底料、低温燃烧、原料层操作工艺，提高原料（矿粉）和燃料品质，实施全熟料、全精料等清洁生产技术。

1．优化原料及配置

（1）扩建原料场。

为稳定烧结用料的配比，减少成份波动，改造了原料场。原料场在扩建前，占地面积为2.5万平方米，储存能力不足10万吨，原料进厂机械化水平低，主要靠人工卸车，并且“一卸就满，一吃就光”，严重制约了高炉生产。改造后的料场，占地面积由原来的25万平方米增加到19.4万平方米，年受料量400万吨以上，混匀料年处理量255万吨。

（2）提高原料（精矿）品位和燃料质量。

在优化原料、燃料结构中，坚持低杂质、高品位、高效益的原则。从原料采购抓起，制定了严格的采购标准，按照造球用铁精粉品位和200目细度含量“双65％”。

在制定年度配料计划时，以实现炼铁低渣量、铁水成本低为目标，努力降低火炉料中的有害杂质，合理控制高炉炉渣三氧化二铝含量，在保证公司内含铁废料充分利用的同时，大量选用品位高，非金属物含量低的巴西、澳大利亚、印度等进口矿，提高进口矿和高质量矿使用比例，改变了过去大量吃杂矿、生矿，“买着便宜吃着贵”，铁成本高的状况。经过优化，1998年烧结矿的品位达到55.24％，高炉火炉品位达到56.9％，吨铁渣量由1995年的509公斤降至390公斤，降低119公斤。

根据烧结生产要求，努力稳定中和料的配比，提高中和料质量。1998年二次料场供料率达到100％。通过加强工序质量控制，使全铁稳定率和二氧化硅稳定率大幅度提高，为稳定烧结矿质量指标、降低团体燃耗创造了良好的条件。

通过优化焦炉配煤结构，提高焦炭质量，降低焦炭灰份，所有高炉用焦全面整料入炉，为高炉稳定运行创造条件。对进厂煤按照提高焦炭强度，降低灰份、硫份，提高冶金焦率和降低焦炭成本的要求选择煤矿、煤井，按结构要求稳定供应。利用自动配煤技术，使各种煤的配比稳定，发挥了各种煤的优点和互补作用，配煤结构优化，成本没有增加，质量明显改善。为了利用低价值资源焦粉，开发了湿法细磨焦粉配煤技术，为弥补弱粘性煤的不足，降低焦炭灰份、硫份，提高抗碎、耐磨强度发挥了重要作用，细磨焦粉配比2％，年配量2万吨以上，年效益近900万元。焦炉用煤结构的优化，为高炉提供了优质的焦碳。1998年焦炭灰份降到11.91％，硫份降到0.52％，分别比1995年下降l.4和0.16个百分点，M40由1995年的75.7％提高到了83.7％，同时，炼铁采用切焦机进行焦炭整粒，提高焦炭利用率2％以上。

（3）优化溶剂结构。

在优化溶剂结构方面，经过多年的探索，分别不同容量烧结机生产矿的碱度进行了控制，对90平方米、36平方米烧结机生产的烧结矿碱度均保持在1.8左右，第二炼铁厂24平方米烧结机生产的烧结矿碱度基数稳定在1.7－1.8。第三炼铁厂对平方米烧结机生产的烧结碱度控制在2.0。

为解决高炉渣中MgO含量低、炉渣性能差的问题，在36平方米烧结机配加4％的轻烧白云石粉和6％的水淬钢渣，烧结矿MgO含量由过去的1.6％提高到2.3％。90平方米烧结机配加5％左右的破碎钢渣，烧结矿中MgO含量提高到1.9％，高炉渣中MgO含量达到9－11％，炉渣碱度由1.19降到1.5，使炉渣流动性改善，脱硫效率提高。配加钢渣后烧结矿强度提高，含粉率下降，满足了高炉强化冶炼的需要。

90平方米烧结机烧结矿含粉率由20％以上下降到13.29％。36平方米烧结机烧结矿含粉7.99％下降到7.14％。实验证明，每配用100吨钢渣，相当于回收铁矿粉28吨，轻烧白云石20吨，生石灰16吨，按1998年价格测算，每吨钢渣直接效益为137元，1998年两个烧结厂共消化钢渣22万吨，年经济效益3014万元。在球团矿生产方面，使用-260网目镁质复合粘结剂代替-200网目纯膨润土，不仅降低了膨润土用量，提高了球团矿品位，而且提高了球团矿MgO含量，改善了球团矿冶金性能。使用一260网目膨润土后，吨球团矿粘结剂消耗降低5千克。

2．优化生产工艺措施

优化生产工艺主要包括：对原有烧结设备更新、改造，实行低温原料层操作，小球工艺等新技术、新工艺。

（1）新建烧结机。

为提高烧结机水平，增加产量，保证全高炉、全熟料生产。1994年，新建了两台90平方米烧结机和一座8平方米球团竖炉，改造了36平方米烧结机，对原有烧结设备进行了系统改造，年生产熟料能力由200万吨提高到了480万吨以上。1996年底实现了全公司12座高炉全熟料。停用了质量差、消耗高的24平方米烧结机和对平方米烧结机。随后又经配套改造，技术经济指标不断地得到提高。

（2）提高原料层工艺水平。

原料层的厚薄对烧结过程有很大影响。料层薄、机速块，虽然能提高烧结速度和产量。但在薄料层烧结时表层质量差的烧结矿数量相对增加，降低了烧结矿的平均强度，使返矿和粉末矿增多。同时烧结过程自动蓄热作用受到削弱，增加了固体燃料消耗，使烧结矿中氧化铁（FeO）含量增高，还原性变坏。

有关资料表明，料层厚度每提高10毫米，可节约固体燃料1.0－1.5公斤。此外，还可减轻烧结机、引风机和风管磨损，降低抽风系统含尘量，提高烧结矿品位，降低烧结矿中氧化铁的含量，该善蓄热条件，提高热能利用率。

在较低的烧结温度下对烧结混合料进行烧结是近年来开发的一种新工艺。采用新工艺生产的烧结矿具有还原性高，冷强度高，软化区间窄和低温还原粉化率低，生产粉尘量少等优点。

结合烧结税改造实行了原料层低温操作。90平方米烧结机料展由500毫米增加到700毫米，生产能力提高10％以上，每吨烧结矿固体燃料消耗降低8公斤，随后降新技术又进行推广到36平方米烧结机，料层厚度由380毫米增加到600毫米，年生产能力提高了10万多吨，煤吨烧结矿固体燃料消耗降6公斤。改造后，两台90平方米烧结机和两台36平方米烧结机增加烧结矿40万吨，为停止质量差，消耗高，产尘量大的24平方米烧结机和33平方米烧结机创造了条件。

（3）小球烧结工艺。

传统的烧结法是将粉矿、燃料和溶剂按一定比例混合，利用其中燃料燃烧产生的热量局部生成液相物，利用生成的熔融体使散料颗粒结成块状烧结矿。而传统球团是将精粉和溶剂、粘结剂混合后，压成或滚成直径10－30毫米的生球，然后经过干燥和焙烧使之固结。

小球烧结工艺是先将矿粉和溶剂按一定比例混合造球，并在球外滚上一层焦粉，然后再在烧结机上进行烧结。

小球烧结工艺与传统烧结工艺相比：

①小球烧结工艺可在简单的生产工艺中，同时使用烧结原料和球团原料。而以前这两种原料需要采用两种工艺来处理。

②小球烧结工艺生产的产品为球团烧结矿，其还原度和低温还原粉化率均有所改善，克服了烧结矿粒度不够均匀和球团矿的高温还原度低和软化性能差的缺点。

③小球烧结可提高产量。因为小球烧结粒度均匀，强度较好，改善了料层内部的气体动力分布状况，提高了原始混合透气性能，同时也改善了水分蒸发条件，使干燥带厚度减薄。

④由于小球料的堆比重和粒度较大，燃料分布均匀，使小球软化后生成的烧结饼的单位阻力比普通料略高，提高了产品的强度。

⑤降低炉料含粉率，推行了大批量操作。

⑥第一炼铁厂高炉所用的烧结矿大部分来自90平方米烧结机，虽然烧结矿生产中返粉量大幅度降低，但发现在火炉前倒运过程中，皮带间的落差使烧结矿粉碎量较大。经过多次试验，皮带间加一条小皮带，降低皮带间的落差，实现了烧结矿“软着陆”，不仅减少了物料的飞扬改善了环境，而且降低了烧结矿含粉率。

为净化入炉料，1994年济钢对一炼铁高炉槽下筛分系统进行了改造，采用悬壁筛网技术改造的弹性共振筛后，在全公司几座高炉推广使用，使用筛分效率提高到89％，是原惯性直线振筛的376倍，且长期连续使用不堵筛孔，使火炉料含粉率由原来的11.83％降到5％以下，吨铁炉尘喷出量由原来的60公斤降到20公斤以下，极大地净化了炉料。

在实现全熟料的基础上，经过不断努力及炉料结构的优化，基本上实现了精料火炉。第一炼铁厂在精料基础上，于1997年下半年开始实施大料批操作。经过一年多的不断完善及改进，目前料批已稳定在16－17吨之间，矿批较1996年增加7－8吨。由于矿批加大，煤气流分布均匀，煤气利用改善，混合煤气CO2由过去的17.3％提高到18.51％，炉体热负荷降低1／6，对延长炉体起有积极作用。据估算，仅煤气CO2提高，可降低焦比20公斤/吨。同时主要两个厂在大批量操作方面也取得一定效果。矿批由1.6吨提高到3.5吨，煤气（CO2）利用率提高到16％以上。

三、合理配置原料和优化生产工艺的成效

通过烧结原料结构和配置结构的优化，焦炭和烧结矿产品质量大幅度提高，高炉主要指标明显改善。

（l）由于入炉料质量稳定了高炉冶炼操作，利用系数大幅度提高。1998年达到2.692，与1995年相比，提高了0.402，其中第一炼铁和第三炼铁厂高炉利用系数分别达2.744和2.9。全系统年产铁增加了71％。

（2）高炉火炉焦比，由1995年的536公斤/吨降至1998年的476公斤/吨，下降了11.1％。

（3）火炉非金属量由1998年与1995年相比，降低了32.5万吨，吨铁渣由1995年的509公斤/吨下降至1998年的390公斤/吨，下降了23.38％。

（4）生铁成本下降了3.88％。