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重钢高炉降低渣中(MgO)/(Al2O3)的研究与实践

时间:2020-02-03 05:52来源:重庆钢铁股份荣鼎娱乐 作者:张晓林 魏功亮 点击:
  • 摘  要  通过理论与实验研究了(MgO)及(Al2O3)对炉渣流动性的影响,重钢在降低渣中(MgO)/(Al2O3)的实践中,通过采取稳定改善原燃料条件,优化操作制度等一系列措施,渣中(MgO)/(Al2O3)由0.55降低到0.5以下,高炉保持了稳定顺行,取得了较好的经济技术指标。

    关键词  高炉  炉渣  ((MgO)/(Al2O3)  流动性


    Research and Practice of Reducing (MgO)/(Al2O3) in Slag of Chongqing Steel Blast Furnace


    ZHANG Xiaolin  WEI Gongliang  TAN Haibo  SONG Mingming

    (Chongqing Iron and Steel Co。Ltd)


    Abstract  The effects of (MgO) and (Al2O3) on the fluidity of slag had been studied theoretically and experimentally. In the practice of reducing slag (MgO)/(Al2O3), it had adopted a series of measures with the stabilizing and improving the raw materials and fuel ,and optimizing the operating system. The MgO/(Al2O3) content in the slag was reduced from 0.55 to 0.5, and the blast furnace remained stable and smooth, achieving betterecono-technical indicators.

    Key words  blast furnace  slag  (MgO)/(Al2O3)   fluidity


    高炉造渣制度要求炉渣要有良好的流动性,炉渣中的(Al2O3)及(MgO)是影响炉渣流动的重要组成成分。传统的观念认为,高炉渣中(Al2O3)超过16%对高炉冶炼十分不利。主要是因(Al2O3)偏高会导致炉渣粘度增加,恶化高炉下部透气性、炉缸的活跃性,增加渣铁处理难度。因此,在长期的生产中,高炉渣中需要维持一定(MgO)含量,传统的经验一般需要维持渣中((MgO)/(Al2O3)在0。52左右[1]。重钢高炉渣中(MgO)/(Al2O3)自2014年以来一直维持在0。55左右水平,同时随着原燃料中(Al2O3)的升高,高炉渣中(Al2O3)随之不断升高,目前已超过16%,高炉被迫提高渣中(MgO)含量,维持(MgO)/(Al2O3)在0。55左右。为降低生产工序成本,重钢高炉开展了降低渣中(MgO)/(Al2O3)的研究与实践。

    1  (MgO)及(Al2O3)对炉渣流动性的影响

    1.1  理论分析

    借助CaO-SiO2- Al2O3-MgO四元系粘度图进行分析,如图1所示[2]。在相同条件下,炉渣粘度随着(Al2O3)的升高而升高,随着(MgO)的升高而降低。这是因为高炉渣一般呈碱性,Al2O3在碱性炉渣中表现为酸性物质,会吸收渣中O2-形成络离子,增加炉渣粘度,而MgO属于碱性物质,(MgO)增加可以提高渣中O2-,促进复杂硅氧络离子解体,从而降低炉渣粘度[3]。在图中添加等w(MgO)/(Al2O3)线,可以看出在1500℃,(SiO2)含量35%,二元碱度在1.0~1.20,(Al2O3)在12.5~20%的条件下,为了保持炉渣粘度0.3~0.45Pa·s,(MgO)/(Al2O3)可以降至0.5以下(图中红色斜线部分)。尤其是在高(Al2O3)操作时,若适当提高二元碱度,可以缓解因(MgO)降低使得渣中O2-减少所带来负面影响,(MgO)/(Al2O3)还可以降的更低。

    1.2  实验研究

    重钢曾在实验室的条件下进行过(MgO)及(Al2O3)对炉渣流动性的研究,如图2所示,在二元碱度为1.17,(MgO)含量为8%的条件下,随(Al2O3)含量的增加,炉渣粘度呈现先增大后减小的趋势,当温度为1500℃时,粘度的变化趋势较为平缓,低于1500℃后,粘度的变化趋势完全一致;当(Al2O3)含量低于16%时,粘度随(Al2O3)含量的增加而升高,之后随着(Al2O3)含量的进一步升高而降低。尤其是在1500℃时,即使渣中(Al2O3)含量由12%增加到17%,炉渣粘度仅增加0.14 Pa·s,低于0.4Pa·s,炉渣仍具有良好流动性。

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    由图3,在二元碱度为1。17,(Al2O3)含量12 %的条件下,随着渣中(MgO)含量的增加,炉渣粘度呈现下降的趋势,炉渣的流动性得到一定的改善。但当温度高于1450℃时,粘度随(MgO)含量增加降低趋势较为平缓,温度在1450℃之下时,降低趋势较为明显。

    通过以上理论与实验的研究可见,降低渣中(MgO)/(Al2O3)无论是单纯升高(Al2O3)还是降低(MgO)都将引起炉渣粘度升高,但随着温度的提高炉渣粘度都明显降低,尤其是在1475℃提高到1500℃的条件下,炉渣粘度大幅下降,1500℃时即使炉渣(Al2O3)达到17%,(MgO)/(Al2O3)仅为0.47炉渣粘度不超过0.4Pa·s。在目前重钢渣中(Al2O3)为16%左右的情况下,通过提高渣铁物理热可以进一步降低渣中(MgO)/(Al2O3)。

    2  降低(MgO)/(Al2O3)的生产实践

    2.1  稳定原燃料质量

    (1)改善焦炭质量。焦炭作为高炉的骨架作用是目前高炉所用其他任何燃料无法替代的,尤其在高炉大型化,高强度冶炼,重负荷及大喷煤的情况,高炉对焦炭的质量要求更高。因此,焦炭不仅要有良好的冷态强度,更要有优良的热态冶金性能,主要是焦炭的反应后强度及反应性。因为焦炭热态冶金性能的改善,有助于缓解(MgO)/(Al2O3)降低对高炉下部透气性及透液性的负面影响。重钢地处西南,周边主焦煤资源均为高灰、高硫,导致重钢焦炭催化指数较高,焦炭CSR值长期偏低,且因资源的不稳定,CSR值波动较大,高炉经常因焦炭质量劣化而引起炉况波动。为此,2018年公司加大外购优质主焦煤采购,同时,主焦煤配比由50%提高至58%,焦炭质量大幅改善。焦炭质量指标见表1。

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    (2)稳定烧结矿质量。重钢高炉炉料结构基本维持在85%烧结矿+15%块矿,炉料结构中不配熔剂,降低渣中(MgO)/(Al2O3)势必降低烧结矿中(MgO)含量,烧结矿的质量稳定直接影响到炉况的稳定顺行。为此,烧结工序开展技术攻关,在降低(MgO)含量的同时,稳定并提高烧结矿的质量(见表2)。

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    2.2  优化操作制度

    (1)重视装料制度作用。基本原则是保持中心与边缘两股煤气流,以利于料柱透气性的改善。控制料面平台宽度1。5~2。0m,采用中心加焦技术,控制中心焦量15%~22%,十字测温边缘温度80~110℃,中心温度500~700℃。高炉不仅获得了良好的透气性,同时煤气利用得到改善,促进了矿石的预热与还原,利于热制度的稳定。

    (2)强调送风制度与装料制度的配合。送风制度与装料制度相匹配才能形成“上稳下活”的炉况格局,炉况才能保持长期稳定顺行。为此,高炉采用上限风量,配合风口面积调整,保证充足的鼓风动能,促进初始煤气流分布更加合理。因重钢高炉原燃料基础条件较差, 2500m3高炉鼓风动能维持在155-165KJ/s,同时配合使用3-4个长风口,确保中心吹透。充足的鼓风动能使得炉缸工作状况更加均匀活跃,中心气流充足,有利于降低渣中(MgO)/(Al2O3)操作带来的负面影响。

    (3)改进热制度与造渣制度。降低渣中(MgO)/(Al2O3)操作,需要充足的渣铁物理热才能保持渣铁良好的流动性。为此,高炉上提炉温[Si]0。05%,操作区间由0。3%~0。5%调整为0。35%~0。55%,铁水物理要求≥1500℃。通过高风温、高富氧,“定温调煤”等措施控制适宜的理论燃烧温度在2150℃~2250℃,即满足燃料带大小的需要,又保障了炉缸充沛的热量,稳定渣铁物理热。同时,为避免渣中(MgO)/(Al2O3)降低,炉渣三元碱度下降导致脱硫能力变差的影响,提高炉渣二元碱度0。02-0。05操作。

    (4)优化炉前渣铁排放制度。渣铁排放制度合理,及时排净渣铁是活跃炉缸的重要举措,随着高炉冶炼强化产量的提升,高炉缩短铁次间隔,双铁口交换出铁,出铁间隔由20-25min提高到12-15min,开铁口钻头由Ø50mm提高到Ø55mm,有效减少了因渣铁排放导致炉况憋风恶化下部透气性问题。

    2。3  强化管理制度

    (1)加强槽下筛分管理,严控入炉小于5mm的粉末。在满足配料情况下,控制烧结矿筛分速度2.5t/min以下,块矿筛分速度控制2.0t/min以下。针对雨天块矿巴筛情况,坚持2小时进行一次清筛工作,最大程度保证筛分效果。

    (2)严格执行操作规程及工艺纪律,规范及统一工长炉内操作,严格按照制定方针执行参数控制,严禁低炉温、空料线的操作,确保强度、炉温的稳定性。

    (3)抓好炉前渣铁排放工作,加强铁口及渣铁沟的维护,提高铁口深度合格率、出铁正点率,保证铁口工作的连续性和稳定性,及时排放渣铁。

    3  生产指标

    重钢高炉在降低渣中(MgO)/(Al2O3)的实践过程中通过技术优化,高炉保持了稳定顺行,关键技术经济指标在一定程度上得到改善(见表3)。目前重钢高炉渣(MgO)/(Al2O3)在0.49,最低达到0.46,高炉稳定顺行,渣铁排放良好。同时,随着烧结矿MgO的降低,烧结矿品位获得提高,有利于提高高炉综合入炉品位,降低高炉渣铁比,高炉燃料比下降明显,存在一定经济效益。

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    4  结语

    (1)在1500℃条件下,渣中(Al2O3)及(MgO)含量对炉渣粘度影响有限,渣中(MgO)/(Al2O3)可以降至0。5以下。

    (2)降低渣中(MgO)/(Al2O3)需要一定原燃料条件基础,尤其要注重焦炭冶金性能的改善,烧结矿质量的提升,原燃料质量的稳定是炉况稳定顺行的重要保障。

    (3)降低渣中(MgO)/(Al2O3)需要保持足够的鼓风动能、适宜的理论燃烧温度,保证炉缸活跃性。

    (4)提高炉温操作保证炉缸充足的热量,同时配合提高炉渣二元碱度,能够保持炉渣良好流动性。

    (5)降低渣中(MgO)/(Al2O3)有利于烧结矿工序降低消耗,高炉经济技术指标改善,存在一定经济效益。

    5  参考文献

     [1] 韩宏松,沈峰满,姜鑫,等。 梅钢5号高炉高(Al2O3)渣降(MgO)冶炼实践[J]。炼铁,2016,35(5):26。

     [2]沈峰满,郑海燕,姜鑫,等.高炉炼铁工艺中Al2O3的影响及适宜w(MgO)/w(Al2O3)的探讨[J].钢铁,2014,49(1):5.

     [3] 黄希祜。钢铁冶金原理(第3版)[M]。北京:冶金工业出版社,1981:170。

    (责任编辑:zgltw)
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